Temperatura di avviamento trasformatore di Sottostazione.

[Rao]

Salve a tutti.
Trasformatore da sottostazione 115 MVA, 230/30 kV, Olio minerale Shell Diala, raffreddamento ONAN, Variatore sotto carico MR. La macchina alimenta a sua volta un trasformatore di un forno fusorio ad arco (acciaieria).

Avrei necessità di disalimentare la suddetta macchina per questioni di risparmio energetico, quando l'acciaieria non lavora ( una volta a settimana).
Il tempo di fermo coincide pressappoco con il transitorio di raffreddamento della macchina, quindi a ogni ripartenza la macchina si troverebbe all'incirca in equilibrio termico con l'ambiente.
Durante il periodo estivo ciò mi garantisce una ripartenza con una temperatura dell' olio e ferro di c.ca 25 °C , di inverno di 10/ 5 °C.

La messa in servizio della macchina anticipa la ripartenza del forno fusorio (e quindi il funzionamento a carico), di appena 15/30 minuti.

Considerando la macchina in se, e il particolare carico a cui è sottoposta, questi ripetuti avviamenti potrebbero in alcun modo danneggiare la macchina, l'olio dielettrico o qualsiasi componente?
Grazie

[Marco62]

Vista la breve durata della corrente di In-Rush e considerando la costante termica di simili macchine, l'esercizio indicato, dal punto di vista della sopraelevazione della temperatura, direi che è ininfluente; tale analisi si può ritenere valida anche per quello che concerne le sollecitazioni meccaniche.
Il numero max di tali avviamenti però, li potrà dare soltanto il costruttore che ne conosce le caratteristiche costruttive ed ha anche condotto le prove di tipo, così come previste per quel tipo di Trasformatore dalle norme di prodotto.
Saluti
Marco62

[Farowatt]

un trucco che usava mio padre con grandi trasformatori, era quello di farlo partire con delle resistenze in serie
così da raggiungere più gradevolmente il punto di isterisi.Specialmente se li avviamenti sono tanti

ciao
Farowatt

[fpalone]

Salve Rao,
secondo la norma EN 60076-1, un numero di energizzazioni annue superiore a 24 è da considerarsi una condizone di servizio anomalo e va pertanto esplicitata all'atto della specifica. Ciò è dovuto principalmente a considerazioni meccaniche e termiche: detto in soldoni, dal punto di vista meccanico alla macchina non fa bene essere soggetta alla corrente di inrush così spesso; quanto questa condizione anomala sia sopportabile dalla macchina dipende da una serie di parametri (reattanza a nucleo saturo, densità di corrente nominale negli avvolgimenti, induzione di lavoro) che in genere sono appannaggio del fornitore.
Per quanto riguarda l'aspetto termico, è vero quello che dice Marco62 riguardo alla breve durata. Tuttavia dato che all'energizazione il flusso per alcune tipologie di macchine (nucleo a tre colonne, senza avvolgimenti a triangolo) tende a a saltare sulla cassa e sugli schermi magnetici, si possono comunque avere riscaldamenti localizzati.
Una soluzione potrebbe essere impiegare sincronizzatori sull'interruttore a 230 kV. In questo modo gli stress meccanici e termici all'energizzazione sono notevolmente ridotti ed in pratica puoi tranquillamente procedere ad energizzazioni anche giornaliere.
L'installazione di resistenze di pre-inserzione (PIR) , citata da Farowatt, avrebbe lo stesso risultato, ma di fatto comporterebbe la sostituzione dell'interruttore AT con uno dotato di PIR, più costoso ed ormai in disuso in Europa.
Per quanto riguarda l'accensione e la presa di carico a bassa temperatura, devi considerare che:
- è necessario che l'olio abbia un punto di scorrimento inferiore di almeno 10° rispetto alla minima temperatura ambiente ( se la temperatura minima è 0-5°C penso tu possa stare tranquillo).
- se la temperatura dell'olio scende sotto gli zero gradi, l'umidità in esso contenuto potrebbe formare degli aghi di ghiaccio: se la densità dell'olio fosse maggiore di quella del ghiaccio, c'è il rischio che tali aghi migrino verso le parti alte (in tensione) della cassa, in particolare verso i duomi dei passanti. Dovresti controllare la densità dell'olio presente nella macchina.
- per quanto riguarda il variatore sotto carico, per temperature di 0 - 5 °C non dovresti avere limitazioni all'utilizzo.

Personalmente comunque valuterei bene il beneficio economico dovuto alle perdite a vuoto (quanto sono?)con l'incremento della manutenzione sull'interruttore (sicura dato l'aumento delle manovre) e con l'invecchiamento del TR (od in alternativa al costo dell'installazione di sincronizzatori in chiusura).

[Rao]

Personalmente comunque valuterei bene il beneficio economico dovuto alle perdite a vuoto (quanto sono?)con l'incremento della manutenzione sull'interruttore (sicura dato l'aumento delle manovre) e con l'invecchiamento del TR (od in alternativa al costo dell'installazione di sincronizzatori in chiusura).

Innanzitutto grazie mille per l'esaustiva risposta.
Le perdite a vuoto della macchina sono di 980 kVA misurate in laboratorio prove.
La macchina rimane fuori servizio per circa 27 ore ogni settimana (1/7 del suo power on), in una azienda nella quale la finezza degli interventi di energy saving ha raggiunto livelli importanti, un tale risparmio su base annua è davvero rilevabile.
Per quanto riguarda l'aumento delle manovre del variatore non cambierebbe nulla, dato che la macchina finisce già il suo ciclo di lavoro con il variatore già in posizione di ripartenza.

[fpalone]

Salve Rao,
970 kVA è la potenza apparente di magnetizzazione, non le perdite a vuoto. Sulla targa queste dovrebbero essere riportate.
Da una macchina del genere mi aspetterei perdite a vuoto nell'ordine di grandezza di 50 kW, il che si tradurrebbe in un risparmio annuo di 1,35 MWh per ogni settimana e 76 MWh all'anno.
Non so quale sia il prezzo che pagate per l'energia, ma puoi stimare il risparmio per l'azienda e decidere se copre il costo di installazione di sincronizzatori e la manutenzione ulteriore sull'interruttore.

Per quanto riguarda l'aumento delle manovre del variatore non cambierebbe nulla

mi riferivo all'aumento delle manovre dell'interruttore a 220 kV, non a quello del variatore sotto carico.

[Marco62]

Mi permetto di ricordare che nei contratti di fornitura di energia elettrica in AT, si paga anche l'energia reattiva. Se mediamente l'energia nel mercato libero ha un costo di circa 100 €/ MWh riparametrando al costo dei MVArh il quesito di Rao è più che fondato.
Saluti
Marco62

[ildoghy]

Mi sono sempre chiesto come funzionano gli interruttori sincronizzati. Se ricordo bene, la corrente di inrush è minima se la chiusura avviene quando la tensione è massima ma, essendo la macchina trifase, non è possibile garantire questa situazione sulle tre fasi contemporaneamente. Qualcuno può risolvermi questo dubbio?

[fpalone]

ciao ildoghy, il "trucco" sta nel fatto che, in alta ed altissima tensione gli interruttori sono costruiti in esecuzione monofase, con comandi unipolari. Di conseguenza, avendo un riferimento delle tensioni di sbarra, è possibile scegliere per ogni singola fase il tempo più opportuno di chiusura (o di apertura) dell'interruttore.

Se ricordo bene, la corrente di inrush è minima se la chiusura avviene quando la tensione è massima

In realtà questo è vero solo per banchi di macchine monofase, trascurando il flusso residuo. Per macchine trifase le cose sono un po' più complicate e bisogna tenere conto della tipologia di nucleo (flussi liberi o vincolati), del collegamento degli avvolgimenti, dello stato del neutro del sistema.