Dossier tecnico n - Elettrobosco.it · 2012-12-05 · Per ogni prova viene presentato un estratto...

Guida alle provedi collaudo

trasformatoridi distribuzioneimmersi in olio

Dossier tecnico n° 3

Questo dossier tecnico ha lo scopo di portare un contributo alla conoscenzadelle problematiche relative al collaudo di trasformatori di distribuzione immersiin olio. Per ogni prova viene presentato un estratto delle Norme CEI di riferimentoe contemporaneamente viene illustrata nel dettaglio la metodologia di prova,per permettere una continua verifica dei criteri di prova in funzionedella normativa vigente. Infine sono richiamate tutte le Norme Europee riferiteai trasformatori.

Questa pubblicazione fa parte della collana "Dossier tecnici" coordinatadai Servizi Tecnici Centrali di Schneider Electric S.p.A.I Dossier Tecnici rappresentano un agile strumento di lavoro frutto del patrimoniodi esperienze e competenze aziendali.La collezione ha lo scopo di fornire informazioni più approfondite ed essere unvalido strumento di riferimento nei campi specifici delle apparecchiatureelettromeccaniche, dell'elettronica industriale, del trasoprto e della distribuzionedell'energia elettrica.

Guida alle provedi collaudotrasformatoridi distribuzioneimmersi in olio

Dossier tecnico n ° 3Redatto a cura dellaAttività Trasformatori

Indice1. Il trasformatore 3

2. Le prove 4

3. Glossario 5

4. Prove di accettazione

Prova d'isolamento con tensioneindotta 7

Prova d'isolamento con tensioneapplicata 7

Misura delle perdite a vuotoe della corrente a vuoto 9

Misura della resistenza degliavvolgimenti MT e BT 11

Misura della tensione di corto-circuitoe delle perdite a carico 13

Misura del rapporto di trasformazione,controllo della polarità e deicollegamenti 15

5. Prove di tipo

Prova di riscaldamento 17

Prova d'impulso 21

6. Prove speciali

Misura del livello di rumore 23

Prova di tenuta al corto-circuito 24

Collaudo di trasformatori a 60 Hzcon prove eseguite a 50 Hz 26

Bibliografia delle Norme 27

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SCHNEIDER Dossier tecnico n° 3

Gamma di produzione

trasformatori di distribuzionein olio fino a 3000 kVA e 36 kV; trasformatori in resina TRIHALfino a 15 MVA e 36 kV; trasformatori di potenza finoa 63 MVA e 245 kV; trasformatori speciali.

3SCHNEIDER Dossier tecnico n° 3

Il trasformatore

DefinizioneIl trasformatore è un apparecchiostatico ad induzione elettromagneticadestinato a trasformare un sistema acorrente alternata in uno o più sistemiaventi la stessa frequenza mad'intensità e di tensione generalmentedifferenti.

Funzionamento"ogni avvolgimento sottoposto ad unflusso variabile, generato da unatensione variabile, crea ai suoi terminaliattraverso un circuito magneticoprestabilito, una forza elettromotriceindotta proporzionale al numero di spiredell'avvolgimento".Questa forza elettromotrice determinauna tensione ai terminali del

trasformatore secondo la formuladi Boucherot:

U = 4.44 Bmax x N x S x f

dove:U = tensione ai terminalidell'avvolgimento primario o secondarioBmax = valore massimo del campomagnetico nel nucleoN = numero di spire dell'avvolgimentoprimario o secondario

Il circuito magneticoSul circuito magnetico, costituito dalamierini magnetici a cristalli orientati,sono disposti due avvolgimenti percorsiuno, dalla corrente I1 e l'altro dalla

corrente I2. Il nucleo magnetico ècaratterizzato dalle perdite a vuoto (Po)chiamate anche perdite nel ferro; essesono costituite dalle perdite per isteresi eper correnti di Foucault, in quanto quelle

dielettriche e per effetto Joule risultanotrascurabili.La scelta della qualità deilamierini magnetici, del sistema di taglioe di montaggio, condiziona il risultatoglobale del circuito magnetico.

Gli avvolgimentiGli avvolgimenti sono caratterizzatiessenzialmente dai seguenti parametri: rapporto di trasformazione "K" ilquale corrisponde al rapporto delletensioni primarie e secondarie:

collegamentiIl collegamento della più alta delletensioni (MT) viene indicato con lalettera maiuscola, mentre quello dellatensione più bassa (BT) con la letteraminuscola. Se l'avvolgimento ha ilneutro esterno si hanno le sigle: YN oyn, ZN o zn.

L'indice orario permette di precisarelo sfasamento, multiplo di 30° tral'avvolgimento MT e quello di BT.Esempio: Dyn 11 = MT a triangolo (D)e la BT a stella (y) con neutro esterno.L'indice orario indica uno sfasamentodi 330° tra i terminali di MT e quelli diBT. Il senso di rotazione è antiorario.

perdite dovute al carico (Pcc)Esse sono chiamate a volte ancheperdite in corto circuito o perdite nelrame (anche per trasformatori conavvolgimenti in alluminio). Le perditedovute al carico sono composte dalleperdite per effetto Joule od ohmiche(RI2) e dalle perdite addizionali dovutealle correnti di Foucault.Queste perdite si esprimono allatemperatura di riferimento normalizzatadi 75°C, secondo le Norme CEI/IEC,e sono proporzionali al quadrato dellacorrente.

Liquido dielettricoIl liquido dielettrico normalmente usatoè l'olio minerale. Noi garantiamol'assenza di PCB (Policloro Bifenilenormalmente contenuto negli Askarel

come per esempio l'Apirolio).Precisiamo che la soglia minima dimisura del PCB risulta essere di 2 ppm(2ppm = 2 parti per milione cioè 2 grper tonnellata).

K = U1 = N1 = I2U2 N2 I1

S = sezione del nucleo magneticof = frequenza d'alimentazione deltrasformatore espressa in Hz.

schema equivalente deltrasformatoreOgni circuito polifase è unacombinazione di circuiti monofasi e diconseguenza si può schematizzare iltrasformatore in un circuito monofasecome segue:

i1 R1 L1 i2 R2 L2

(RF) LF

k

U1 (alimentazione)

U2 (utilizzazione)

III II

ITriangolo (D,d) Stella (Y,y) Zigzag (Z,z)

I I

IIIIII

II

II

I I I

II

III

II

III

II

III

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Le proveLe prove effettuate sui trasformatorihanno lo scopo di verificare laconformità delle caratteristiche elettrichee termiche alle specifiche dell'ordine.Le Norme CEI 14-4 ediz. 1983classificano le prove in tre tipologie: prove di accettazione; prove di tipo; prove speciali.Questa pubblicazione ha lo scopo direndere più facile l'approccio ai differentitipi di prova ed alla metodologiaimpiegata da Nuova Magrini Galileo perprovare i trasformatori di distribuzione inolio, prodotti nello stabilimento di Trento.

Impianti di prova 1 sala prove integrata nella lineadi produzione dei trasformatori permettedi effettuare tutte le prove diaccettazione e la prova d'impulso; 1 sala prove destinata ai collaudieseguiti in presenza del cliente.E' possibile eseguire le prove diaccettazione, le prove di tipo edalcune prove speciali.Tutte le prove indicate nel sommariovengono eseguite presso lo stabilimentodi Trento ad eccezione della prova dicorto circuito che viene effettuata pressoun laboratorio indipendente.Qualora richiesto nell'ordine, doverisultano evidenziate le relativecondizioni commerciali, il cliente puòassistere al collaudo sia per quantoriguarda le prove di accettazione cheper le prove di tipo e/o speciali.

Avvertenze di sicurezza nella zonadelle proveLe aree destinate alle prove deitrasformatori sono chiaramentedelimitate e protette. Al di là delle ported'accesso ogni materiale può risultaresotto tensione e quindi un suo contattopuò costituire un pericolo di morte perelettrocuzione.L'accesso a queste aree è severamenteinterdetto a tutte le persone estranee enon abilitate al Servizio Prove.I visitatori possono varcare le ported'accesso solamente dopo aver ottenutoil benestare dal personale addetto alleprove abilitato allo scopo, e dopo esserestati informati dei pericoli inerenti agliimpianti della sala prove.

Nel prosieguo vengono evidenziatirelativamente ad ogni prova: nella pagina di sinistra unriassunto delle principali Normedi riferimento; nella pagina di destra il metodousato da Nuova Magrini Galileo.


GlossarioRiferimento Simbolo Unità Caratteristiche nominali

Potenza nominale Sn Voltampere [VA] okiloVoltAmpere [kVA] oMegaVoltAmpere [MVA]

Frequenza nominale Fn Hertz [Hz]

Media Tensione MT KiloVolt [kV]Bassa Tensione BT Volt o kiloVolt [V] o [kV]

Temperatura °C Gradi Celsius [°C]Riscaldamento K Kelvin

Perdite a vuoto Po Watt o kiloWatt [W] o [kW]Perdite a carico Pcc Watt o kiloWatt [W] o [kW]

Corrente a vuoto Io Ampere [A]Corrente nominale In Ampere [A]

Corrente di corto circuito Icc Ampere [A]Tensione di corto circuito Ucc Volt [V] percentuale [%]

Fattore di potenza cos.fiCampo magnetico B Tesla (T)

Numero di spire N Prove di accettazione

Misura delle perdite a vuotoPerdite a vuoto Po Watt [W]

Indicazione del primo wattmetro ∆W1 Watt [W]Indicazione del secondo wattmetro ∆W2 Watt [W]

Indicazione del terzo wattmetro ∆W3 Watt [W]Costante Cte

Correzione della potenza misurata k Watt [W]Approssimazione ∆ Percentuale [%]

Misura delle perdite a caricoCorrente nelle 3 fasi I1 I2 I3 Ampere [A]

Potenza misurata Pmis. Watt [W]Perdite Joule ΣRI2 Watt [W]

Perdite addizionali Padd. Watt [W] Resistenza degli avvolgimenti

Resistenza MT, BT RMT, RBT Ohm [Ω] Prove di tipo

Prova di riscaldamentoPerdite totali Pt Watt [W]

Corrente media Im Ampere [A]Temperatura ambiente t°a Gradi Celsius [°C]

Prova d'impulsoScansione microsecondi [ µs]

Prove speciali Misura delle scariche parziali

Tensione di riferimento Um kiloVolt [kV]Carica apparente q picocoulomb [pC]

Misura del livello di rumoreLivello di fondo decibel [dB]

Livello A di pressione acustica Lp (A) decibel [A]Livello A di potenza acustica Lw (A) decibel [A]

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Le NormeEstratto dalle Norme CEI 14-4 ediz.1983 fascicolo n° 609:

DefinizioniIsolamento uniforme di unavvolgimento di trasformatore:è l'isolamento di un avvolgimento di cuitutte le estremità collegate a terminalihanno la stessa tensione di tenuta afrequenza industriale verso terra.Tensione U m:è il valore efficace della più altatensione concatenata per la quale èstato progettato l'isolamento di unavvolgimento del trasformatore.

Descrizione della provaLe caratteristiche della prova atensione indotta, dipendonoessenzialmente dal tipo d'avvolgimentoimpiegato nel trasformatore.La prova a tensione indotta descrittanelle Norme, precisa che deve essereapplicata ai terminali di unavvolgimento del trasformatore una

tensione alternata, prossima alla formasinusoidale.La tensione di prova deve essereuguale al doppio della tensionenominale; tuttavia il suo valore tra iterminali di linea di ciascunavvolgimento trifase non deve superarela tensione nominale di tenuta indicatanella tabella a fianco.La frequenza di prova deve esseresuperiore alla frequenza nominalealfine di evitare fenomeni di saturazione(corrente magnetizzante eccessiva).Salvo che sia altrimenti specificato, ladurata della prova alla piena tensionedeve essere di 60s per frequenza diprova minore o uguale al doppio dellafrequenza nominale.Se la frequenza di prova supera ildoppio della frequenza nominale,la durata corrispondente in secondisarà di:

120 x

con un minimo di 15s.La prova di un avvolgimento trifasedeve essere preferibilmente effettuata

con tensioni trifasi simmetriche indottenelle tre fasi dell'avvolgimento.Se l'avvolgimento è dotato di terminaledi neutro, quest'ultimo può essereconnesso a terra durante la prova.La prova ha esito favorevole se nonavviene alcun cedimento della tensionedi prova.

Tensione massima Tensione nominaleUm di tenuta di breve(valore efficace) durata a frequenza[kV] industriale

(valore efficace)[kV]

≤ 1,1 33,6 107,2 2012 2817,5 3824 5036 70

Le NormeEstratto dalle Norme CEI 14-4 ediz.1983 fascicolo n° 609:

DefinizioniTensione applicata :è la tensione monofase che è applicataad uno degli avvolgimenti deltrasformatore reso equipotenziale,mentre gli altri sono collegati a massa.

Descrizione della provaLa prova di tensione applicata deveessere effettuata mediante unatensione alternata monofase di formail più possibile vicina alla formasinusoidale e ad una frequenzaappropriata almeno uguale all'80%della frequenza nominale.La piena tensione di prova deve essereapplicata per 60s tra l'avvolgimentoin prova e tutti i terminali degli altriavvolgimenti, il circuito magnetico,le parti metalliche e la cassa deltrasformatore collegati insieme eda terra. La prova ha esito favorevolese non si verifica alcun cedimentodella tensione applicata.

Tensione massima Tensione nominaleUm di tenuta di breve(valore efficace) durata a frequenza[kV] industriale

(valore efficace)[kV]

≤ 1,1 33,6 107,2 2012 2817,5 3824 5036 70

frequenza nominale

frequenza di prova


Scopo della provaQuesta prova permette di rilevare unoo più eventuali difetti d'isolamento trale spire degli avvolgimenti (esempio:difetto tra 1 e 2,3 e 4) o tra le fasi.

Modalità di provaL'avvolgimento BT viene alimentatocon una tensione pari a 2 volte latensione nominale, mantenendo aperti iterminali dell'avvolgimento MT.Per evitare la saturazione del circuitomagnetico del trasformatore in prova,viene usata una frequenza dialimentazione di 150 Hz.La durata della prova risulta essere:

(120x50) / 150 = 40s

Il trasformatore supera la prova quandonon si verifica alcuna caduta dellatensione di alimentazione o deviazioniamperometriche.

Scopo della provaQuesta prova ha lo scopo di verificare latenuta dielettrica a frequenza industriale(50 Hz) del trasformatore (caratteristicheisolanti dell'olio e degli avvolgimenti)relativamente ad ogni avvolgimento,rispetto l'altro e la massa. Lo schema diprincipio del trasformatore vienemodificato come segue:

Modalità di provaLa prova d'isolamento con tensioneapplicata viene eseguita con unatensione monofase a 50 Hz il cui valoreviene stabilito dalle Norme secondo laclasse d'isolamento del trasformatore.La tensione di prova viene applicatasuccessivamente a ciascunavvolgimento per 60s con i terminalidegli altri avvolgimenti e le partimetalliche collegate a massa.La misura della tensione vieneeffettuata mediante un divisore ohmico-capacitivo od un trasformatore ditensione.

Prova d'isolamento con tensione indotta

Prova d'isolamento con tensione applicata

R1 L1 R2 L2

(RF)2U1 2U2

12

3

12

4

R1

U1

L1

cassa

R2 L2

(RF)

V

V

Divisore Trasformatore di tensione

Trasformatore in prova

BT ATAlt 3

Fase 1

A

V V0

A

k

u

v

w

1500 V

V

V

Alimentazione circuito di prova

Trasformatore in prova es: Dyn 11

A

V

A

U

V

W

Fase 2

Fase 3

Neutro

A

V0 1500 V

A

0 1500 V

W

W

W

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Le NormeLa procedura della misura è descrittanelle Norme CEI 14-4 ediz. 1983.Tutti i valori misurati durante questaprova sono riferiti alla presa principale,con il trasformatore inizialmente allatemperatura ambiente, salvo diverseindicazioni contrattuali.

Definizioni perdite a vuoto : è la potenza attivaassorbita quando è applicata latensione nominale alla frequenzanominale, ai terminali di uno degliavvolgimenti; corrente a vuoto : è il valore efficacedella corrente necessaria allamagnetizzazione del circuitomagnetico.

Descrizione della provaLe perdite a vuoto e la corrente a vuotodevono essere misurate su uno degliavvolgimenti, alla frequenza nominale ead una tensione pari alla tensionenominale se la prova è effettuata sullapresa principale, o pari alla appropriatatensione di presa se la prova èeffettuata su un'altra presa. L'altro o glialtri avvolgimenti devono essere lasciatiaperti e gli avvolgimenti che possonoessere connessi a triangolo apertodevono avere il triangolo chiuso.

Grandezze soggette a garanzie Tolleranze

Perdite parziali +15% di ognuna delle perdite parziali,(perdite a vuoto o perdite a carico) a condizione che la tolleranza

delle perdite totali non sia superataCorrente a vuoto +30% della corrente a vuoto

specificataPerdite totali (Po + Pcc) +10% dei valori dichiarati

TolleranzeLe tolleranze sono stabilite dalle Norme come risulta dalla sottostante tabella, salvodiverse precisazioni contrattuali.


Misura delle perdite a vuoto e della corrente a vuoto

Scopo della provaQuesta prova ha lo scopo di: identificare il valore delle perdite avuoto e della corrente a vuoto deltrasformatore; verificare che queste caratteristichecorrispondono ai valori contrattuali e/odelle Norme in vigore. In concreto larappresentazione grafica delle perdite avuoto è evidenziata nella partecontornata da tratteggio dello schemaseguente:

Modalità di provaViene alimentato l'avvolgimento BT contensione e frequenza nominale,mantenendo aperti i terminalidell'avvolgimento MT.Le perdite a vuoto sono misurate conun multimetro che realizza un circuitodi misura corrispondente all'inserzionedi 3 wattmetri. Vengono misurate inoltrela corrente di ogni singola fase e laterna di tensioni concatenate.

Calcolo dei risultati

perdite a vuoto misurate =

[(∆W1 + ∆W2 + ∆W3) x Cte] - K

k = correzione di potenzaQuesta correzione corrisponde allapotenza assorbita dagli strumenti dimisura che può essere espressa nellaforma (U2/R).

La costante Cte dipende dalla portatadegli strumenti di misura e di eventualiriduttori di corrente.Esempio: in un circuito di provacomprendente un trasformatore dicorrente rapporto 50/5A ed unamperometro di portata 5A con unascala a 100 divisioni, la costantediviene:

Cte = (50/5) x (5/100) = 0,5

TolleranzeL'applicazione di tolleranze ridotte sulleperdite a vuoto rispetto quantoprecisato dalle Norme, è negoziabile almomento della richiesta di offerta.

R1 L1 L2

RF LF

k

U1

U2

R2

Fase 1

A

V V0

A

k

u

v

w

1500 V

V

V



A

V

A

U

V

W

Fase 2

Fase 3

Neutro

A

V0 1500 V

A

0 1500 V

W

W

W

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Le NormeLe indicazioni seguenti sono statericavate dalle Norme CEI 14-4 ediz.1983.

DefinizioneLe resistenze MT e BT sonole resistenze interne al trasformatorele quali generano le perdite Jouleproporzionali al quadrato della corrente.

Descrizione della provaDevono venire annotati la resistenzadi ogni avvolgimento, i terminali fracui è misurata e la temperaturadegli avvolgimenti. La misura deveessere effettuata in corrente continua.In tutte le misure di resistenza si deveavere cura di rendere minimi gli effettidi auto-induzione.Per le unità in olio dopo aver lasciatoil trasformatore senza eccitazioneper almeno 3h, si determinala temperatura media dell'olioe si considera che la temperaturadell'avvolgimento sia la stessa dellatemperatura media dell'olio.


Scopo della provaQuesta prova ha lo scopo di misurarela resistenza ohmica di ciascunavvolgimento del trasformatore.La rappresentazione grafica di questeresistenze è evidenziata nella partecontornata da tratteggio dello schemaseguente:

Misura della resistenza degli avvolgimenti MT e BT

Modalità di provaNel corso di questa prova si deverilevare innanzi tutto la temperaturaambiente. La misura della resistenzadi ogni avvolgimento viene effettuatacon il metodo volt-amperometricodove:R = (2/3) x rnel caso di un avvolgimento collegatoa triangolo.R = 2 x rnel caso di un avvolgimento collegatoa stella, essendo:R = resistenza equivalente tra le fasir = resistenza di fase di unavvolgimento del trasformatore.

R1L1 L2

(RF) LF

k

U1

U2

R2

A

V

V

UVW

VWU

V

VV

A

12 V

V

12V

12



Le NormeLa procedura di prova è descritta nelleNorme CEI 14-4 ediz. 1983.

Definizioni Tensione di corto-circuitoè la tensione, a frequenza nominale,che è necessario applicare frai terminali di linea di un avvolgimentoper farvi circolare la corrente nominale,quando i terminali dell'altro avvolgi-mento sono chiusi in corto-circuito. Perdite dovute al caricoè la potenza attiva assorbitaalla frequenza nominale ed allatemperatura di riferimento, quando lacorrente nominale attraversa i terminalidi linea di uno degli avvolgimenticon i terminali dell'altro chiusi incorto-circuito.Qualora si abbia la presenza di altriavvolgimenti i loro terminali devonorisultare aperti.Queste perdite sono chiamateanche perdite in corto-circuito(perdite Joule + perdite addizionali).

Descrizione della provaLa tensione di corto-circuito (presaprincipale), e le perdite a carico devonoessere misurate alla frequenzanominale con alimentazionepraticamente sinusoidale ed unacorrente compresa fra il 25 e il 100%,ma preferibilmente a non meno del50% della corrente nominale (presaprincipale) o corrente di presa.

Le misure devono essere eseguiterapidamente e gli intervalli fra di essedevono essere abbastanza lunghi dagarantire che il riscaldamento nonproduca errori significativi.La differenza di temperatura fra la partesuperiore e inferiore dell'olio deveessere piccola abbastanza dapermettere di determinare latemperatura media con la precisionerichiesta. I valori misurati delle perditea carico devono essere correttimoltiplicandoli per il quadrato delrapporto fra corrente nominale (presa

Grandezze soggette a garanzie TolleranzePerdite parziali + 15% di ognuna delle perdite parziali,(perdite a vuoto o perdite a carico) a condizione che la tolleranza delle

perdite totali non sia superata

Perdite totali (Po + Pcc) + 10% dei valori dichiaratiTensione di corto-circuito a correntenominale (presa principale)Se la presa principale è la presacentrale o una delle due prese centrali:- trasformatore a due avvolgimenti ± 10 % della tensione di corto-circuito

specificata per quella presa- trasformatore a più di due avvolgimenti ± 10 % della tensione di corto-circuito

specificata per una determinata coppiadi avvolgimenti± 15 % della tensione di corto-circuitospecificata per una secondacoppia determinata di avvolgimentiPer le altre coppie di avvolgimentila tolleranza deve essere concordatae specificata.

principale) o corrente di presa,e corrente di prova.Per un trasformatore con unavvolgimento a prese la cui estensionesia superiore al ±5%, l'impedenza dicorto-circuito deve essere misuratasulla presa principale e sulle due preseesterne.

TolleranzeLe tolleranze sono stabilite dalle Normecome risulta dalla sottostante tabella,salvo diverse precisazioni contrattuali.


Misura della tensione di corto-circuitoe delle perdite dovute al carico

Scopo della provaQuesta prova ha lo scopo di: misurare la tensione di corto-circuito(Ucc ); misurare le perdite a carico deltrasformatore (Pcc).Schema equivalente:

Modalità di provaL'avvolgimento MT viene alimentatoa frequenza nominale (50 Hz)con una tensione tale da far circolareuna corrente di valore vicinoa quello nominale, dopo aver postoin corto-circuito l'avvolgimento BT.Le perdite in corto-circuito sonomisurate con un multimetro che realizzaun circuito di misura corrispondenteall'inserzione di 3 wattmetri.Vengono misurate inoltre la corrente diogni singola fase e la terna di tensioniconcatenate.La tensione di corto-circuito % è datada:Ucc% = (Ucc mis/Unom) x 100

Calcolo delle perditedovute al carico alla temperatura ambiente

Pcc = PJMT + PJBT + Padd

= (3/2 x RMT x I2) + (3/2 x RBT x I2) + Padd

dove:PJMT, PJBT = perdite Joule lato MT e BTRMT, RBT = resistenze equivalenti lato

MT e BTNel caso di un collegamento a triangolo:

PJMT = 3 x r x (I / )2

= (3/2) x RMT x I2

Il principio di misura e la strumentazione impiegata sono uguali a quelli della prova a vuoto.

con

RMT = (2/3) x r

Nel caso di un collegamento a stella:

PJBT = 3 x r x I2

= (3/2) x RBT x I2

con

RBT = 2 x r

Si ricorda che le perdite addizionalisono costituite essenzialmente dalleperdite per correnti di Foucault.

alla temperatura di riferimento(75°C per i trasformatori in olio).Le perdite Joule variano in funzionedella temperatura mentre le perditeaddizionali sono inversamenteproporzionali alla temperatura.

Pcc 75°C = K x PJ t°a + (1/K) x Padd t°a

k= coefficiente di correzione dellatemperatura: per il rame:k = (235 + 75) / (235 + t°a) per l'alluminio:k = (225 + 75) / (225 + t°a)

(RF) LF

k

U1cc = % di U1n

e dunque

R1+R2 k2

L1+L2 k 2

I1n

U1cc...

R1+R2 k 2 L1+L2 k 2I1n

Fase 1

A

V V0

A W

kU

V

W

1500 V

V

V



A

V

A

u

v

w

Fase 2

Fase 3

Neutro

A

V0 1500 V

A

0 1500 V

W

W

3

14



Le NormeLe indicazioni seguenti sono estrattedalle Norme CEI 14-4 ediz. 1983

Definizioni Sfasamento di un avvolgimentotrifase : è lo scarto angolare tra i vettoriindicanti le tensioni MT e BT deiterminali omologhi di una stessa coppiad'avvolgimenti.E' convenzionalmente previsto chei vettori ruotino in senso antiorario.Il vettore dell'avvolgimento MT, postosulle 12 ore di un quadrante orario,preso di riferimento, e lo sfasamento ditutti gli altri avvolgimenti sono espressinormalmente con un indice orario;

simbolo di collegamento : è ilsimbolo convenzionale indicante lemodalità di connessione degliavvolgimenti MT e BT ed il loro relativosfasamento espresso con unacombinazione di lettere e di indici orari.

Descrizione della provaIl rapporto di trasformazione è misuratosu ogni presa del trasformatore.Devono inoltre essere controllati siail simbolo di collegamento deitrasformatori trifasi che la polaritàin caso di unità monofasi.

Grandezze soggette a garanzia TolleranzeRapporto di trasformazione a vuoto Il più basso fra i due valori seguenti:per la presa principale (Rapporto di a) ± 0,5% del rapporto dichiarato,trasformazione nominale) b) una percentuale del rapporto

dichiarato pari a 1/10 della tensionedi cortocircuito percentuale reale acorrente nominale.

NotaLe tolleranze per altre prese devono essere oggetto di accordo fra costruttoreed acquirente

Le NormeValori normativi della tensionedi corto-circuito in Europa, dopol'emissione del documento diarmonizzazione HD 428.S1 del 1992.

Potenza nominale Tensione di corto-circuito espressa (Sn) in KVA in % della tensione nominale

dell'avvolgimento

Sn ≤ 630 4630 < Sn ≤ 1250 5

1250 < Sn ≤ 3150 6,253150 < Sn ≤ 6300 7,15

Potenza nominale Tensione di corto-circuito espressa (Sn) in KVA in % della tensione nominale

dell'avvolgimento50 ≤ Sn ≤ 630 4

630 < Sn ≤ 2500 6

Valori normativi della tensione dicorto-circuito in conformità allapubblicazione IEC 76-5 (1982).


Scopo della provaQuesta prova ha lo scopo di: verificare la conformità delcollegamento del trasformatore; verificare la conformità del rapporto

Misura del rapporto di trasformazionee controllo della polaritàe dei collegamenti

Le lettere maiuscole corrispondono alla tensione più alta.

La tensione di corto-circuito possiedeuna componente reattiva Ux ed unacomponente ohmica Ur la quale,contrariamente a Ux, dipende dallatemperatura.In valori ridotti rispetto alle grandezzenominali, si può scrivere:

(Ucc %)2 = (Ux %)2 + (Ur %)2

dove:

Ur % = (Pcc x 100) / Sn

Ucc % = (Ucc x 100) / Un

Esempio: con una temperaturaambiente di 20°C ed alla temperaturadi riferimento di 75°C, si può scrivere:

(Ucc 75°C%)2 = (U x %)2 + (Ur 75°C%)2

(Ucc 75°C%)2 - (Ur 75°C%)2 = (U x %)2

Tensione di corto-circuito Ucc(Ucc 75°C%)2 - (Ur 75°C%)2 =

(Ucc 20°C%)2 - (Ur 20°C%)2

la formula della Ucc a 75°C in % risultaquindi esere:

Ucc 75°C% =

100 x

dove

Un = tensione nominale

Impedenza di corto-circuitoEssa può essere ricavata dalle misureprecedenti con la formula seguente:

Z = (Ucc x Un) / 100 In

dove

Z = impedenza di corto-circuito di faseespressa in ohm.

UU

PS

PS

cc

n

cc

n

cc

n

20 20 752 2 2

°

−°

+°

Ur T° amb. Ur 75°C

UxUcc 75°C

Ucc T° am

b.

di trasformazione K su ogni presarispetto ai valori garantiti.La parte del trasformatore interessatada questa prova è quella contornatada tratteggio.

Modalità di provaLa misura del rapportodi trasformazione ed il controllodel gruppo di collegamento vengonoeseguiti su ogni presa dell'avvolgimentoper mezzo di un rapportimetro (pontedi Vettiner) alimentando il trasformatorecon 220 V, lato MT.La misura del rapporto di trasformazionesi basa sulla comparazione, in ognifase, della tensione MT in fase conquella BT. Infatti il rapportimetro mettein opposizione le tensioni fra loroin fase per compararne i moduli.

Tale operazione avviene a mezzodi un gruppo di decadi di resistenzee la comparazione è realizzata quandola corrente del galvanometro è nulla.Per ottenere il rapportodi trasformazione designato, nel casodi collegamenti Yd o Dy, bisognamoltiplicare o dividere il valore lettorispettivamente per 3 a secondoche le tensioni misurate siano semplicio composte.Per i collegamenti Yy o Dd il valoreletto identifica il rapporto ditrasformazione designato.

uv

w

u v w

W

U

V

WU V

WU V

11Dy11 330°

uv

w

u v w

W

U

V

11Yz11 330°

WU Vu

v

w

u v w

W

U

V

11Yd11 330°

WU Vu

vw

u v w

W

U

V

Yy0 0°

Collegamenti usuali

R1

U1

L1 R2 L2

(RF) U2

es.: k =U2U1 = 50

k

16



Le NormeQuesta prova è descritta nella parte IIdelle Norme CEI 14-4 ediz. 1983.

Scopo della provaDeterminare le sovratemperaturedell'olio e degli avvolgimenti MT e BTdi un trasformatore.

Descrizione della provaUn trasformatore viene identificatoin base al tipo di raffreddamentoimpiegato (ONAN,ONAF, ODWF...).La specifica tecnica di riferimento ela targa delle caratteristiche devonoevidenziare il valore della potenza,espressa normalmente in kVA o MVA,per la quale il trasformatore rispettai limiti di sovratemperatura.Le Norme definiscono i valoridi sovratemperatura, specifici perun determinato tipo di trasformatore,i quali sono oggetto di garanziae di prova alle condizioni precisatedalle Norme.Per i trasformatori in olio esse sono: sovratemperatura dell'olio nella partealta del trasformatore (60°K); sovratemperatura media degliavvolgimenti:

per trasformatori ON o OF(65°K), per trasformatori OD (70°K),Si applicano i limiti suddetti salvoil caso che nelle specifiche contrattualinon siano indicate "condizioni specialidi servizio". Il caso tipico èrappresentato da un trasformatore conun avvolgimento avente delle presedi regolazione eccedenti il ±5%, dovela prova di riscaldamento è da eseguiresulla presa corrispondente alla correntepiù elevata.I limiti di sovratemperatura si applicanosu questa presa con la potenza,tensione e corrente di riferimento.Se il luogo di installazione noncorrisponde alle condizioni normalidi servizio (altezza <1000M, -25°C <T°ambiente <40°C, tensioned'alimentazione sinusoidale esimmetrica, ambiente a debole livellod'inquinamento) si devono apportaredelle modifiche ai limiti dellesovratemperature del trasformatore.Il trasformatore deve essere sottopostoalla prova completo dei suoi dispositividi protezione. Devono essere realizzatitre tipi di misure di temperatura: misura della temperatura dell'ariadi raffreddamento da effettuaread intervalli regolari durante la prova,con almeno tre termometri situati

in differenti punti attorno altrasformatore a circa metà altezzadella superficie di raffreddamento ead una distanza compresa tra 1 e 2 m;

misura delle temperature dell'olioeffettuate anch'esse ad intervalliregolari durante la prova e rilevateper mezzo di un termometro introdottoin un pozzetto riempito d'olio situatosul coperchio, e nella parte inferioreper mezzo di sensori termici;

misura della sovratemperatura degliavvolgimenti effettuata con il metododella variazione di resistenza.

Il valore della temperatura ambienterisulta dalla media dei valori misuratidai 3 termometri, mentre la temperaturamedia dell'olio è considerataconvenzionalmente come la media trala temperatura dell'olio nella partesuperiore e quella della parte inferiore.

Per ragioni pratiche il metodonormalmente impiegato per ladeterminazione delle sovratemperaturedi un trasformatore in olio è il metododi corto-circuito. Durante questa provail trasformatore non risulta sottopostosimultaneamente alla tensione ecorrente nominali, ma alle perdite totaliottenute sommando le perdite dovuteal carico, alla temperaturadi riferimento, con le perdite a vuoto.


Scopo della provaQuesta prova ha lo scopo di: determinare la sovratemperaturadell'olio (∆t olio); determinare la sovratemperaturadegli avvolgimenti MT e BT; verificare la potenza nominaledel trasformatore.

Modalità di provaSi possono distinguere, in ordinecronologico, quattro grandi fasi:a) rilievo delle misure di riferimento,b) inizio della prova di riscaldamento,c) controllo della stabilizzazione delleperdite con cui il trasformatore è statocaricato e rilievo della sovratemperatu-ra dell'olio,d) regime nominale.Almeno 24 ore prima di eseguire lemisure di riferimento, il trasformatoreviene piazzato in un locale adeguatoper ottenere una omogeneità dellatemperatura dei suoi avvolgimentie dell'olio.

a) rilievo delle misure di riferimentoQueste misure permettono di rilevare ivalori delle resistenze MT e BT e dellatemperatura dell'olio a freddo cioèquando il trasformatore non èalimentato e si trova a temperaturaambiente. La misura di questeresistenze a freddo è determinante peril calcolo della sovratemperatura degliavvolgimenti: misura della resistenza MT e BTa freddo;Vengono utilizzati i valori rilevati conla precedente misura (vedere pag. 11). misura della temperatura deltrasformatore;Sul coperchio del trasformatore si trovaun pozzetto termometrico adattoallo scopo; la temperatura misuratacorrisponde alla temperatura massimadell'olio che verrà impiegata, con un

Prova di riscaldamentocoefficiente di correzione, funzionedell'altezza del trasformatore, perricavare la temperatura media dell'olio.

b) inizio della prova di riscaldamentoL'avvolgimento MT del trasformatoreè collegato all'alimentazione trifasedella sala prove, mentre l'avvolgimentoBT è chiuso in corto-circuito.Il trasformatore viene alimentato con leperdite totali (perdite a vuoto più perditea carico) almeno per tutta una notte.

c) controllo della stabilizzazione emisura della sovratemperaturadell'olioVengono rilevati:

la corrente di assorbimento deltrasformatore su ogni fase e la potenzarelativa; questa potenza corrispondealle perdite totali con una tolleranza del±20%. la temperatura (T°) dell'olio e dell'ariaambiente.La sovratemperatura max. dell'olioviene definita da:

∆T° olio = T° olio - T° ambiente

In pratica la temperatura ambienteviene ottenuta come mediadell'indicazione di 3 termometri situatitra 1 e 2 m di distanza, ad un'altezzapari a metà dell'altezza della cassa edimmersi in idonei pozzetti per evitare glieffetti intempestivi di eventuali correntid'aria.Quando si ottiene la stabilizzazionecon un valore di perdite (P) differenteda quello delle perdite totali (Pt) vieneapplicata la seguente formula dicorrezione:

∆T° olio = T° olio mis. x (Pt/P)x

dove∆T° olio = sovratemperatura dell'olioalle perdite totali,∆T° olio mis. = sovratemperaturadell'olio alla potenza misurata,

x = 0,8 o 1,0 in funzione del sistemadi raffreddamento del trasformatore.

d) regime nominalePer eseguire questa misura si riportala corrente di alimentazione deltrasformatore al valore nominale (In)mantenendola costante almeno perun'ora. Al termine si rilevano i seguentivalori: la corrente di ogni fase e la rispettivapotenza; la temperatura dell'olio e dell'ariaambiente; le resistenze a caldo MT e BTdopo l'interruzione dell'alimentazionetenendo conto di eseguire dei rilievidelle resistenze ad intervalli di tempo(1).Si determinano quindi lesovratemperature degli avvolgimentiMT e BT con la seguente formula:

∆Tavv=

Rc = resistenza a caldo a tempo zeroRo = resistenza a freddoto = temperatura di riferimento a freddoK = coefficiente di temperaturata = temperatura ambiente media allafine del regime nominale∆ToPT = sovratemperatura dell'olio, conle perdite totali, misurate al pozzetto.∆ToRN = sovratemperatura dell'olioa regime nominale misurata alpozzetto.

[(Rc/Ro) x (K + to)] - K - ta + 0,8 (∆ToPT - ∆ToRN)

dove:

(1) ogni 30s per un tempo di circa 10 min.Queste misure di resistenze ad intervalli ditempo regolari permettono di stabilire lacurva di raffreddamento. Per estrapolazionesi può così determinare il valore dellaresistenza a t = O.

18



Avvolgimento BT

Golfari

Nucleo magnetico

Dispositivo diprotezioneDGPT2/R.I.S.

Olio minerale(tenore PCB < 2ppm).La cassa viene riempitasotto vuoto con oliodegasato ed essicato

Terminali BT Commutatore Terminali MT a spina

Avvolgimento BT

Alettedi raffreddamento

Verniciatura finale grigioRAL 7031 (a richiestaaltre tinte)


R1

R2

che deve essere mantenuta almenoper un'ora.Durante questo intervallo si continuaa rilevare i valori delle temperaturedell'olio e dell'aria ambiente.Alla fine della prova viene eseguitala misura delle resistenze degliavvolgimenti dopo un rapidoscollegamento dell'alimentazionee del corto-circuito dell'altroavvolgimento.Premesso che in precedenza è stataeseguita una misura di riferimentodelle resistenze degli avvolgimentiad una determinata temperaturaambiente (R1, θ1 ), la temperaturadi un avvolgimento (θ2) alla fine dellaprova viene ricavata dal valore misuratodella sua resistenza (R2)a quella temperatura e dal valoremisurato della sua resistenza (R1)alla temperatura (θ1) mediante laformula:

θ2 = (x + θ1) - x

dovex = 235°C per il rame

225°C per l'alluminio

CorrezioniSe i valori specificati delle perditeo della corrente non possono essereottenuti durante la prova, è necesssariocorreggere i risultati di prova comesegue:

alla sovratemperatura dell'olioottenuta durante la prova si applicail seguente fattore di correzione:(perdite totali/perdite effettive nel corsodella prova)x

dove:x = 0,8 per circolazione naturale

dell'aria1,0 per circolazione forzata dell'aria

alla sovratemperatura degliavvolgimenti rispetto alla temperaturadell'olio si applica il seguente fattoredi correzione:

(corrente nominale/corrente di prova)y

y = 1,6 per circolazione naturale eforzata ma non guidata dell'olio2,0 per circolazione forzata eguidata dell'olio

Come è già stato indicato, lo scopodella prova è doppio: stabilire la sovratemperatura dell'olio,in regime stabilito, con lo smaltimentodelle perdite totali; stabilire la sovratemperatura mediadegli avvolgimenti alla correntenominale In.La prova è quindi realizzata in due fasi: alimentazione con le perdite totali :il trasformatore è sottopostoad una tensione tale che la potenzaattiva misurata sia uguale alle perditetotali del trasformatore con unacorrente che evidentemente risulteràsuperiore a In.Vengono rilevate la temperaturadell'olio e dell'aria ambiente e la provaviene proseguita fino a quando nonsiano realizzate le condizioni previsteda uno dei due metodi stabilitidalle Norme per la durata della provadi riscaldamento. alimentazione a corrente nominale :dopo aver raggiunto il regime stabilito,la prova viene continuata con unacorrente uguale a quella nominale

Schemi di prova

alimentazione alternata; alimentazione continua lato MT;

alimentazione continua lato BT;

AU

V

WV

+-12 V

Dyn 11

L1

A

Dyn 11

u

v

w

n12 V

V

+ -

Fase 1

A

V V0

A W

kU

V

W

1500 V

V

V



A

V

A

u

v

w

Fase 2

Fase 3

Neutro

A

V0 1500 V

A

0 1500 V

W

W

20



Le NormeLe modalità di prova e le relativetolleranze sono indicate nella parte IIIdelle Norme CEI 14-4 ediz. 1983.

Descrizione della prova adimpulso con onda pienaGeneralitàPer i trasformatori immersi in olio latensione di prova è normalmente dipolarità negativa, poichè si riduce cosìil rischio di scariche esterne accidentalinel circuito di prova.L'impulso applicato per la prova è unimpulso atmosferico ad onda pienanormalizzato avente:

fronte (tempo di salita) = 1,2 µs±30%; coda (tempo all'emivalore)= 50 µs±20%

Nondimeno si possono presentare casinei quali la forma normalizzatad'impulso non può essereragionevolmente ottenuta, a causadella bassa induttanza degliavvolgimenti o di un'elevata capacitàverso massa. In questi casi possonoessere adottate, previo accordo fra leparti, più ampie tolleranze.

Sequenza di provaLa sequenza di prova consiste in unimpulso con tensione compresa tra il

50% ed il 75% della piena tensionedi prova e tre successivi impulsialla piena tensione.Questa sequenza si applicasuccessivamente a ciascunodei terminali di linea dell'avvolgimentoin prova.Nel caso di trasformatori trifasi, gli altriterminali di linea dell'avvolgimentovengono connessi a terra direttamenteod attraverso una piccola impedenza,come ad esempio uno shuntper la misura della corrente. Sel'avvolgimento ha un terminaledi neutro, questo viene connesso aterra direttamente od attraverso unapiccola impedenza. La cassa deveessere connessa a terra.

Registrazioni nel corso delle proveLe registrazioni oscillograficheeffettuate durante le prove devonomostrare chiaramente la forma dellatensione ad impulso applicata (duratadel fronte, durata dell'emivalore).La registrazione deve comprenderealmeno un canale di misurasupplementare. Normalmente lamigliore sensibilità per l'identificazionedei guasti si ottiene con la registrazionedella corrente verso terradell'avvolgimento in prova.

Criteri per la valutazione della provaL'assenza di differenze significativenelle forme registrate delle correntie delle tensioni a tensione ridottarispetto quelle a valore nominaledi prova, costituisce dimostrazioneche l'isolamento ha sopportatocon successo la prova.Se nascono dubbi sull'interpretazionedi eventuali differenze tra glioscillogrammi, si devono applicare treulteriori impulsi a piena tensioneoppure si deve ripetere l'intera provaal terminale in discussione.

0

0,3

0,5

0,9

1,0

Onda piena d'impulso

T

T1

T2

Tempo di fronte T1 = 1,2 µs ± 30 % Tempo di coda T2 = 50 µs ± 20 % Rapporto tra T1 e T T1 = 1,67 T

T

U


Prova d'impulsoScopo della provaLo scopo di questa prova è di verificarela tenuta alla tensione d'impulso di ogniavvolgimento verso massa, in rapportoagli altri avvolgimenti e lungo lo stessoavvolgimento sottoposto a prova. Sipuò schematizzare questa prova comesegue:

Notain alta frequenza la tensione d'impulso siripartisce in modo esponenziale lungol'avvolgimento in prova, mentre in bassafrequenza (es. 50,60 Hz) essa si ripartisceuniformemente lungo il medesimo.

Modalità di provaL'onda d'impulso è applicata ad ogniterminale dell'avvolgimento MTessendo gli altri collegati a massaattraverso uno shunt così come, sial'avvolgimento BT che la cassa, sonostabilmente a massa.La prova consiste nell'applicare delleonde d'impulso di polarità negativa(alfine di ridurre i rischi di scaricaesterna casuale nel circuito di prova)caratterizzate dalla forma normalizzata1,2/50 µs.All'inizio della prova, il trasformatore

viene sottoposto ad una tensioned'impulso del 50% del valore nominaledi prova.Ogni fase subisce rispettivamenteun'onda ridotta e tre onde piene alvalore nominale della tensione diprova.La calibratura della tensione d'impulsoda applicare, viene effettuata permezzo di uno spinterometro.Durante ogni onda di prova, medianteun oscilloscopio catodico, vengonoregistrate simultaneamente, convelocità di scansione diverse, leseguenti due grandezze elettriche: tensione applicata; la corrente primaria risultante dallapropagazione dell'onda d'impulsolungo l'avvolgimento.Per ragioni pratiche, mediante degliopportuni attenuatori vengonoregistrati, ad ampiezza costante, glioscillogrammi della corrente a tensionepiena di prova e di quella a tensioneridotta. Si facilita così il confronto deglioscillogrammi ottenuti.Il certificato della prova d'impulsocomprende la stampa deglioscillogrammi registrati nel corso dellaprova.Il confronto fra i vari oscillogrammipermette di concludere se il trasformatoreha superato positivamente questa prova.In caso di guasto esso può essereevidenziato nell'oscillogrammadall'aumento dell'ampiezza dellacorrente e/o da una deformazionedell'onda tensione causata da: cedimento dell'isolamento versomassa;oppure:

corto-circuito tra spire.

Descrizione della prova adimpulso con onda troncaLa prova ad impulso con onda troncaè una prova speciale per i terminalidi linea di un avvolgimento.Quando è previsto di effettuare questaprova, essa viene combinatacon quella ad onda piena in un'unicasequenza.L'ordine seguito per l'applicazionedei diversi impulsi è: un impulso ad onda piena contensione ridotta; un impulso ad onda piena al 100%; uno o più impulsi ad onda troncaa tensione ridotta; due impulsi ad onda tronca al 100%; due impulsi ad onda piena al 100%.Il valore di cresta dell'onda tronca deveessere lo stesso dell'onda piena.Così come i canali di misura e leregistrazioni oscillografiche sonogli stessi di quelli prescritti per le provead onda piena. Solitamente vienemantenuta la stessa predisposizionedel generatore d'impulsi, aggiungendosoltanto il dispositivo di troncatura.L'onda normalizzata dell'impulsoatmosferico deve avere una durata finoalla troncatura compresa tra 2 e 6 µs.Come per la prova ad impulso cononda piena, il rilievo dei guasti durantela prova ad impulso con onda troncaè basato sulla comparazione deglioscillogrammi registrati con ondatronca a tensione 100% ed a tensioneridotta.

Circuito di prova

Valori delle tensioni d'impulsoTensione 3,6 7,2 12 17,5 24 36di riferimento[kV]

Tensione 10 20 28 38 50 70di tenuta afrequenzaindustriale(60 s) [kV]Tensione 40 60 75 95 125 170d'impulso[kV]

50 Hz

U impulso

A1 A2

A3

A4

U

W

V

u

v

w

CqCf

Rf

Rq

Shunt

U II

Trasformatore in prova es.: YynO Generatore d'impulso

22



Le NormeLa procedura da seguire per la provaè descritta nelle Norme CEI 14-9.

Definizioni livello di pressione acustica, Lp :è il valore espresso in decibels (dB)uguale a 20 volte il logaritmo decimaledel rapporto tra la pressione acusticadata e la pressione acustica diriferimento, la quale è di 20µ Pascals. livello di potenza acustica, Lw :è il valore espresso in dB uguale a 10volte il logaritmo decimale del rapportotra la potenza acustica data e lapotenza acustica di riferimento, la qualeè di 1 picowatt. rumore di fondo :è il livello ponderato A della pressioneacustica quando il trasformatore non èenergizzato.

Apparecchi di misuraLe misure devono essere fatteutilizzando un fonometro di classe 1.Inoltre il livello del rumore di fondo deveessere misurato immediatamente primae dopo aver effettuato la misura del

trasformatore. Se la differenza tra Lpdel rumore di fondo ed il livellorisultante contemporaneamentedal rumore di fondo e quello deltrasformatore è ≥10 dB, è possibileeffettuare una sola misura del rumoredi fondo senza che sia necessariaalcuna correzione del livello di rumoremisurato dal fonometro.Se la differenza è compresa tra 3 e 10dB è necessario applicare le correzionicome risulta dalla tabella sottostante.Peraltro se la differenza è inferiore a 3dB la prova non è accettabile a menoche il livello risultante del rumore difondo e del rumore del trasformatorenon sia inferiore al valore garantito.

In un caso simile si prenderà perquesta differenza un valore inferioreed il livello totale diminuito di 3 dB potràessere considerato come il limitesuperiore del livello di pressioneacustica in questa posizione. Tutto ciòdeve figurare nel certificato di collaudo.

Correzioni per il rumoredi fondoSecondo i livelli di pressione acusticasopraindicati e registrati in ciascunadelle posizioni di misura, questipossono essere corretti dell'influenzadel rumore di fondo, in conformità allatabella seguente:

Differenza tra Lp misurato con Valore della correzione dal'apparecchio in servizio e Lp del solo sottrarre a Lp misurato conrumore di fondo in dB l'apparecchio in servizio

per ottenere l'Lp dovutoall'apparecchio in dB

3 3

4÷5 26÷8 1

9÷10 0,5


Misura del livellodi rumore

Scopo della provaQuesta prova ha lo scopo di verificareil livello del rumore prodotto daltrasformatore rispetto quello stabilitodalle Norme e/o dalle condizionicontrattuali.

Modalità di provaIl rumore è provocato essenzialmentedal fenomeno della magnetostrizioneche si sviluppa nei lamierini del circuitomagnetico.Dopo aver misurato il livello del rumoredi fondo, si alimenta il trasformatore avuoto con tensione e frequenzanominali e con il commutatoreposizionato nella presa nominale. Sirileva quindi il livello di pressioneacustica in diversi punti lungo ilperimetro del trasformatore.Il livello di rumore può essere espressoin due modi: in livello ponderato A di pressioneacustica, Lp (A) , misurata per mezzodi un fonometro ad una distanza

definita dal trasformatore.Il valore ottenuto è la media quadraticadei seguenti valori misurati: a 1/3 ed a 2/3 dell'altezza della cassaquand'essa supera 2,5 m; a 1/2 dellacassa per altezze inferiori, ad una distanza minima di 30 cmattorno il perimetro del trasformatore.L'intervallo dei punti di misura è almassimo di 1 m ed al minimo di unvalore tale che la prova comportialmeno 6 punti di misura.

in livello ponderato A di potenzaacustica dell'apparecchio, Lw (A) ,calcolata sulla base della pressioneacustica per mezzo della formulaseguente:

Lw (A) = Lp (A) + 10 log S - X

Lw (A) = livello ponderato A dellapotenza acustica in dBLp (A) = pressione acustica in dB (A)X = coefficiente di correzione infunzione del livello di fondoS = superficie equivalente in m2,definita dalla formula

S = 1,25 x H x P

doveH = altezza del trasformatore in metriP = lunghezza del contorno dellemisure alla distanza di 30 cm, in metri1,25 = coefficiente empirico avente loscopo di considerare l'energia sonorairraggiata dalla parte superiore deltrasformatore o dei suoi radiatori.

La potenza acustica tiene conto dellageometria del trasformatore e permettedi esprimere un livello di rumoreindipendente dalla distanza di misuradal trasformatore; essa permette quindidi eseguire delle comparazioni traapparecchi diversi.

1 m massimo

al minimo 6 punti di misura

0,3 m minimo

Disposizione dei punti di misura

24



Le Norme e la metodologiadi provaCome già precedentemente precisatoquesta prova viene realizzata inlaboratori esterni indipendenti a causadella notevole potenza richiesta. Essaè regolamentata dalla Parte Va delleNorme CEI 14-4 le quali precisano chei trasformatori devono essere calcolati ecostruiti per resistere senza danni aglieffetti termici e meccanici di corti-circuitiesterni.

GeneralitàIl trasformatore deve avereprecedentemente superato tutte le provedi accettazione. Per l'esecuzione dellaprova di corto-circuito non è richiesto ilmontaggio di eventuali accessori.Se gli avvolgimenti sono muniti di prese,devono essere misurate la reattanza Xed eventualmente la resistenza R sututte le prese sulle quali è previstal'esecuzione della prova di corto-circuito.All'inizio della prova la temperaturamedia degli avvolgimenti deve esserecompresa tra O°C e 40°C.

corrente di corto-circuitola corrente di corto-circuito ècaratterizzata da:

potenza apparenteNelle specifiche tecniche della richiestad'offerta, l'acquirente deve precisare lapotenza apparente di corto-circuitodella rete di alimentazione deltrasformatore per permettere alcostruttore di calcolare il valore dellaIcc simm. da prendere in conto nelcalcolo e nelle prove. Se il valore dellapotenza di corto-circuito non vienespecificato, vengono utilizzati i valoriqui di seguito riportati:

Tensione nominale Potenza di riferimento [kV] apparente di

corto-circuitoin MVA

7,2 - 12 - 17,5 - 24 50036 1000

commutatore di regolazioneQuesto dispositivo deve essere ingrado di sopportare, come gliavvolgimenti, i valori della corrente dicorto-circuito;

isolatori di neutroL'isolatore di neutro degli avvolgimentia zig-zag od a stella deve esseredimensionato per la massima correnteche lo può attraversare;

temperaturaLa temperatura massima degliavvolgimenti dopo la prova non deveessere superiore a 250 °C per gliavvolgimenti in rame e 200 °C perquelli in alluminio.

X/R 1 1,5 2 3 4 5 6 8 10 ≥ 14

k x V 2 1,51 1,64 1,76 1,95 2,09 2,19 2,27 2,38 2,46 2,55

Prova di tenuta al corto-circuito un valore asimmetrico di crestauguale a K x V2 x Icc simm., doveK x V2 è un fattore che dipende dalrapporto delle reattanze e resistenzeX/R (vedere tabella sottostante).Questa corrente della durata inferioread un periodo, è la fonte degli sforzielettrodinamici che si sviluppanonel trasformatore. un valore simmetrico di corrente dicorto-circuito che provocaprincipalmente l'effetto termico neltrasformatore. Questa corrente èfunzione tra l'altro della tensione dicorto-circuito.(Esempio: Icc simm. per Ucc 4% =25 x In).La corrente di corto-circuito simmetricadeve essere calcolata per trasformatoridi potenza nominale ≥ 3150 kVA,tenendo conto dell'impedenza di corto-circuito e dell'impedenza della rete,così come per potenze ≤ 3150 kVA sel'impedenza della rete è superiore al5% dell'impedenza di corto-circuito(altrimenti l'impedenza della rete ètrascurabile).La tolleranza ammessa tra i valorispecificati ed i valori misurati è del±10% per la corrente simmetrica dicorto-circuito e del ±5% per il valore dicresta della corrente.

Scopo della provaScopo di questa prova è di verificarela tenuta del trasformatore alle correntidi corto-circuito definite dalle Norme.Lo schema di prova è identico a quellorealizzato per la misura delle perditea carico, ma in questo casoil trasformatore è sottoposto ad unatensione uguale alla nominale e quindiad una corrente di corto-circuitoelevata.Esempio: per un trasformatorecaratterizzato da una Ucc = 4,0% (dallamisura delle perdite a carico) lacorrente di corto-circuito puòraggiungere in modulo:

I simmetrica = 25 Incon momento d'inserzione U = 0I asimmetrica = K x V 2 x 25 InIl trasformatore risulta quindisottoposto a:

degli sforzi elettrodinamiciconsiderevoli poichè la Forza =costante x I2 ; un riscaldamento che può risultareeccessivo.

I In R1+R2 k

Un = Ucc

2L1+L2 k

2

0,5 s

I asimmetrica

I simmetrica

Valori del fattore K x V 2


Modalità di provaPer ottenere la corrente di corto-circuitouno degli avvolgimenti è alimentato conuna tensione che non può esseresuperiore a 1,15 volte la sua tensionenominale, mentre l'altro avvolgimentoviene posto in corto-circuito. Inoltrel'istante d'inserzione del valore di crestainiziale della corrente nell'avvolgimentoviene regolato con un sincronizzatore.Sia i valori di queste correnti che quellidella tensione applicata ai terminali dilinea devono essere registrati medianteun oscilloscopio.Per i trasformatori trifasi il numerototale delle prove deve essere di 9,tre per ogni fase, con una durata di0,5 secondi. E' ammessa unatolleranza del ±10%.Salvo indicazioni contrarie nellespecifiche tecniche contrattuali, le provesu ciascuna fase, per i trasformatori conprese di regolazione, vengono eseguitesu posizioni differenti del commutatoredi regolazione e più precisamente:

3 prove sulla posizione corrispondenteal rapporto di trasformazione il piùelevato, su una delle colonne esterne; 3 prove sulla presa principale sullacolonna centrale;

3 prove sulla posizionecorrispondente al rapporto ditrasformazione il più basso, sull'altracolonna esterna.Dopo ogni prova vengono misurati ivalori di impedenza e comparati a quellidi origine.

Rilievo dei guastie conseguenze di provaDopo la prova, il trasformatore vieneopportunamente ispezionato.I risultati delle misure delle reattanze dicorto-circuito così come glioscillogrammi registrati nelle differenticondizioni di prova, vengono esaminatiper ricercare degli indizi di eventualianomalie.Il trasformatore è poi nuovamentesottoposto alle prove di accettazione ivicomprese le prove dielettriche chesaranno eseguite al 75% del loro valoreiniziale. Successivamente iltrasformatore viene aperto per unattento esame visivo volto a scoprireeventuali difetti apparenti.

Il trasformatore ha superatopositivamente la prova di corto-circuitose:

le prove di accettazione sono stateripetute favorevolmente; le misure durante le prove di corto-circuito e l'ispezione visiva dopol'apertura del trasformatore non rilevanoalcun difetto; la reattanza di corto-circuito misuratadopo le prove non differenzia, rispettoquella misurata inizialmente: di più del 2% per i trasformatori conavvolgimenti concentrici. Tuttaviaquando il conduttore dell'avvolgimento èin banda, a seguito di accordo tracostruttore e cliente, può essere adottatoun limite più elevato ma non superiore al4% per trasformatori aventi una Uccuguale o superiore al 3%;

di più del 7,5% per trasformatori conavvolgimenti concentrici non circolari(oblunghi) aventi una Ucc uguale osuperiore al 3%. Il valore del 7,5% puòessere ridotto per accordo particolare tracostruttore ed acquirente, senza peròscendere al disotto del 4%.

26



Essendo i nostri impianti di provaalimentati a 50 Hz, qualora si debbaeseguire il collaudo di trasformatori a 60Hz, è necessario adottare i seguentiaccorgimenti:

Misura della tensione dicorto-circuito e delle perditedovute al carico: La tensione di corto-circuitopercentuale (Ucc%) ha due componenti:attiva e reattiva. tensione attiva:

Ur% (60Hz a 75° C) = 100 • Pcc

tensione reattiva:

Ux 60Hz =

e

Ucc% (60Hz 75°C) =

Pcc = perdite dovute al carico a 75°Ced a 60HzSn = potenza nominale Le perdite per effetto Joule sonoindipendenti dalla frequenza, mentrele perdite addizionali Ps, che sonoprincipalmente delle perdite per correntidi Foucault, variano in modoinversamente proporzionale allaresistività ed in quello direttamenteproporzionale al quadrato dellafrequenza.Per cui le perdite addizionali Padd2 allatemperatura θ2 e frequenza fb, e leperdite Padd1 alla temperatura θ1

e frequenza fa stanno nel rapporto:

dovex = 235 per il rame

225 per l'alluminio

Misura delle perdite a vuotoLe perdite a vuoto sonoessenzialmente dovute alle perdite nelcircuito magnetico e sono causatedall'isteresi magnetica e dalle correntidi Foucault.A induzione costante le perdite peristeresi variano proporzionalmente allafrequenza mentre quelle per correnti diFoucault variano con il quadrato dellastessa.Per restare ad induzione costante sideve applicare a 50 Hz una tensione

U = Un x

Le perdite a vuoto a 60 Hz (PV60) sicalcolano dalle perdite PV50 misuratea 50 Hz con la formula seguente:

PV60 = 1,32 x PV50

Prove dielettriche La prova a tensione indotta devedurare:

t = 120 x

con un minimo di 15s per fp ≥ 2fn confp ≥ 120 Hz, dovefn = frequenza nominalefp = frequenza di prova La prova a tensione applicata deveessere realizzata ad una frequenza chedeve essere almeno uguale all'80% diquella nominale.Di conseguenza per fn = 60 Hz, lafrequenza fp di prova deve essere:

fp ≥ 0,80 x 60 e cioè ≥ 48 Hz

Dunque la prova a 50 Hz è validasenza maggiorazione del tempo diprova.

Collaudo di trasformatori a 60 Hz con proveeseguite a 50 Hz

Prova di riscaldamentoIn considerazione del fatto che noiutilizziamo il metodo del carico simulatochiamato anche di corto-circuito,si alimenta il trasformatore con unacorrente che genera le perdite totali (Pt)uguali alla somma delle perdite a vuotoe di quelle dovute al carico.Dopo la stabilizzazione, si deve ridurrela tensione di alimentazione perottenere negli avvolgimenti la In, tuttoa frequenza nominale.Come durante le altre prove, noi siamoa 50 Hz in luogo di 60 Hz, per cui leperdite a carico da sommare a quelle avuoto, si ottengono con la seguenteformula:

PCC60 =

Dopo la stabilizzazione per ottenerea 50 Hz le stesse perdite che a Ine 60 Hz dovremo alimentareil trasformatore con una corrente:

Misura del livello rumorePoichè la potenza sonora èproporzionale al quadrato dellafrequenza, l'aumento del livellodi rumore è dell'ordine di

10 log (60/50)2 = 1,6 dB

È dunque possibile valutare il livellodi rumore di un trasformatore a 60 Hzmediante una prova a 50 Hz alla stessainduzione, a condizione di accettareuna certa approssimazione che siaggiunge agli inevitabili altri errori dimisura.

Sn

6050

502 2U ambiente Hz U ambientecc r( , ) −

U Hz C U Hzr x2 260 75 60( , ) ( )° +

5060

PP

xx

fbfa

add

add

2

1

1

2

2

2= ++

•θθ

fnfp

Pxx

Pxxj add

++

+ ++

• •θθ

θθ

2

150

1

2

2

2

6050

IPP

In= •60

50


IEC Pubblicazioni internazionali(International Electrical Commission)

HD Documento europeo d'armonizzazione(Comitato Europeo di Normalizzazione Elettrica)

Trasformatori di potenza: Generalità

Trasformatori di potenza: Riscaldamento

Trasformatori di potenza: Livelli d'isolamento e prove

Trasformatori di potenza: Prese e connessioni

Trasformatori di potenza: Tenuta al corto-circuito

Specifica degli olii minerali isolanti nuovi

Guida di carico per trasformatori immersi in olio

Misure delle scariche parziali

Determinazione del livello di rumore

ItaliaCEI 14-4 Trasformatori di potenza

CEI 10-1 Oli minerali isolanti per trasformatori

CEI 14-13 Trasformatori di distribuzione 50/2500 kVA

CEI 14-14 Trasformatori di distribuzione 50/2500 kVA

CEI 14-9 Determinazione del livello di rumore

Francia

NFC 52-100 Transformateurs de puissance

NFC 52-112-1 Transformateurs triphasés immergés dans l'huile, de 50 à 2500 kVA,

de tension la plus élevée ne dépassant pas 24 kV dépassant 24 kV

NFC 52-112-3 Transformateurs triphasés immergés dans l'huile, de 50 à 2500 kVA,


NFC 52-112-4 Détermination de la caractéristique de puissance d'un

trasformateur avec des courants de charge non sinusoìdaux

NFC 52-101 Huiles minérales isolantes neuves pour transformateurs

GermaniaDIN 42 500 Drehstrom - OI - Verteilungstransformatoren, 50 Hz, 50 bis 2500 kVA

VDE 0532 Teil 1 Allgemeines

VDE 0532 Teil 2 Ubertemperaturen

VDE 0532 Teil 3 Isolationspegel und Spannungsprufungen

VDE 0532 Teil 4 Ansapfungen und Schaltungen

VDE 0532 Teil 5 Kurzschluβfestigkeit

VDE 0532 Teil 7 Bestimmung der Geruschpegel

Belastbarkeit von Oltransformatoren

VDE 0370 Neue Isolierole fur Transformatoren

BelgioNBN C 52-223 Transformateurs triphasés de distribution

NBN - HD 428,1 S Transformateurs triphasés immergés dans l'huile, de 50 à 2500 kVA,


Guide de charge pour transformateurs immergés dans l'huile

NBN C 27 101 Spécification des huiles minérales isolantes neuves

NBN C 52 001 Mesure des niveaux de bruit des transformateurs

InghilterraBS 171 Power trasformers

BS 148 Unused mineral insulating oils for transformers

BS 7735-94

HD

398

-1IE

C 7

6-1

HD

398

-2IE

C 7

6-2

HD

398

-3IE

C 7

6-3

HD

398

-4IE

C 7

6-1

HD

398

-5IE

C 7

6-5

IEC

296

IEC

354

IEC

270

HD

399

S2

IEC

551

HD

428

S1

Bibliografia e corrispondenza delle Norme

28



IEC Pubblicazioni internazionali(International Electrical Commission)

HD Documento europeo d'armonizzazione(Comitato Europeo di Normalizzazione Elettrica)

SpagnaUNE 20-101 Trasformadores de potencia

UNE 20-110 Guida de carga para transformadores sumergidos en aceite

UNE 21-315 Medida de los niveles de ruido de los transformadores

UNE 21-320/5 Prescripciones para aceites minerales aislantes nuevos

UNE 20-138 Transformadores trifàsicos para distribuciòn en baja tensiòn de

25 a 2500 kVA, 50Hz

UNE 5201UNE 5204 D DanimarcaDEFU Technical regulations for distribution transformers

SveziaSS 427 01 01 Power transformers

(sauf divergence aux clauses 2 de IEC 76-1 et 5 de IEC 76-3)

SS IEC 551 Measurement of transformers sound levels

SS 427 01 06 Oil immersed power transformers - Loading capacity

SS 427 02 01 Distribution transformers

OlandaNEN 2761 Energietransformatoren. Algemeen

NEN 2762 Energietransformatoren. Temperatuurverhoging

NEN 2763 Energietransformatoren. Isolatieniveaus en dielektrische proeven

( in voorbereiding)

NEN 2764 Energietransformatoren. Aftakkingen en schakeling

NEN 2765 Energietransformatoren. Kortsluitskelingen

NEN 3184 Energietransformatoren.

NEN 3541 Kortsluitsterke van energietransformatoren met vermogens tot en met1600 kVA (vervallen).

NorvegiaNEN 05.71 Norske normen for krafttransformatorer: power transformers

AustriaOVE-M 20, TEIL 1 Allgemeines

OVE-M 20, TEIL 2 Ubertemperaturen

OVE-M 20, TEIL 3 Isolationspegel und Spannungsprufungen

OVE-M 20, TEIL 4 Anzapfungen und Schaltungen

OVE-M 20, TEIL 5 Kurzschluσfestigkeit

Portogallo Non esistono normative particolari

Finlandia Non esistono normative particolari

HD

398

-1IE

C 7

6-1

HD

398

-2IE

C 7

6-2

HD

398

-3IE

C 7

6-3

HD

398

-4IE

C 7

6-1

HD

398

-5IE

C 7

6-5

IEC

296

IEC

354

IEC

270

HD

399

S2

IEC

551

HD

428

S1

Bibliografia e corrispondenza delle Norme

Dossier tecnico n - Elettrobosco.it · 2012-12-05 · Per ogni prova viene presentato un estratto...

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