Parte cinque: CENNI SULL’UTILIZZO DEI TRASFORMATORI.

5.1 – Tipi di installazione
I trasformatori possono essere installati all’esterno o all’interno. Quelli destinati a/l’esterno devono essere in grado di sopportare condizioni atmosferiche severe.
Per macchine che devono essere installate all’aperto, è necessario assicurarsi che siano realizzate per questa applicazione specifica (ad esempio, che tutte le chiusure siano stagne, gli isolatori del tipo per esterno, le guarnizioni efficienti, che l’olio sia di tipo adatto per le basse temperature, ecc.).

Si installano all’esterno i piccoli trasformatori da palo (fino a 160 kVA) per alimentazioni isolate oppure trasformatori di potenza rilevante nelle stazioni di trasformazione (infatti, in quest’ultimo caso, il costo di un fabbricato sarebbe antieconomico, specie in relazione alle distanze da osservare fra elementi in tensione). Per tutti i trasformatori a secco, e per quelli in olio di media potenza destinati alla alimentazione di stabilimenti industriali o di edifici civili, si adotta l’installazione in adatti locali o in cabine appositamente costruite.

5.2 – Accessori
Gli accessori montati sui trasformatori hanno la funzione di facilitare le operazioni di installazione, controllo e manutenzione.
Le casse dei trasformatori in olio sono munite di vari accessori, quali, ad esempio: l’indicatore del livello d’olio, le valvole per lo sfogo dell’aria, i rubinetti per l’immissione e la saracinesca di scarico dell’olio (ampliamente dimensionata per permettere il rapido svuotamento in caso di emergenza), i pozzetti per introdurre nel cassone eventuali termometri di controllo, i dispositivi di attacco per il filtro pressa, la leva di comando dell’eventuale commutatore di prese, i rulli di scorrimento, i golfari per il sollevamento della parte estraibile ed altri eventuali golfari per il trasformatore completo (vedere figura 4.17).

I trasformatori con conservatore d’olio vengono a volte muniti di relè (Figura 5.1), ad espansione di gas (relè Buchholz). Questo relè, inserito nel tubo che collega il conservatore al cassone serve per rivelare la formazione di gas nell’olio in seguito ad archi all’interno della macchina (ad esempio, corto circuito fra spire di un avvolgimento). Sulla cassa di ogni trasformatore deve essere applicata una targa nella quale sono riportate le caratteristiche nominali e altri dati di riconoscimento (Figura 5.2).

5.3 – Messa in servizio
Prima della messa in servizio si deve verificare che il trasformatore sia in buone condizioni.
Prima di mettere in servizio un trasformatore devono essere svolte alcune azioni preventive. Se un trasformatore a secco è rimasto a lungo inattivo, specialmente in locale non perfettamente asciutto oppure se ha subito spostamenti o trasporti, deve essere sottoposto ad una operazione di essiccazione.

I trasformatori in olio di piccola e media potenza vengono di solito spediti completi di olio già trattato ed essiccato per cui, in questo caso, non occorre procedere ad un nuovo trattamento. Se per necessità di trasporto i trasformatori vengono spediti privi di olio, si deve procedere ad una nuova essicazione del trasformatore ed all’accurato trattamento dell’olio di riempimento. Per accertarsi di avere raggiunto condizioni di sicurezza si deve controllare almeno la rigidità di elettrica dell’olio.

Prima della messa in servizio occorre verificare il livello dell’olio ed assicurarsi che cassoni e radiatori non presentino perdite. Per macchine munite di commutatore, è necessario accertarsi del buon funzionamento del comando e che esso si trovi in posizione corretta. Per tutti i trasformatori dotati di pompe o ventilatori per il raffreddamento, occorre verificarne il funzionamento ed inserirli prima di caricare la macchina.

5.4 – Parallelo dei trasformatori
Due o più trasformatori funzionano in parallelo quando sono alimentati dalla stessa rete primaria ed erogano energia sulla stessa rete secondaria.
Il funzionamento in parallelo dei trasformatori viene previsto per ottenere il massimo rendimento e per disporre di riserva in caso di guasto. Due o più trasformatori funzionano soddisfacentemente in parallelo quando si ripartiscono il carico totale in proporzione alle singole potenze nominali. Affinché questo avvenga, è necessario che i trasformatori rispondano ai seguenti requisiti:

– identico rapporto di trasformazione;
– eguali variazioni di tensione da vuoto a carico (il che si ha quando le macchine hanno la stessa tensione di corto circuito, in valore e fase);
– se trifasi, devono appartenere allo stesso gruppo angolare (indice orario).

Qualora non fossero realizzate le prime due condizioni, si manifesterebbero delle correnti di circolazione fra i due trasformatori tanto più intense quanto maggiori sono le differenze di rapporto o le differenze fra le tensioni di corto circuito. Se non fosse realizzata l’ultima condizione, le correnti di circolazione sarebbero così intense da essere paragonabili a vere e proprie correnti di corto circuito. Se le due tensioni secondarie non sono esattamente uguali in ampiezza o fase, la loro differenza vettoriale darebbe infatti luogo ad una corrente limitata soltanto dalla piccola impedenza interna delle macchine.

Per queste ragioni, le norme CEI prescrivono che fra i dati di targa dei trasformatori trifasi sia indicato il gruppo angolare e per i trasformatori monofasi, la polarità relativa del secondario rispetto al primario (Figura 5.2). Sempre sulla targa, deve essere indicata, sia per i trasformatori trifasi che per i monofasi, la tensione di corto circuito e il fattore di potenza di corto circuito, oltre naturalmente alla potenza nominale e alle tensioni nominali (a vuoto). Per connettere fra loro correttamente i morsetti occorre procedere nel modo descritto di seguito.

Per i trasformatori monofasi, si collegano direttamente alla linea di alimentazione i due primari e si mettono in comune due terminali secondari. Tra i due terminali rimasti liberi si collega un voltmetro o delle lampade (Figura 5.3). Se il voltmetro non segna o le lampade rimangono spente, i collegamenti sono esatti e si possono unire direttamente in parallelo i terminali liberi, in caso contrario, si scambiano fra loro i due morsetti primari o i due morsetti secondari del trasformatore da collegare.

Se si usano le lampade, o gruppi di lampade in serie, queste debbono essere adatte per tensione doppia di quella nominale del secondario dei trasformatori. È sempre bene procedere, prima e dopo la prova, alla verifica della integrità delle lampade per non essere tratti in inganno nel caso che una lampada sia guasta. Nel caso di trasformatori trifasi, vi sono vari metodi per cui se ne descrive uno tra i più diffusi.

I primari dei due trasformatori vengono entrambi collegati alla linea mentre i secondari vengono invece collegati fra loro attraverso voltmetri (Figura 5.4). Se i voltmetri non segnano quanto sono chiusi gli interruttori A, C e D i morsetti secondari sono corrispondenti e si può allora chiudere anche l’interruttore B. In caso contrario occorre scambiare per tentativi le varie coppie di morsetti fino a che si giunge ad ottenere la condizione necessaria.

5.5 – Sorveglianza e manutenzione
I trasformatori in servizio devono essere sottoposti a verifiche periodiche e ad interventi di manutenzione al fine di mantenerli in efficienza.
I trasformatori non richiedono particolare sorveglianza per cui basta prevedere alcuni controlli periodici. I trasformatori a secco devono essere ripuliti da polvere o sudiciume mediante un getto di aria priva di umidità. Naturalmente, per ovvie ragioni di sicurezza questi lavori vanno eseguiti a trasformatore disinserito. Per i trasformatori in olio installati all’esterno è opportuno controllare (almeno ogni tre anni) la rigidità dielettrica dell’olio.

Se questa risulta insufficiente, è necessario individuare le cause e provvedere alla sostituzione dell’olio oppure al suo trattamento. Malgrado le precauzioni precedentemente citate, durante il servizio possono verificarsi delle anomalie di funzionamento di cui è opportuno individuare le cause. Tra i sintomi di anormalità si possono citare un eccessivo aumento di temperatura, il funzionamento rumoroso, la dissimmetria o la variazione delle tensioni secondarie, l’intervento del relè Buchholz. Nella tabella 5.1 è riportato un elenco delle più frequenti cause d’anomalie con indicazione dei rimedi da attuare.