Nell'intervallo di tensione 72,5–145 kV, i quadri di manovra isolati in gas in involucro metallico (GIS) con design a involucro comune trifase — in cui i conduttori delle fasi A, B e C sono racchiusi in un unico alloggiamento metallico e condividono gas isolante SF₆ o ecologico — sono diventati la configurazione principale. Rispetto al design a involucro separato trifase (ogni fase nel proprio alloggiamento), il design a involucro comune offre i seguenti vantaggi fondamentali:
L'integrazione dei conduttori trifase in un unico involucro metallico riduce drasticamente le dimensioni complessive del GIS. Per l'intervallo 72,5–145 kV (comunemente corrispondente alle reti elettriche a 110 kV), frequentemente utilizzato in centri urbani, sottostazioni sotterranee o aree con spazio limitato, il design a involucro comune trifase massimizza il risparmio di spazio sia in pianta che in altezza, riducendo efficacemente i costosi esborsi per il terreno e le opere civili.
Minore generazione di calore: Nel design a involucro comune trifase, i conduttori sono disposti in modo compatto e simmetrico. Il campo magnetico risultante si cancella parzialmente, determinando perdite per correnti parassite sull'involucro significativamente inferiori rispetto al design a involucro separato.
Selezione ottimizzata dei materiali: Le ridotte perdite per correnti parassite consentono una maggiore flessibilità nella selezione dei materiali dell'involucro. I design principali adottano comunemente involucri in lega di alluminio (o acciaio inossidabile a bassa magnetizzazione), che evitano i problemi di riscaldamento per isteresi e correnti parassite associati all'acciaio al carbonio, garantendo al contempo una costruzione leggera e una lunga durata. Al contrario, i design a involucro separato trifase devono utilizzare materiali antimagnetici costosi per l'involucro di ogni fase per resistere al forte campo magnetico generato dalle alte correnti monofase, risultando in costi dei materiali e peso strutturale più elevati.
Schema schematico del quadro di manovra isolato in gas in involucro metallico Rockwill Serie RHG Quadro di manovra isolato in gas in involucro metallico
Le perdite di gas SF₆ si verificano tipicamente nei collegamenti flangiati e nelle tenute dinamiche. Il design a involucro comune trifase riduce il numero di involucri, flange, isolatori a disco e anelli di tenuta di circa due terzi rispetto al design a involucro separato. Questa significativa riduzione delle superfici di tenuta abbassa direttamente il rischio di perdite, consentendo tassi di perdita di gas annuali estremamente bassi e migliorando l'affidabilità della tenuta a lungo termine.
Sebbene l'involucro comune abbia un diametro maggiore rispetto a un singolo involucro separato, la sua efficienza volumetrica complessiva è superiore. Ciò non solo riduce il peso totale del materiale dell'involucro metallico, ma diminuisce anche significativamente il volume totale di riempimento del costoso gas SF₆ ad alto GWP (o alternative ecologiche), allineandosi con le tendenze della sostenibilità ambientale e a basse emissioni di carbonio.
Schema schematico primario RHD-145 per baia di ingresso/uscita cavo a doppia sbarra collettrice
Il design a involucro comune trifase consente una disposizione più compatta dei contatti mobili per interruttori automatici, sezionatori e interruttori di terra.
Ciò consente a tutte e tre le fasi di condividere un unico meccanismo di azionamento (ad esempio, meccanismo a molla o a motore), realizzando un funzionamento sincronizzato trifase attraverso semplici collegamenti meccanici interni.
La riduzione dei componenti di trasmissione e dei meccanismi di azionamento indipendenti non solo abbassa i tassi di guasto meccanico, ma garantisce anche intrinsecamente un'eccellente simultaneità di chiusura/apertura trifase.
Trasporto e assemblaggio: Il peso complessivo è inferiore e più baie o persino interi assemblaggi di sottostazioni possono essere assemblati e testati in fabbrica prima del trasporto. Sono richiesti solo lavori di interfaccia in loco minimi, riducendo significativamente le tempistiche di installazione.
Manutenzione semplificata: Il numero di strutture di supporto esterne, gasdotti e punti di monitoraggio della densità è notevolmente ridotto, diminuendo i carichi di lavoro di ispezione e manutenzione ordinaria.
Per l'intervallo di tensione 72,5–145 kV, dove i requisiti di distanza di isolamento rimangono gestibili, il design a involucro comune trifase raggiunge un equilibrio ottimale tra economicità, compattezza, basse perdite e alta affidabilità. Ciò spiega perché quasi tutti i principali produttori di quadri di manovra a livello mondiale hanno adottato questo design per i loro prodotti GIS fino a 145 kV.
Rockwill GIS RHG-145 esemplifica questa filosofia di progettazione. Dotata di un involucro comune trifase con una larghezza della campata di soli 0,8 metri, riduce significativamente l'ingombro delle sottostazioni. Equipaggiata con un meccanismo di azionamento a molla CT26 e tecnologia di estinzione dell'arco ad auto-soffio, offre una corrente nominale di tenuta di breve durata di 40kA, combinando eccellenti prestazioni elettriche con affidabilità operativa. L'involucro in lega di alluminio elimina efficacemente le perdite per correnti parassite, offre una forte resistenza alla corrosione e si adatta a vari ambienti ostili. Sono disponibili sia configurazioni intelligenti che convenzionali, soddisfacendo in modo flessibile i diversi requisiti di costruzione della rete.
A cura di:Garca
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