Le principali parti di un armadio primario a media tensione isolato ad aria e le loro applicazioni

L'apparecchiatura di media tensione svolge un ruolo cruciale nel processo di distribuzione dell'energia all'interno dei sistemi a corrente alternata (CA), facilitando il flusso di potenza dalla generazione alla trasmissione fino agli utenti finali. Questo equipaggiamento essenziale è regolato da specifiche norme che definiscono le sue specifiche, terminologia, valutazioni, criteri di progettazione, pratiche di costruzione e protocolli di test. Per la regione europea, queste linee guida sono dettagliate nelle seguenti norme della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC):

• IEC 62271-1: Stabilisce specifiche comuni per l'apparecchiatura di alta tensione e i dispositivi di comando.

• IEC 62271-200: Si concentra sull'apparecchiatura metallica chiusa per CA e sui dispositivi di comando progettati per tensioni nominali superiori a 1 kV fino a e comprese 52 kV.

• IEC 62271-300: Si occupa dell'apparecchiatura metallica chiusa isolata a gas destinata a tensioni nominali superiori a 52 kV.

Anche se le norme IEC sono riconosciute a livello globale, paesi come gli Stati Uniti, la Cina e la Russia possono aderire alle proprie norme nazionali. Secondo la Sezione 3.5 della IEC 62271-1, tutti i componenti dell'apparecchiatura di commutazione e controllo sono specificati, consentendo l'assemblaggio di sistemi completi di apparecchiature di commutazione con funzionalità personalizzate per reti di media tensione. Queste funzioni includono:

• Distribuire in modo efficiente l'energia dai sistemi di trasmissione di livello superiore ai punti di consumo.

• Facilitare la commutazione delle correnti elettriche.

• Eseguire misurazioni critiche per meccanismi di protezione, indicatori operativi e processi di fatturazione.

• Proteggere i carichi e l'equipaggiamento contro i guasti.

• Implementare funzionalità di controllo, blocco e interblocco in base alle esigenze di operazione della rete.

• Abilitare la comunicazione tra l'apparecchiatura di commutazione e i sistemi SCADA o DCS per un monitoraggio e controllo migliorati.

• Garantire la sicurezza del personale che lavora all'interno delle stazioni di trasformazione.

Sono disponibili una varietà di progetti conformi alle norme IEC, prodotti da numerosi produttori. La norma IEC distingue tra tecnologie isolate ad aria e isolate a gas, con la complessità del design che varia in base alla posizione del sistema nella rete di distribuzione e al grado di sofisticazione richiesto per i piani di protezione e controllo. L'apparecchiatura di commutazione a valutazione più elevata solitamente richiede misure di protezione e controllo più complesse.

La tipica architettura dell'apparecchiatura di commutazione a media tensione isolata ad aria (AIS) primaria è organizzata in quattro compartimenti fondamentali, riflettendo un approccio strutturato per ottenere un'operazione efficiente, sicura e affidabile all'interno delle applicazioni a media tensione. Questa configurazione garantisce un'ottima performance mantenendosi in linea con rigorose norme di sicurezza e operatività.

Compartimento Struttura Base dell'Apparecchiatura di Commutazione a Media Tensione

La struttura principale, indicata come sezione B nelle Figure 1, 2 e 3, comprende lastre metalliche che forniscono forma, dimensioni, rigidità e robustezza all'apparecchiatura di commutazione. Questa struttura incorpora anche componenti in rame che sono cruciali per la trasmissione dell'energia e per l'interconnessione di tutti i compartimenti e apparecchi all'interno dell'apparecchiatura di commutazione.

Questa costruzione offre diversi vantaggi chiave:

• Segregazione Basata sul Metallo: La struttura assicura la separazione tra i compartimenti secondo le norme IEC 62271-200, che definiscono diversi livelli di accessibilità. Questa segregazione migliora la sicurezza ed l'efficienza operativa.

• Capacità di Resistenza all'Arco: Oltre alla segregazione basata sul metallo, il design include porte antiarco che offrono una protezione aggiuntiva contro eventi di arco interni, garantendo la capacità dell'apparecchiatura di resistere agli archi senza compromettere la sicurezza o la funzionalità.

In sintesi, la struttura principale non solo conferisce all'apparecchiatura di commutazione la sua forma fisica e la sua solidità, ma integra anche parti essenziali in rame per la connettività elettrica. Inoltre, fornisce una compartimentalizzazione critica e resistenza all'arco, rispettando rigorose norme di sicurezza e migliorando l'affidabilità complessiva del sistema. Questo design meticoloso assicura che ogni componente all'interno dell'apparecchiatura di commutazione operi in modo sicuro ed efficiente, contribuendo a una rete di distribuzione elettrica più sicura e affidabile.

Compartimento Interruttore dell'Apparecchiatura di Commutazione a Media Tensione

Il compartimento dell'interruttore, identificato come sezione C nelle Figure 1, 2 e 3, ospita l'apparecchiatura di commutazione a media tensione (MV). Questo compartimento può essere dotato di vari tipi di dispositivi di commutazione, inclusi interruttori di carico, contattori, interruttori automatici e altri. Il ruolo fondamentale di questi dispositivi di commutazione è aprire e chiudere in modo affidabile e sicuro le correnti e le tensioni in stato stabile, nonché le correnti e le tensioni di guasto. Nelle pannelli MV primari isolati ad aria, gli interruttori automatici sono la scelta preferita. Oggi, la tecnologia di interruzione a vuoto domina per le applicazioni a media tensione a causa della sua affidabilità ed efficienza.

Compartimento Cavo dell'Apparecchiatura di Commutazione a Media Tensione

Il compartimento cavi, contrassegnato come sezione D nelle Figure 1, 2 e 3, non solo ospita le estremità dei cavi, ma include anche dispositivi di rilevamento. Questi dispositivi sono principalmente utilizzati per misurare le correnti di fase, le tensioni di fase, la corrente residua e la tensione residua. La tecnologia prevalente utilizzata per le misurazioni è il trasformatore di misura (TM), che opera sul principio induttivo consolidato per entrambe le misurazioni di corrente e tensione. Questa configurazione assicura un monitoraggio accurato e affidabile all'interno del sistema di commutazione, contribuendo a un miglioramento della sicurezza e delle prestazioni operative.

Attraverso questo approccio strutturato, ogni componente all'interno dell'apparecchiatura di commutazione a media tensione svolge un ruolo critico per garantire una distribuzione elettrica sicura, efficiente e affidabile.