I trasformatori sono una parte fondamentale delle reti di distribuzione e trasmissione dell’elettricità, eseguendo le importanti fasi di conversione tra l’altissima tensione a cui l’energia viene trasmessa su lunghe distanze alle tensioni intermedie nelle reti locali, quindi fino ai 240 V o 120 V a cui l’elettricità viene in genere fornita alle famiglie e agli utenti commerciali.
Raggiungere questo processo con perdite minime è una priorità elevata per gli operatori delle reti di distribuzione e trasmissione dell’elettricità, che guadagnano solo sull’energia effettivamente fornita ai loro utenti finali. Quando un operatore mette in servizio un nuovo trasformatore, specifica una cifra massima per le perdite a vuoto, prodotte dalla tensione e generate continuamente quando il trasformatore è acceso, e le perdite di carico che vengono prodotte solo quando il trasformatore è caricato. Se il trasformatore supera questi valori specificati e garantiti, il produttore può essere ritenuto responsabile di gravi sanzioni.
Gli standard internazionali IEC 60076 e IEEE C57.12.00 che definiscono il metodo utilizzato per misurare le perdite in un trasformatore specificano che i risultati devono includere qualsiasi errore di misurazione. I risultati della misurazione delle perdite sono quindi composti da due componenti: le perdite reali attribuibili alle perdite di nucleo e rame nel trasformatore stesso e le perdite virtuali attribuibili all’incertezza nel sistema di misurazione.
Royal SMIT Transformers B.V. fornisce grandi trasformatori ad alta tensione alle aziende di generazione e trasmissione di energia in tutto il mondo. Parte del gruppo SGB-SMIT, ha sede nella città olandese di Nimega, dove è stata fondata più di 100 anni fa.
Oltre ai trasformatori di sfasamento e ai reattori shunt, è responsabile dello sviluppo, della produzione, della vendita e della manutenzione di trasformatori con potenza nominale da circa 200 MVA fino a 1.200 MVA in un intervallo di tensione fino a 765 kV. I suoi prodotti svolgono un ruolo cruciale nel funzionamento affidabile ed efficiente delle reti elettriche che servono centinaia di milioni di utenti residenziali e commerciali.
Ogni requisito del cliente è unico e quasi ogni trasformatore è progettato su misura su ordinazione. Essere in grado di misurare accuratamente le perdite di potenza per assicurarsi che i prodotti siano conformi alle specifiche è una parte importante del processo.
Ciascuna delle baie di prova di Royal SMIT incorpora un sistema di misurazione delle perdite di potenza del trasformatore trifase costituito da condensatori di riferimento ad alta tensione, trasformatori di corrente a flusso zero e un analizzatore di potenza di precisione trifase fornito da Yokogawa Test and Measurement.
Quando Royal SMIT decise di costruire una nuova struttura di prova, la sfida era progettare un ambiente stabile e affidabile in cui l’incertezza di misura costituisse una componente trascurabile delle perdite misurate. Parte della soluzione, basata sull’esperienza con gli analizzatori di potenza di precisione Yokogawa che hanno servito bene Royal SMIT in passato, era quella di utilizzare il modello WT5000 più recente di Yokogawa.
L’eccezionale precisione della versione trasformatore WT5000 di appena ±0,008% a un fattore di potenza di 1 limita l’errore di misurazione a una frazione trascurabile delle perdite totali misurate. Raggiunge inoltre la massima precisione possibile a fattori di potenza bassi come 0,001.
Una delle caratteristiche che contribuisce alla precisione e alla stabilità a lungo termine del WT5000 è uno speciale trattamento di invecchiamento. Innanzitutto lo strumento è ottimizzato tramite calibrazione a 53 Hz con fattori di potenza di 1, 0,5, 0,05, 0,01 e 0,001. Un’ulteriore calibrazione fino a 100 kHz garantisce le prestazioni richieste quando si misurano forme d’onda distorte che possono essere riscontrate quando si misurano correnti di perdita senza carico.
Altre caratteristiche includono un’interfaccia utente intuitiva con la possibilità di definire e utilizzare trigger di eventi e calcoli personalizzati. Le misurazioni possono essere visualizzate in formati numerici, di forma d’onda, a barre, vettoriali o di tendenza, mentre più opzioni di interfaccia supportano comunicazioni GPIB, USB ed Ethernet. La retrocompatibilità con i protocolli di comunicazione utilizzati dai modelli precedenti consente agli utenti che sostituiscono strumenti legacy di continuare a utilizzare il software di test esistente.
La versione WT5000 Transformer ha aiutato Royal SMIT a ridurre significativamente l’errore di misurazione, con una precisione di 12 mesi migliorata da ±0,01% a ±0,008%. Anche la linearità della versione WT5000 Transformer è superiore. Il prodotto più recente offre un intervallo di input efficace che copre valori dal 10% al 110%, oltre a campionare 50 volte più velocemente del WT3000 e fornire una risoluzione quattro volte superiore.
I certificati di calibrazione del laboratorio accreditato ISO 17025 di Yokogawa danno agli ingegneri di Royal SMIT la certezza di poter produrre costantemente misurazioni tracciabili del fattore di potenza basso conformi alle specifiche degli standard IEC 60076-8 e IEEE C57.12.00. Secondo Steven Lauf, Senior Test Engineer presso Royal SMIT, il WT5000 ha funzionato senza problemi e i tre canali di misurazione utilizzati nel sistema di prova non hanno quasi bisogno di essere regolati, anche se lo strumento può essere acceso per giorni alla volta.
“Installando la versione WT5000 Transformer nel nostro sistema di test, possiamo caratterizzare le prestazioni di ogni progetto personalizzato in modo più accurato che mai”, ha aggiunto Lauf. “Questo ci dà la possibilità di offrire al cliente una prestazione di perdita garantita migliore di quella che potrebbe offrire un concorrente, e di farlo con la massima sicurezza di consegnare ciò che abbiamo promesso”.
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