La bobina a spirale del trasformatore SGOB da 100 kVA con passaggio longitudinale dell'olio è una soluzione per l'esportazione in Cina. Offre un raffreddamento interno superiore e un funzionamento a carico costante. La bobina a spirale e i passaggi longitudinali dell'olio riducono i punti caldi e ottimizzano il bilancio termico per le reti di distribuzione commerciali e industriali.
A Bobina a spirale del trasformatore da 100 kVA con passaggio olio longitudinalecon bobina LV avvolta a spirale e condotti dell'olio longitudinali da 5 mm riduce il punto caldo di 9-12°C. Verificato da sensori in fibra ottica incorporati durante il funzionamento a caldo in fabbrica. Prodotto da Shanghai Industrial Transformer Co., Ltd.
Dati dei test di fabbrica di 12 unità standard S11 da 100 kVA (avvolgimento a strati, senza condotti interni) prodotte da Shanghai Industrial Transformer Co., Ltd. tra gennaio e dicembre 2024:
Utilizzando le curve di durata dell'isolamento IEEE C57.91: a 108°C continui, la durata prevista è di 10-12 anni. A 96°C la vita prevista raddoppia arrivando a 20-24 anni. Questa differenza di 12°C è l'obiettivo ingegneristico per la progettazione della bobina a spirale.
Questa bobina a spirale del trasformatore da 100 kVA con passaggio dell'olio longitudinale sostituisce la bobina LV con avvolgimento a strati convenzionale con un design con avvolgimento a spirale. Due modifiche tecniche interagiscono in base alla produzione effettiva presso Shanghai Industrial Transformer Co., Ltd. (stabilimento di 40.000 m² fondato nel 2007).
L'avvolgimento degli strati prevede 20-40 giri in ciascuno strato orizzontale. Il calore proveniente dalle spire interne deve passare attraverso più strati di rame e carta prima di raggiungere il petrolio. L'avvolgimento a spirale avvolge un giro per strato secondo uno schema elicoidale. Ogni giro è direttamente esposto all'olio su tre lati (superiore, inferiore e laterale). Sulla base di calcoli tecnici interni, la superficie di contatto con l'olio aumenta di circa il 35% rispetto all'avvolgimento a strati.
Tra ogni strato della spirale vengono inseriti dei condotti in cartone pressato dello spessore di 5 mm (conformi alla norma IEC 60641-3-1). Questi condotti corrono verticalmente per tutta l'altezza della batteria. L'olio entra dal basso, l'olio riscaldato sale, l'olio più freddo lo sostituisce. La convezione naturale crea un flusso continuo attraverso i condotti. Nella progettazione convenzionale a strati, l'olio all'interno dell'avvolgimento è stagnante.
Il calore viaggia rame → carta → olio nel condotto. Distanza: 1-2 mm. Nella progettazione convenzionale: rame → carta → rame → carta → rame → carta → olio. Distanza: 8-12 mm. Il percorso più breve più l'olio in movimento equivale a una temperatura misurata più bassa.
| Punto di misurazione | Strato avvolto S11 (produzione standard) |
Serpentina a spirale con condotti (unità di prova #SP240804) |
Differenza |
|---|---|---|---|
| Temperatura olio superiore (termometro) | 78°C | 75°C | -3°C |
| Temperatura dell'olio inferiore | 68°C | 68°C | 0°C |
| Superficie di avvolgimento esterna (telecamera termica, Fluke Ti480) | 85°C | 80°C | -5°C |
| Avvolgimento interno (fibra ottica, 3 posizioni in media) | 101°C | 91°C | -10°C |
| Hot spot (massimo 3 posizioni di fibra) | 106°C | 95°C | -11°C |
| Gradiente di temperatura (dall'alto verso il basso dell'avvolgimento) | 17°C | 10°C | -41% |
Durante il ciclo di riscaldamento in fabbrica dell'agosto 2024, le immagini termiche (Fluke Ti480, emissività impostata su 0,95 per l'acciaio verniciato) della superficie del serbatoio hanno mostrato:
Tutti i valori riportati di seguito provengono dai registri di produzione in fabbrica e dai rapporti di prova del tipo per il modello S11-M-100/10 con opzione di avvolgimento LV a spirale.
| Potenza nominale | 100 kVA (continua, 50 Hz) |
| Tensione primaria | 10±2×2,5% / 20 kV |
| Tensione secondaria | 400V/230V trifase |
| Gruppo vettoriale | Dyn11 (standard) |
| Tipo di avvolgimento BT | Avvolgimento a spirale, un giro per strato |
| Condotti longitudinali | 6 condotti, larghezza 5 mm, materiale pressboard conforme a IEC 60641-3-1 |
| Perdita a vuoto (misurata) | 0,20 kW (intervallo tipico 0,198-0,202) |
| Perdita di carico @75°C | 1,15 kW (misurato) |
| Tensione di impedenza | 4,0% (±10%) |
| Corrente a vuoto | 1,6% massimo (tipico 1,5-1,55%) |
| Peso totale (secco + olio) | 605 kg (olio: 120 kg di olio minerale, gradazione IEC 60296) |
| Dimensioni (L×L×A) | 890 × 520 × 1140 mm (solo serbatoio) |
| Classe di isolamento | A (limite punto caldo 105°C, misurato a 95°C max) |
| Metodo di raffreddamento | ONAN (Olio Naturale Aria Naturale) |
| Numero di serie | Data di costruzione | Destinazione | Temperatura punto caldo al 100% del carico | Temperatura massima dell'olio | Posizione della fibra ottica (temperatura massima) |
|---|---|---|---|---|---|
| SP240301 | Marzo 2024 | Manila, Filippine | 94°C | 74°C | Medio interno |
| SP240502 | Maggio 2024 | Giacarta, Indonesia | 96°C | 75°C | Interno superiore |
| SP240603 | Giugno 2024 | Bangkok, Tailandia | 93°C | 73°C | Medio interno |
| SP240804 | Agosto 2024 | Unità di prova interna | 95°C | 75°C | Interno superiore |
| SP240905 | Settembre 2024 | Ho Chi Minh, Vietnam | 94°C | 74°C | Medio interno |
| SP241006 | ottobre 2024 | Lagos, Nigeria | 96°C | 75°C | Interno superiore |
| SP241107 | Novembre 2024 | Manila, Filippine | 93°C | 74°C | Medio interno |
| SP241208 | dicembre 2024 | Surabaya, Indonesia | 95°C | 75°C | Interno superiore |
| SP250109 | Gennaio 2025 | Bangkok, Tailandia | 94°C | 74°C | Medio interno |
| SP250110 | Gennaio 2025 | Cebu, Filippine | 95°C | 74°C | Medio interno |
| SP250211 | Febbraio 2025 | Ho Chi Minh, Vietnam | 96°C | 75°C | Interno superiore |
| SP250212 | Febbraio 2025 | Giacarta, Indonesia | 94°C | 74°C | Medio interno |
L'avvolgimento a spirale non può essere eseguito sulle macchine avvolgitrici standard. Shanghai Industrial Transformer Co., Ltd. gestisce due avvolgitrici a spirale dedicate (produttore: Jiangxi Huadian, modello: SK-1600, installato nel 2019 e nel 2022). OgniBobina a spirale del trasformatore da 100 kVA con passaggio olio longitudinalerichiede 45-60 minuti di tempo di avvolgimento (rispetto ai 20 minuti per l'avvolgimento a strati su apparecchiature convenzionali). Ciò spiega i costi di produzione più elevati e i tempi di consegna più lunghi delle unità con bobina a spirale.
L'avvolgimento a spirale è disponibile solo per bobine BT (bassa tensione, alta corrente). Le bobine ad alta tensione rimangono avvolte a strati perché i requisiti di isolamento dalle sollecitazioni di tensione sono più critici dell'ottimizzazione termica per gli avvolgimenti ad alta tensione.
Sulla base dei dati dei test di fabbrica (agosto 2024), dei record dei lotti di produzione (12 unità, marzo 2024 - febbraio 2025) e del feedback sul campo di 23 unità spedite:
Specificare il design della spirale a spirale quando:la temperatura ambiente supera regolarmente i 35°C, l'installazione è effettuata in interni con flusso d'aria limitato, i cicli di carico sono più di due volte al giorno o i requisiti di durata di servizio previsti superano i 15 anni.
Specificare lo strato avvolto S11 standard quando:la temperatura ambiente è costantemente inferiore a 30°C, il trasformatore è all'aperto con una buona ventilazione, il budget è il vincolo principale o l'installazione è temporanea (meno di 10 anni).
Bobina a spirale del trasformatore da 100 kVA con passaggio olio longitudinaleriduce la temperatura misurata dei punti caldi da 106°C a 95°C (-11°C), estende la durata stimata dell'isolamento da 11 a 22 anni e aggiunge l'8-10% ai costi di produzione. Per le applicazioni in climi caldi, il periodo di ammortamento è di circa 2 anni grazie alla riduzione dei costi di sostituzione.
