Qual è il problema con i guasti a cascata nei pannelli di distribuzione elettrica?

Molto spesso, l'interruttore differenziale di livello più basso non si attiva, ma si attiva quello a monte (di livello superiore)! Questo causa un blackout su larga scala! Perché succede questo? Oggi, discuteremo di questo problema.

Cause Principali dell'Attivazione in Cascata (Non Intenzionale a Monte)

• La capacità di carico dell'interruttore principale è inferiore alla capacità totale di carico di tutti gli interruttori differenziali a valle.

• L'interruttore principale è dotato di un dispositivo di corrente residua (RCD), mentre gli interruttori differenziali a valle non lo sono. Quando la corrente di fuga di un apparecchio raggiunge o supera i 30 mA, l'interruttore principale si attiva.

• Mancanza di coordinamento di protezione tra due livelli di interruttori—utilizzare sempre interruttori dello stesso produttore quando possibile.

• L'operazione frequente dell'interruttore principale sotto carico causa la carbonizzazione dei contatti, portando a un contatto povero, aumento della resistenza, corrente maggiore, surriscaldamento e attivazione finale.

• L'interruttore a valle manca di impostazioni di protezione appropriate per identificare correttamente i guasti (ad esempio, un guasto a terra monofase senza protezione sequenziale zero).

• Gli interruttori invecchiati risultano in un tempo di operazione a scambio prolungato; sostituirli con interruttori il cui tempo effettivo di attivazione sia inferiore a quello dell'interruttore a monte.

Soluzioni per l'Attivazione in Cascata

Se un interruttore differenziale a monte si attiva a causa dell'attivazione in cascata:

• Se un relè di protezione a valle ha operato ma il suo interruttore non si è attivato, aprire manualmente quell'interruttore a valle prima, poi ripristinare l'interruttore a monte.

• Se nessuna delle protezioni a valle ha operato, ispezionare tutte le apparecchiature all'interno dell'area interessata per eventuali guasti. Se non viene rilevato alcun guasto, chiudere l'interruttore a monte e rialimentare ciascun circuito a valle uno per uno. Quando l'energizzazione di un particolare ramo provoca l'attivazione dell'interruttore a monte, quell'interruttore a valle è difettoso e deve essere isolato per manutenzione o sostituzione.

Perché un interruttore differenziale si attivi, devono essere soddisfatte due condizioni:

• La corrente di guasto deve raggiungere la soglia impostata.

• La corrente di guasto deve persistere per la durata temporale impostata.

Pertanto, per prevenire l'attivazione in cascata, sia le impostazioni di corrente che quelle temporali devono essere coordinate correttamente tra i livelli degli interruttori.

Ad esempio:

• L'interruttore di primo livello (a monte) ha una protezione contro sovracorrente impostata a 700 A con un ritardo temporale di 0,6 secondi.

• L'interruttore di secondo livello (a valle) dovrebbe avere una corrente impostata inferiore (ad esempio, 630 A) e un ritardo temporale più breve (ad esempio, 0,3 secondi).

In questo caso, se si verifica un guasto all'interno della zona di protezione dell'interruttore di secondo livello, anche se la corrente di guasto supera la soglia dell'interruttore a monte, l'interruttore a valle eliminerà il guasto a 0,3 secondi—prima che il timer a 0,6 secondi dell'interruttore a monte completi—evitando così che si attivi e prevenendo l'attivazione in cascata.

Ciò porta a diversi punti chiave:

• Lo stesso principio si applica a tutti i tipi di guasto—sia cortocircuiti che guasti a terra—la coordinazione dipende sia dalla magnitudine della corrente che dalla durata temporale.

• La coordinazione temporale è spesso più critica perché le correnti di guasto possono superare contemporaneamente le soglie di pickup di più interruttori.

• Anche se le impostazioni sembrano correttamente coordinate sulla carta, le prestazioni nel mondo reale possono comunque portare all'attivazione in cascata. Perché? Perché il tempo totale di eliminazione del guasto include non solo il tempo di funzionamento del relè di protezione, ma anche il tempo meccanico di apertura dell'interruttore stesso. Questo tempo meccanico varia a seconda del produttore e del modello. Poiché i tempi di protezione sono in millisecondi, anche piccole differenze possono interrompere la coordinazione.

Ad esempio, nell'esempio sopra, l'interruttore di secondo livello dovrebbe eliminare il guasto in 0,3 secondi. Ma se il suo meccanismo meccanico è lento e impiega 0,4 secondi per interrompere completamente la corrente, l'interruttore a monte potrebbe già rilevare che il guasto è durato 0,6 secondi e attivarsi—causando un evento in cascata.

Pertanto, per assicurare una corretta coordinazione e prevenire l'attivazione in cascata, i tempi effettivi di funzionamento degli interruttori devono essere verificati utilizzando strumenti di prova per la protezione a relè. La coordinazione dovrebbe basarsi sui tempi totali di eliminazione misurati realmente, non solo sulle impostazioni teoriche.