Buone pratiche operative per interruttori e contattori di apparecchiature commutatrici
Buone pratiche operative per interruttori e contattori di apparati di manovra
Operazione di LV/MV
Apparati di manovra
Lo scopo di questa linea guida è offrire prassi raccomandate per l'operazione e l'ispezione degli interruttori e dei contattori di apparecchiature di manovra a bassa (200 - 480 V) e media tensione (2 - 13.8 kV). Un'operazione regolamentata è fondamentale per massimizzare le prestazioni e la durata del funzionamento delle attrezzature della centrale, nonché per garantire un ambiente di lavoro sicuro per il personale.
Questo articolo delinea le responsabilità del personale operativo, insieme ai controlli e alle ispezioni giornalieri degli apparati di manovra. Inoltre, illustrerà le migliori pratiche per l'operazione e la protezione di trasformatori, motori, bus, cavi, interruttori e contattori.
Ispezioni dell'operatore
È compito del personale operativo predisporre e svolgere ispezioni regolari di routine su tutti gli apparati di manovra della centrale. Gli interruttori, i contattori e i baricentri devono essere mantenuti puliti e asciutti per ridurre il rischio di guasti all'isolamento che potrebbero portare a esplosioni e incendi. Generalmente, si consiglia di effettuare ispezioni una volta al giorno.
I seguenti sono gli elementi di ispezione giornaliera consigliati per gli apparati di manovra:
Se durante il processo di ispezione sopra menzionato vengono rilevate anomalie, dovrebbero essere emesse ordini di manutenzione.
Si approfondiranno le pratiche per la protezione contro sovracorrenti e cortocircuiti a terra sui feeder, nonché la protezione contro sovracorrenti sull'alimentazione e sul collegamento, e altre pratiche cruciali relative ai trasformatori. Inoltre, si affronteranno i trasferimenti di bus degli apparati di manovra e si esploreranno i problemi che si presentano durante il parallelo di due fonti di energia e negli schemi di trasferimento temporizzato.
Protezione
I relè di protezione sono coordinati in modo tale che solo quegli interruttori o contattori che devono operare per isolare i guasti si aprano automaticamente. Ciò permette di mantenere in funzione il maggior numero possibile di attrezzature, minimizzando l'impatto sulle unità generatrici in linea. Fornisce inoltre un'indicazione sulla posizione del guasto elettrico.
I guasti elettrici nei trasformatori, nei motori, nei bus, nei cavi, negli interruttori e nei contattori sono tipicamente permanenti. Prima di rienergizzare l'attrezzatura, deve essere condotta un'indagine approfondita sull'operazione dei relè di protezione.
L'entità delle correnti di cortocircuito elettrico solitamente varia da 15.000 a 45.000 ampere, a seconda della dimensione e dell'impedenza del trasformatore di origine.
Protezione a terra del feeder di carico
I progetti che limitano la corrente di guasto a terra (solitamente intorno a 1000 ampere) utilizzano relè di terra separati che si attiveranno solo in caso di guasto a terra. Questi relè si azionano con tempi di ritardo molto brevi per isolare i feeder a terra prima che i relè di terra degli interruttori di origine o di collegamento possano operare.
Protezione contro sovracorrenti di origine e collegamento
Gli interruttori di origine e di collegamento non sono dotati di elementi di spegnimento istantaneo. Invece, si basano su tempi di ritardo per coordinare le risposte ai guasti con i bus e i carichi downstream.
Generalmente, questi relè sono impostati in base ai livelli massimi di cortocircuito trifase, con un tempo di azione che varia da 0,4 a 0,8 secondi.
Normalmente, questi relè presentano una caratteristica a tempo inverso. Cioè, i livelli di corrente inferiori comporteranno ritardi proporzionalmente più lunghi per tutti i relè. Specificamente, l'interruttore di collegamento connesso a un altro bus è impostato per operare in circa 0,4 secondi, mentre l'interruttore di bassa tensione del trasformatore di origine è impostato per operare in circa 0,8 secondi.
Protezione contro sovracorrenti ad alta tensione del trasformatore di origine
I relè di sovracorrente sul lato ad alta tensione del trasformatore di origine sono solitamente impostati per operare approssimativamente 1,2 secondi dopo un cortocircuito trifase massimo sul lato a bassa tensione. Questo ritardo temporale permette una corretta coordinazione con i relè di sovracorrente sul lato a bassa tensione o secondario.
Questi relè generalmente hanno una caratteristica a tempo inverso, il che significa che i livelli di corrente inferiori comportano tempi di operazione più lunghi. I relè di sovracorrente ad alta tensione del trasformatore di origine presuppongono che un guasto possa verificarsi nel trasformatore stesso, nei bus o nei cavi di connessione a bassa tensione, o nell'interruttore a bassa tensione. Isoleranno il guasto azionando tutte le attrezzature necessarie.
Per gli interruttori automatici di trasferimento unitari (UAT), solitamente dotati di protezione differenziale, i relè di sovracorrente ad alta tensione possono anche causare l'azionamento completo dell'unità e del trasformatore principale di elevazione. Inoltre, se l'interruttore a bassa tensione non riesce a interrompere un guasto, i relè di sovracorrente ad alta tensione forniscono protezione contro l'aderenza dell'interruttore.
Protezione residua a terra di origine e collegamento
Per i progetti che limitano la corrente di guasto a terra (solitamente intorno a 1000 ampere), vengono utilizzati relè di terra separati, che si attivano solo in caso di guasto a terra. I relè di terra degli interruttori di origine e di collegamento non sono dotati di elementi di spegnimento istantaneo. Invece, si basano su tempi di ritardo per coordinare le risposte ai guasti con i bus e i carichi downstream. Generalmente, questi relè sono impostati in base ai livelli massimi di corrente di guasto a terra, con un tempo di operazione che varia da 0,7 a 1,1 secondi.
Normalmente, questi relè presentano una caratteristica a tempo inverso. Cioè, i livelli di corrente inferiori comporteranno ritardi proporzionalmente più lunghi per tutti i relè. Specificamente, l'interruttore di collegamento connesso a un altro bus è impostato per operare in circa 0,7 secondi per guasti a terra al 100%, mentre l'interruttore di bassa tensione del trasformatore di origine è impostato per operare in circa 1,1 secondi.
Protezione a terra del neutro del trasformatore di origine
Nei progetti mirati a limitare la corrente di guasto a terra (solitamente intorno a 1000 ampere), vengono impiegati relè di terra dedicati. Questi relè sono specificamente progettati per rilevare con precisione la corrente di terra che scorre attraverso il punto neutro del trasformatore. Sono altamente mirati e si attiveranno solo quando si verifica un guasto a terra.
Normalmente, il relè di terra del neutro del trasformatore di origine è impostato per operare approssimativamente 1,5 secondi dopo il guasto a terra più grave. Questa impostazione del tempo di ritardo è cruciale in quanto assicura che il relè possa coordinarsi bene con i relè di terra degli interruttori di origine e di collegamento.
Il relè di terra del neutro ha una missione cruciale. La sua funzione principale è isolare i guasti a terra che si verificano sul lato a bassa tensione (cioè il lato secondario) del trasformatore di origine. Le possibili localizzazioni del guasto includono le spire a bassa tensione del trasformatore, gli interruttori a bassa tensione e i bus e i cavi che li collegano. Più importante ancora, serve anche come protezione di backup. In caso l'interruttore di bassa tensione non funzioni correttamente di fronte a un guasto a terra, il relè di terra del neutro interverrà prontamente per interrompere il circuito difettoso, garantendo così l'operazione sicura e stabile del sistema elettrico.
Schemi di allarme solo a terra
Gli schemi di allarme solo a terra limitano la corrente di guasto a terra a pochi ampere. I valori tipici sono 1,1 amperes per i sistemi a 480 volt e 3,4 amperes per i sistemi a 4 kV. Per i trasformatori di origine connessi in stella, il punto neutro è solitamente messo a terra tramite un trasformatore di messa a terra. Per i trasformatori di origine connessi in delta, la corrente di guasto a terra è solitamente fornita da tre trasformatori, connessi in configurazione stellata a terra sul lato primario e in configurazione delta aperta sul lato secondario.
In entrambi i casi, vengono installati relè di tensione sul lato secondario dei trasformatori di messa a terra per avvisare di condizioni di guasto a terra. Nel caso di trasformatori di origine connessi in delta, possono inoltre innescare un allarme i fusibili primari bruciati dei trasformatori di rivelazione di terra.
Entrambi gli schemi di relè emettono allarmi (solitamente con una sensibilità del 10% o superiore) per tutte le attrezzature a terra all'interno di un sistema elettrico specifico. Questo include le spire a bassa tensione o secondarie del trasformatore di origine, nonché tutti i bus, i cavi, gli interruttori, i trasformatori di tensione e i carichi connessi.
Trasferimenti di bus degli apparati di manovra
Parallelo di due fonti
Il parallelo di due fonti di energia diverse è l'approccio preferito per passare da una fonte all'altra. Questo metodo non causa stress sui motori, garantisce una transizione fluida e non rappresenta una minaccia per l'attrezzatura in funzione. Tuttavia, in molti progetti, la corrente di cortocircuito generata durante il processo di parallelo supera la capacità di interruzione degli interruttori di feeder.
Gli interruttori di origine e di collegamento rimangono invariati, ma gli interruttori di feeder potrebbero non riuscire a eliminare i guasti vicini e potrebbero addirittura essere danneggiati nel processo. Pertanto, la durata del parallelo dovrebbe essere minimizzata (circa pochi secondi) per ridurre il tempo di esposizione e la probabilità di guasti ai feeder.
Tal problema è generalmente più pronunciato quando un'unità generatrice fornisce energia a un sistema, mentre il trasformatore di stand-by o di avviamento è alimentato da un sistema diverso. Ridurre la potenza prodotta dal generatore solitamente avvicina gli angoli di fase, poiché l'angolo di potenza del generatore diminuisce con il carico ridotto.
Trasferimenti a discesa-risalita
I trasferimenti a discesa-risalita, noti anche come schemi di trasferimento temporizzato, possono danneggiare i motori. Se l'interruttore della nuova fonte non si chiude dopo che l'interruttore della fonte precedente si apre, può causare l'arresto di un'unità in funzione o l'interruzione di un processo in corso. Quando un bus perde energia, i motori connessi agiscono come generatori e forniscono una tensione residua al bus.
Questa tensione residua solitamente decade entro circa un secondo.
Tuttavia, i trasferimenti a discesa-risalita avvengono molto più velocemente di un secondo, e la tensione residua può combinarsi con la tensione della nuova fonte. Se la somma vettoriale di queste due tensioni supera il 133% della tensione nominale del motore, il trasferimento può ridurre la durata di vita dei motori coinvolti.
Schemi di trasferimento automatico del bus
Gli schemi di trasferimento automatico del bus sono generalmente progettati per mitigare lo stress sui motori durante il trasferimento e per coordinarsi con i relè di guasto. La coordinazione con i relè di sovracorrente viene ottenuta iniziando il trasferimento dopo che l'interruttore di origine si apre. Se i relè di sovracorrente causano l'apertura dell'interruttore di origine (indicando un guasto al bus), il trasferimento automatico sarà bloccato.
Inoltre, questi schemi utilizzano solitamente relè di tensione residua e/o relè di sincronizzazione ad alta velocità. I trasferimenti sono permessi solo quando la somma vettoriale della tensione residua e della tensione della nuova fonte è inferiore al 133% della tensione nominale del motore. Se il trasferimento è bloccato dai relè di blocco 86, lo schema solitamente va in timeout.
Tuttavia, se ciò non accade, gli operatori dovrebbero verificare che lo schema di trasferimento automatico sia disattivato prima di resettare i relè di blocco 86 del bus.
