Come scegliere l'unità combinata giusta per la protezione dei trasformatori

Introduzione

La protezione dei trasformatori nei sistemi di distribuzione di media tensione richiede un'architettura di dispositivi di commutazione che soddisfi contemporaneamente tre requisiti ingegneristici che tirano in direzioni diverse: l'interruzione affidabile dei guasti nell'intera gamma di correnti di guasto del trasformatore, la commutazione sicura del carico per le normali operazioni di eccitazione e diseccitazione e la capacità di isolamento visibile per l'accesso alla manutenzione, il tutto all'interno dei vincoli fisici di un quadro di media tensione e dei vincoli economici del budget di capitale per l'aggiornamento della rete. L'unità combinata - un gruppo integrato di interruttore di carico interno, fusibile ad alta tensione e interruttore di messa a terra - esiste proprio perché nessun dispositivo di commutazione soddisfa contemporaneamente tutti e tre i requisiti. La scelta dell'unità combinata giusta per la protezione dei trasformatori non è un esercizio di selezione da catalogo: è una decisione ingegneristica a quattro parametri che richiede la risoluzione della potenza nominale del trasformatore, del livello di guasto del sistema, della filosofia di coordinamento della protezione e delle proiezioni di carico dell'aggiornamento della rete prima di poter scrivere le specifiche di un'unità combinata. Per gli ingegneri che si occupano dell'aggiornamento della rete, i progettisti delle sottostazioni e i responsabili degli acquisti che specificano le apparecchiature di protezione dei trasformatori, questa guida alla selezione fornisce il quadro tecnico completo, dalla base degli standard IEC per la progettazione delle unità combinate alla valutazione dell'applicazione passo dopo passo che determina i parametri nominali corretti per ogni posizione di protezione del trasformatore.

Indice dei contenuti

• Che cos'è un'unità combinata e come la sua architettura soddisfa i requisiti di protezione dei trasformatori di media tensione?
• Come interagiscono i tre componenti del nucleo di un'unità combinata per proteggere i trasformatori di media tensione?
• Come selezionare i parametri dell'unità di combinazione corretti per ogni applicazione di protezione del trasformatore?
• Quali considerazioni sul ciclo di vita e sull'aggiornamento della rete determinano l'affidabilità a lungo termine delle unità combinate?

Che cos'è un'unità combinata e come la sua architettura soddisfa i requisiti di protezione dei trasformatori di media tensione?

Un'unità combinata di media tensione è un dispositivo di commutazione assemblato in fabbrica e sottoposto a prove di tipo che integra tre componenti funzionalmente distinti in un'unica unità montata su pannello: un interruttore di interruzione del carico (LBS) interno per la commutazione e l'isolamento del carico normale, una serie di fusibili limitatori di corrente ad alta tensione per la protezione da sovracorrenti e cortocircuiti e un interruttore di messa a terra per la messa a terra di sicurezza del personale durante la manutenzione. L'integrazione di questi tre componenti in un unico gruppo testato è la caratteristica che distingue un'unità combinata da un insieme di dispositivi specificati singolarmente: la prova di tipo convalida l'interazione tra i componenti in condizioni di guasto, non solo le prestazioni individuali di ciascun elemento.

Perché la protezione dei trasformatori richiede tutti e tre i componenti

La protezione dei trasformatori nei sistemi a media tensione copre un intervallo di correnti di guasto che nessun singolo dispositivo di commutazione è in grado di gestire in modo affidabile in tutta la sua estensione:

• Intervallo di corrente di carico (funzionamento normale): 10-100% della corrente nominale del trasformatore - gestita dall'LBS interno, che crea e interrompe la corrente di carico durante le normali operazioni di eccitazione e diseccitazione
• Campo di sovraccarico (110-600% della corrente nominale): Sovraccarico termico e guasti minori - gestiti dal fusibile HV, che fornisce Protezione contro le sovracorrenti a tempo inverso¹ coordinata con la curva di resistenza termica del trasformatore
• Campo di cortocircuito (600-40.000% della corrente nominale): Guasti interni al trasformatore e guasti esterni bullonati - gestiti dal fusibile limitatore di corrente HV, che interrompe le correnti di guasto fino al potere di interruzione nominale entro il primo semiciclo, limitando l'energia passante ai livelli che il trasformatore e il quadro possono sopportare

L'interruttore di messa a terra svolge la funzione di messa a terra di sicurezza che né l'LBS né il fusibile sono in grado di soddisfare: conferma la diseccitazione del circuito e protegge il personale addetto alla manutenzione del trasformatore o delle apparecchiature a valle.

Norme IEC che regolano la progettazione e il collaudo di unità combinate

Standard	Ambito di applicazione	Requisiti fondamentali per le unità combinate
IEC 62271-1052	Combinazioni interruttore-fusibile per corrente alternata	Prova di tipo per l'interazione LBS-fusibile, funzionamento del perno di riscontro, coordinamento della corrente di trasferimento3
IEC 62271-103	Interruttori di interruzione del carico	Corrente normale nominale LBS, resistenza alla commutazione del carico, prestazioni di spegnimento dell'arco elettrico
IEC 60282-1	Fusibili ad alta tensione	Fusibile a limitazione di corrente tensione nominale, potere di interruzione, caratteristiche tempo-corrente
IEC 62271-102	Interruttori di messa a terra	Classificazione dei guasti, resistenza meccanica, requisiti di interblocco
IEC 62271-200	Quadri elettrici chiusi in metallo	Integrazione del pannello, classificazione dell'arco interno, schema di interblocco

Il requisito critico della norma IEC 62271-105: La prova di tipo dell'unità combinata deve verificare che quando un fusibile interviene in condizioni di guasto, il meccanismo del percussore fa scattare in modo affidabile l'LBS per aprire tutte e tre le fasi simultaneamente, evitando la pericolosa condizione di eccitazione monofase o bifase che si verificherebbe se l'LBS rimanesse chiuso dopo il funzionamento di un fusibile monofase.

Varianti di architettura dell'unità combinata

Architettura	Componenti	Applicazione	Limitazione
LBS + fusibile (senza interruttore di messa a terra)	LBS, fusibile HV	Installazioni in spazi ristretti, bassa frequenza di manutenzione	Nessuna messa a terra integrata - è necessaria una messa a terra separata
LBS + fusibile + interruttore di messa a terra	LBS, fusibile HV, interruttore di terra	Protezione standard del trasformatore - la più comune	Impronta standard
LBS + fusibile + interruttore di messa a terra + scaricatore di sovratensione	LBS, fusibile HV, interruttore di messa a terra, scaricatore MOV	Trasformatori alimentati da linee aeree, esposizione ai fulmini	Ingombro maggiore
LBS motorizzato + fusibile + interruttore di messa a terra	LBS motorizzato, fusibile HV, interruttore di messa a terra	Sottostazioni di aggiornamento della rete integrate con SCADA	Richiede alimentazione ausiliaria

Come interagiscono i tre componenti del nucleo di un'unità combinata per proteggere i trasformatori di media tensione?

Le prestazioni di protezione di un'unità combinata non dipendono dai singoli valori nominali dei suoi tre componenti, ma dall'interazione coordinata tra di essi, in particolare dal coordinamento tra la caratteristica tempo-corrente del fusibile HV e i profili di corrente di spunto e di guasto del trasformatore, nonché dal trasferimento affidabile dell'energia del perno di riscontro del fusibile al meccanismo di intervento LBS.

Componente 1: L'LBS per interni - Commutazione e isolamento del carico

L'LBS interno in un'unità combinata svolge tre funzioni distinte durante il ciclo di vita della protezione del trasformatore:

Normale servizio di commutazione: Crea e interrompe la corrente di magnetizzazione del trasformatore e la corrente a pieno carico durante l'eccitazione e la diseccitazione. La corrente di spunto di magnetizzazione del trasformatore - in genere 8-12× la corrente nominale del trasformatore per il primo ciclo - rientra nella capacità nominale di produzione dell'LBS, ma non deve essere confusa con la corrente di guasto. L'LBS non è progettato per interrompere la corrente di guasto; questa funzione spetta esclusivamente al fusibile HV.

Ricezione del viaggio del perno dell'attaccante: Quando un fusibile HV opera in condizioni di guasto, il perno di riscontro rilascia l'energia meccanica immagazzinata che aziona il meccanismo di sgancio LBS, aprendo tutte e tre le fasi entro il tempo di apertura nominale LBS (in genere 30-60 ms). L'apertura trifase è obbligatoria: una condizione di apertura monofase su un alimentatore di un trasformatore crea un pericoloso squilibrio di tensione e una potenziale ferroresonanza.

Funzione di isolamento: Dopo che l'LBS si è aperto - sia per commutazione normale che per intervento del percussore - fornisce la distanza di isolamento visibile richiesta dalla norma IEC 62271-102 per l'accesso al trasformatore per la manutenzione. L'interruttore di messa a terra può essere chiuso solo dopo la conferma dell'apertura dell'LBS, grazie all'interblocco meccanico tra i due dispositivi.

Componente 2: il fusibile di limitazione della corrente di alimentazione - Interruzione di guasto

Il fusibile limitatore di corrente HV è l'elemento di interruzione dei guasti dell'unità combinata. La sua selezione è regolata da due limiti che definiscono il corretto rating del fusibile per ogni applicazione del trasformatore:

Limite inferiore - corrente minima di rottura ($I_{min}$):
Il fusibile deve funzionare in modo affidabile per tutte le correnti di guasto superiori alla corrente di interruzione minima. Per la protezione dei trasformatori, questo limite è fissato dalla corrente di guasto secondaria del trasformatore riflessa sul primario:

$I_{min_primary} = \frac{I_{fault_secondary}}{n_{transformer}} \times \frac{1}{Z_{transformer}}$

La corrente minima di interruzione del fusibile deve essere inferiore a questo valore, in modo da garantire che i guasti interni al trasformatore generino una corrente primaria sufficiente a far funzionare il fusibile.

Limite superiore - corrente di rottura massima ($I_{max}$):
Il fusibile deve interrompere le correnti di guasto fino alla corrente di guasto prospettica del sistema nel punto di installazione senza superare i limiti di energia passante del trasformatore e del quadro. I fusibili a limitazione di corrente interrompono entro il primo semiciclo, limitando il picco di corrente passante a:

$I_{lecito} = k ´times \sqrt{I_{guasto_prospettico}}$

Dove $k$ è il fusibile fattore limitante la corrente⁴ (in genere 2,0-3,5 per i fusibili limitatori di corrente HV standard).

Coordinamento dello spunto del trasformatore: La caratteristica tempo-corrente del fusibile non deve funzionare durante la corrente di spunto del trasformatore. Il profilo della corrente di spunto è il seguente:

$i_{spinta}(t) = I_{spinta_picco} \^{t/\tau}$

Dove $I_{picco_di_spinta}$ è tipicamente 8-12× la corrente nominale del trasformatore e $\tau$ è la costante di tempo di decadimento dello spunto (in genere 0,1-0,5 secondi per i trasformatori di distribuzione). Il fusibile deve avere un tempo di fusione minimo superiore alla durata dello spunto alla grandezza della corrente di spunto - un requisito di coordinamento che determina il valore nominale minimo del fusibile per ogni dimensione del trasformatore.

Componente 3: L'interruttore di messa a terra - Messa a terra di sicurezza del personale

L'interruttore di messa a terra in un'unità combinata è interbloccato meccanicamente con l'LBS attraverso un collegamento meccanico diretto: l'interruttore di messa a terra non può essere chiuso se l'LBS non è in posizione completamente aperta e l'LBS non può essere chiuso mentre l'interruttore di messa a terra è in posizione chiusa. Questo interblocco è un vincolo fisico-meccanico, non un interblocco elettrico; funziona indipendentemente dall'alimentazione ausiliaria e non può essere annullato da un guasto al circuito di controllo.

Classificazione dei guasti per gli interruttori di messa a terra di protezione dei trasformatori:

L'interruttore di messa a terra in un'unità combinata di protezione del trasformatore deve essere classificato per Capacità di creazione di guasti E1⁵ (IEC 62271-102) - non E0. Il motivo è il backfeed dell'avvolgimento terziario del trasformatore: anche con l'LBS primario aperto e il fusibile HV intatto, un trasformatore con un avvolgimento terziario collegato a una sbarra sotto tensione può mantenere la tensione sull'avvolgimento primario attraverso l'accoppiamento elettromagnetico. Un interruttore di terra E0 chiuso su questa tensione di ritorno sarà distrutto. Un interruttore di messa a terra E1 è progettato per entrare in questa condizione di guasto e sopravvivere.

Un caso cliente che dimostra la conseguenza della distinzione E0/E1: Un ingegnere di progetto per l'aggiornamento della rete di una società di distribuzione nelle Filippine ha contattato Bepto dopo un guasto all'interruttore di messa a terra durante una sequenza di commutazione per la manutenzione del trasformatore in una sottostazione da 33 kV. L'unità combinata era stata fornita con un interruttore di messa a terra E0, specificato dal contraente EPC senza una valutazione del rischio di backfeed terziario. Quando l'interruttore di messa a terra è stato chiuso dopo l'apertura dell'LBS, l'avvolgimento terziario del trasformatore (collegato a una sbarra da 11 kV sotto tensione) ha mantenuto 33 kV sul primario grazie all'azione dell'autotrasformatore. Il gruppo di contatti dell'interruttore di messa a terra E0 è stato distrutto alla chiusura. Bepto ha fornito unità combinate sostitutive di classe E1 per tutte e sei le posizioni di alimentazione del trasformatore nella sottostazione e ha fornito un modello di valutazione del rischio di backfeed terziario per le specifiche standard dell'azienda.

Come selezionare i parametri dell'unità di combinazione corretti per ogni applicazione di protezione del trasformatore?

La selezione dei parametri dell'unità di combinazione segue una valutazione sequenziale in cinque fasi: ogni fase risolve un set di parametri prima di valutare la fase successiva. Saltando i passaggi o risolvendo i parametri fuori sequenza, si ottengono specifiche che sembrano complete ma che contengono difetti di coordinamento nascosti.

Passo 1: Definizione dei parametri nominali del trasformatore

Prima di iniziare la selezione delle unità combinate, raccogliere i seguenti dati sui trasformatori:

• Potenza nominale (kVA o MVA)
• Tensione nominale primaria (kV)
• Corrente nominale primaria (A): $I_{rated} = \frac{S_{rated}}{\sqrt{3} \mesi U_{primario}}$
• Impedenza del trasformatore (% su base nominale MVA)
• Gruppo di vettori (Dyn11, Yyn0, ecc.) - determina il rischio di backfeed terziario
• Moltiplicatore della corrente di spunto (× corrente nominale) e costante di tempo di decadimento (secondi)
• Curva di resistenza termica - necessaria per la verifica del coordinamento dei fusibili

Fase 2: Determinazione del livello di guasto del sistema nel punto di installazione

La corrente di guasto prospettica del sistema nel punto di installazione dell'unità combinata determina:

• La corrente nominale di breve durata (Ik) richiesta per l'LBS - l'LBS deve resistere alla corrente di guasto fino all'annullamento del fusibile HV.
• Il potere di interruzione massimo del fusibile HV richiesto deve essere superiore alla corrente di guasto prospettica del sistema.
• La corrente nominale di resistenza di breve durata dell'interruttore di messa a terra richiesto deve essere uguale o superiore al valore nominale dell'LBS.

Calcolo della corrente di guasto del sistema:

$I_{guasto} = \frac{U_{sistema}}{\sqrt{3} \mesi Z_{totale}}$

Dove $Z_{totale}$ comprende l'impedenza della sorgente, l'impedenza del trasformatore e l'impedenza del cavo fino al punto di installazione dell'unità combinata. Per i progetti di aggiornamento della rete, utilizzare il livello di guasto successivo all'aggiornamento: gli aggiornamenti della rete che aumentano la capacità della sorgente aumentano i livelli di guasto in tutti i punti a valle.

Fase 3: selezionare il valore nominale del fusibile HV

Il valore nominale del fusibile HV è la selezione tecnicamente più impegnativa nelle specifiche dell'unità combinata: deve soddisfare contemporaneamente quattro vincoli:

Vincolo	Requisiti	Metodo di verifica
Corrente di rottura minima	Corrente di guasto primaria inferiore al trasformatore per un guasto secondario minimo	Calcolo dell'impedenza del trasformatore
Coordinamento dello spunto	Tempo minimo di fusione > durata dello spunto alla corrente di spunto	Sovrapposizione della curva tempo-corrente
Protezione da sovraccarico	Il fusibile interviene prima del danno termico del trasformatore con sovraccarico 150-200%	Sovrapposizione della curva di resistenza termica del trasformatore
Capacità di rottura massima	Corrente di guasto prospettica del sistema superiore	Studio del livello di errore del sistema

Tabella di selezione dei valori nominali dei fusibili standard per le dimensioni comuni dei trasformatori:

Valutazione del trasformatore	Tensione primaria	Corrente nominale del trasformatore	Valore nominale del fusibile raccomandato	Controllo del coordinamento di spunto
315 kVA	11 kV	16.5 A	25 A	Verifica a 8× nominale, 0,1 s
630 kVA	11 kV	33 A	50 A	Verifica a 10× nominale, 0,1 s
1.000 kVA	11 kV	52.5 A	80 A	Verifica a 10× nominale, 0,15 s
1.600 kVA	11 kV	84 A	125 A	Verifica a 12× nominale, 0,2 s
2.000 kVA	33 kV	35 A	50 A	Verifica a 10× nominale, 0,15 s
5.000 kVA	33 kV	87.5 A	125 A	Verifica a 12× nominale, 0,2 s

Nota critica: Si tratta di raccomandazioni di partenza: ogni selezione di fusibili deve essere verificata in base alle caratteristiche di tempo-corrente del trasformatore e al livello di guasto del sistema. Le tabelle generiche dei valori nominali dei fusibili non sostituiscono lo studio di coordinamento.

Passo 4: selezionare i parametri nominali LBS

Una volta stabilito il valore nominale del fusibile, i parametri LBS sono determinati da:

• Corrente nominale normale: ≥ 1,25 × corrente nominale primaria del trasformatore - fornisce un margine di 25% per la crescita del carico e gli aumenti di carico della rete.
• Corrente nominale di breve durata (Ik): ≥ corrente di guasto prospettica del sistema nel punto di installazione - LBS deve resistere alla corrente di guasto durante il tempo di pre-arcing e di arco del fusibile (tipicamente 20-50 ms per i fusibili a limitazione di corrente)
• Corrente nominale di produzione (Ip): ≥ 2,5 × Ik (rapporto X/R standard) - LBS deve fare fronte allo spunto del trasformatore senza rimbalzi di contatto
• Classe di resistenza meccanica: M1 (1.000 operazioni) per alimentatori di trasformatori standard con < 2 operazioni di commutazione a settimana; M2 (2.000 operazioni) per alimentatori commutati frequentemente

Fase 5: Verifica della classificazione e dell'interblocco dell'interruttore di messa a terra

• Classe che crea errori: E1 obbligatorio per tutte le posizioni di alimentazione dei trasformatori - E0 non è accettabile quando esiste un rischio di backfeed terziario
• Resistenza nominale di breve durata: Deve corrispondere al rating Ik di LBS - l'interruttore di messa a terra deve resistere a qualsiasi corrente di guasto che si manifesta dopo la chiusura su un circuito retroalimentato.
• Interblocco meccanico: Verificare che l'interblocco tra LBS e interruttore di messa a terra sia un collegamento meccanico diretto e non un interblocco elettrico che può essere annullato dalla perdita dell'alimentazione di controllo.
• Predisposizione del lucchetto: Confermare che l'interruttore di messa a terra sia dotato di una serratura multi-lock da almeno 6 per le squadre di manutenzione composte da più persone.

Tabella riassuntiva della selezione completa

Parametro di selezione	Dati sorgente	Calcolo / Criterio	Valore della specifica
Tensione nominale LBS	Tensione del sistema	≥ tensione massima del sistema Um	Record
Corrente normale nominale LBS	Corrente nominale del trasformatore	≥ 1,25 × corrente nominale primaria del trasformatore	Record
LBS ha valutato Ik	Studio del livello di errore del sistema	≥ corrente di guasto prospettica all'installazione	Record
Tensione nominale del fusibile HV	Tensione del sistema	= Tensione nominale LBS	Record
Corrente nominale del fusibile HV	Potenza del trasformatore + coordinamento dello spunto	Per tabella Step 3 + studio di coordinamento	Record
Capacità di interruzione dei fusibili HV	Livello di errore del sistema	≥ corrente di guasto prospettica	Record
Classe di guasto dell'interruttore di messa a terra	Valutazione del rischio di backfeed terziario	E1 obbligatorio per le alimentazioni dei trasformatori	E1
Interruttore di messa a terra Ik	LBS Ik	= LBS nominale Ik	Record
Coordinamento dei perni di battuta	Test di tipo IEC 62271-105	È necessario un certificato di prova del tipo in fabbrica	Verifica

Un secondo caso di cliente dimostra il valore dell'intero processo di selezione. Un ingegnere progettista di sottostazione di un appaltatore EPC del sud-est asiatico stava specificando le unità combinate per una sottostazione di aggiornamento della rete a 33 kV a 12 scomparti che serviva un mix di trasformatori di distribuzione da 2.000 kVA e 5.000 kVA. Le specifiche iniziali prevedevano un unico tipo di unità combinata per tutte le 12 posizioni, con fusibili da 125 A in tutte le posizioni, in base al trasformatore più grande. Il team tecnico di Bepto ha eseguito il processo di selezione in cinque fasi per ogni bay: le sei posizioni del trasformatore da 2.000 kVA richiedevano fusibili da 50 A (non da 125 A) - i fusibili da 125 A non sarebbero entrati in funzione per i guasti interni al trasformatore che generavano meno di 40% di corrente di guasto nominale sulle unità da 2.000 kVA, lasciando un vuoto di protezione per i guasti interni ad alta impedenza. La specifica differenziata - fusibili da 50 A per le posizioni da 2.000 kVA, fusibili da 125 A per le posizioni da 5.000 kVA - ha aggiunto un costo zero (i fusibili più piccoli sono meno costosi), eliminando al contempo la lacuna di protezione creata da una sovrataratura uniforme.

Quali considerazioni sul ciclo di vita e sull'aggiornamento della rete determinano l'affidabilità a lungo termine delle unità combinate?

Impatto del carico di potenziamento della rete sui parametri dell'unità combinata

I progetti di aggiornamento della rete che aumentano il carico dei trasformatori o che sostituiscono i trasformatori con unità di potenza superiore modificano il punto di funzionamento di ogni unità combinata nel corridoio di alimentazione interessato. I parametri delle unità combinate che richiedono una nuova verifica dopo un aggiornamento della rete sono:

• Corrente normale nominale LBS: Se la potenza del trasformatore aumenta, verificare che la corrente nominale dell'LBS sia ≥ 1,25 × la corrente nominale primaria del nuovo trasformatore; in caso contrario, è necessaria la sostituzione dell'LBS.
• Fusibile nominale HV: La modifica della potenza del trasformatore richiede una riselezione completa dei fusibili secondo il punto 3 - il fusibile che si coordinava correttamente con il trasformatore originale potrebbe non coordinarsi con l'unità sostitutiva.
• Aumento del livello di guasto: I potenziamenti della rete che aumentano la capacità della sorgente aumentano la corrente di guasto potenziale - verificare che i valori nominali di LBS e dell'interruttore di messa a terra Ik rimangano al di sopra del nuovo livello di guasto.

Il requisito della riselezione dei fusibili per l'aggiornamento della rete è la revisione dei parametri dell'unità combinata più frequentemente trascurata. Un fusibile correttamente dimensionato per un trasformatore da 1.000 kVA può essere sovradimensionato per un'unità sostitutiva da 630 kVA (lasciando un vuoto di protezione) o sottodimensionato per un'unità sostitutiva da 2.000 kVA (non riuscendo a coordinarsi con la corrente di spunto e provocando fastidiosi scatti durante l'eccitazione).

Programma di manutenzione del ciclo di vita per le unità combinate

Attività di manutenzione	Intervallo	Metodo	Criterio di accettazione
Misura della resistenza di contatto LBS	Ogni 3 anni	Micro-ohmmetro ≥ 100 A DC	≤ 150% della linea di base della messa in servizio
Ispezione visiva del fusibile HV	Annuale	Visivo - controllo di rigonfiamenti, scolorimento, condizioni del tappo terminale	Nessun danno fisico; sostituire in caso di anomalie
Controllo della resistenza del fusibile HV	Ogni 3 anni	Misuratore di milliohm sul corpo del fusibile	Entro ±10% del valore del nuovo fusibile
Test di funzionamento dell'interruttore di messa a terra	Annuale	3 cicli di apertura-chiusura	Funzionamento regolare, indicazione corretta della posizione
Prova del meccanismo del percussore	Ogni 5 anni	Test funzionale secondo IEC 62271-105	LBS si apre entro il tempo previsto per l'attivazione dell'attaccante.
Test funzionale di interblocco	Annuale	Sequenza di cinque test	Tutti i test vengono superati
Termografia	Annuale	Infrarossi a corrente nominale	≤ 65 K sopra l'ambiente sui contatti del fusibile e dell'LBS
Resistenza all'isolamento	Ogni 3 anni	Megger da 5 kV CC	> 500 MΩ fase-terra

Trigger di sostituzione dei fusibili HV

I fusibili HV delle unità combinate devono essere sostituiti - non ispezionati e rimessi in servizio - alle seguenti condizioni:

• Dopo qualsiasi operazione di guasto: Un fusibile che ha interrotto la corrente di guasto ha consumato la sua capacità di assorbimento dell'energia: anche se visivamente intatto, la sua caratteristica tempo-corrente si è spostata e deve essere sostituito.
• Dopo eventi di spunto del trasformatore che superano la corrente nominale di coordinamento dello spunto: Eventi ripetuti di spunto di elevata entità (ad esempio, a causa di frequenti eccitazioni del trasformatore) accumulano una fusione parziale nell'elemento del fusibile, degradando la caratteristica tempo-corrente senza alcuna evidenza esterna visibile.
• Alla durata prevista dal produttore: I fusibili limitatori di corrente HV hanno una vita utile di 15-20 anni, indipendentemente dal numero di operazioni - sostituire alla scadenza anche se non si sono verificate operazioni di guasto.
• Dopo eventuali danni fisici: Le estremità rigonfie, lo scolorimento del corpo del fusibile o la porcellana incrinata indicano un danno interno che richiede la sostituzione immediata.

Derating ambientale per unità combinate in applicazioni di aggiornamento della rete

Fattore ambientale	Effetto sull'unità combinata	Azione richiesta
Temperatura ambiente > 40°C	LBS e declassamento della corrente del fusibile richiesti	Applicare i fattori di declassamento della temperatura IEC 62271-1 - aumentare la selezione della corrente nominale
Altitudine > 1.000 m	Riduzione della rigidità dielettrica	Applicare il declassamento in base all'altitudine secondo la clausola 2.1 della norma IEC 62271-1 - verificare i valori nominali di tensione
Umidità elevata (> 95% RH)	Rischio di tracciamento della superficie isolante	Specificare il rivestimento isolante antitraccia o la variante con isolamento in SF6
Atmosfera costiera/industriale	Corrosione accelerata delle calotte dei fusibili e dei contatti LBS	Specificare la ferramenta in acciaio inossidabile e la placcatura di contatto resistente alla corrosione.

Conclusione

La scelta dell'unità combinata giusta per la protezione dei trasformatori di media tensione è un processo ingegneristico in cinque fasi che risolve in sequenza i parametri nominali del trasformatore, il livello di guasto del sistema, il coordinamento dei fusibili HV, i parametri nominali dell'LBS e la classificazione dell'interruttore di messa a terra; ogni fase fornisce i dati di ingresso per la successiva. Il valore dell'unità combinata come soluzione di protezione del trasformatore risiede proprio nell'interazione, verificata in fabbrica, tra i suoi tre componenti: l'LBS che gestisce la normale commutazione e l'isolamento, il fusibile limitatore di corrente HV che interrompe le correnti di guasto che l'LBS non è in grado di interrompere e l'interruttore di messa a terra che fornisce la messa a terra di sicurezza per il personale con capacità di creare guasti E1 per la protezione del backfeed terziario del trasformatore. Eseguire l'intero processo di selezione in cinque fasi per ogni posizione di protezione del trasformatore in modo indipendente, verificare nuovamente tutti i parametri dell'unità di combinazione dopo ogni aggiornamento della rete che modifichi il rating del trasformatore o il livello di guasto del sistema, specificare la classificazione dell'interruttore di messa a terra E1 senza eccezioni per le posizioni di alimentazione del trasformatore e verificare il coordinamento dei pin di riscontro tramite il certificato di prova di tipo IEC 62271-105 prima di accettare qualsiasi unità di combinazione in un'applicazione di protezione del trasformatore, perché l'unità di combinazione specificata correttamente protegge il trasformatore, mentre quella non specificata correttamente è il punto di guasto singolo più pericoloso del trasformatore.

Domande frequenti sulla scelta dell'unità combinata per la protezione dei trasformatori

1. Una caratteristica di protezione in cui il tempo di funzionamento diminuisce all'aumentare della corrente. ↩

2. Specifica i requisiti di interazione e test per le combinazioni interruttore-fusibile in corrente alternata. ↩

3. Definisce la corrente massima che il sezionatore di carico deve interrompere quando interviene un fusibile. ↩

4. Una costante numerica utilizzata per calcolare il picco di corrente di passaggio durante un guasto di cortocircuito. ↩

5. Indica la capacità di un interruttore di chiudersi in sicurezza su un guasto due volte senza essere distrutto. ↩