Barre e connettori in impianti ad alta e molto alta tensione

Barre e connettori in installazioni interne ed esterne

Cos'è una barra elettrica?

Una barra elettrica è definita come un conduttore singolo o un gruppo di conduttori che hanno lo scopo di raccogliere l'energia elettrica dai cavi d'ingresso e distribuirla ai cavi d'uscita. In sostanza, agisce come un punto cruciale in cui le correnti dei cavi d'ingresso e d'uscita convergono, aggregando efficacemente l'energia elettrica in un singolo punto all'interno di un sistema elettrico. Questa funzione rende le barre elettriche componenti essenziali per facilitare il flusso e la distribuzione efficiente dell'elettricità in varie configurazioni legate all'energia.

Barre per installazioni esterne

Nelle installazioni ad alta tensione (AT), extra-alta tensione (EAT) e nelle installazioni esterne a media tensione (MT), sono comunemente utilizzate barre e connettori nudi. I conduttori impiegati in questi scenari possono essere di due tipi principali: tubolari o a fili intrecciati.

Le barre tubolari sono solitamente supportate da isolatori a colonna, che sono generalmente realizzati in ceramica. Questi isolatori svolgono un ruolo vitale nel mantenere l'isolamento elettrico tra le barre e la struttura di supporto, assicurando il funzionamento sicuro e corretto del sistema elettrico. D'altra parte, le barre a fili intrecciati sono fissate al loro posto utilizzando morsetti terminali, che tengono saldamente i fili e prevenendo qualsiasi movimento o allentamento che potrebbe interrompere la connessione elettrica.

Le figure 1 e 2 forniscono esempi visivi che illustrano i concetti descritti sopra, mostrando l'aspetto tipico e l'installazione delle barre esterne e dei loro componenti associati.

Barre per installazioni di apparati di manovra

Le barre utilizzate nelle installazioni di apparati di manovra sono comunemente realizzate in rame, alluminio o leghe di alluminio come le leghe Al-Mg-Si (alluminio-magnesio-silicio). Questi materiali sono selezionati per la loro conducibilità elettrica, proprietà meccaniche ed economicità, rendendoli adatti per distribuire l'energia elettrica in modo efficiente all'interno dei sistemi di apparati di manovra.

Caratteristiche principali delle barre nude

• Dimensioni fisiche: Per i conduttori tubolari, il diametro è un parametro critico, mentre per i conduttori a fili intrecciati, l'area della sezione trasversale è di primaria importanza. Queste dimensioni influiscono direttamente sulla capacità di portata di corrente e sulla resistenza elettrica della barra. Un diametro o sezione maggiore permette la trasmissione di correnti più elevate con perdite inferiori.

• Proprietà meccaniche: Le barre nude devono possedere una resistenza meccanica adeguata per resistere alle varie forze incontrate durante l'operazione. I parametri meccanici chiave includono la resistenza alla trazione (la capacità di resistere allo stiramento), la resistenza alla compressione (resistenza allo schiacciamento), la resistenza alla flessione (capacità di resistere alle forze di flessione) e la resistenza al cedimento (resistenza alla deformazione sotto carichi compressivi). Inoltre, i momenti di resistenza e di inerzia sono cruciali per comprendere come la barra risponderà agli stress meccanici, assicurando la sua integrità strutturale nel tempo.

• Corrente nominale: La corrente nominale di una barra indica la massima corrente continua che può trasportare in sicurezza senza surriscaldarsi o degradare le sue prestazioni. Questo valore è determinato in base a fattori come le proprietà del materiale, l'area della sezione trasversale e le condizioni operative ambientali. Selezionare una barra con una corrente nominale appropriata è essenziale per prevenire il surriscaldamento e potenziali guasti nel sistema elettrico.

È importante notare che, poiché le barre nude non sono isolate, il concetto di tensione nominale non si applica nello stesso modo in cui si applica per i conduttori isolati. Quando si collegano le barre ai terminali degli apparecchi, devono essere utilizzati connettori specializzati. Questi connettori, come esemplificato nella Figura 3, assicurano una connessione elettrica sicura e a bassa resistenza, facilitando il trasferimento affidabile dell'energia elettrica tra le barre e gli altri componenti del sistema di apparati di manovra.

Connessione delle barre e sistemi di barre isolate

Connessione delle barre

Quando si tratta di effettuare connessioni tra barre, la scelta dei connettori è cruciale e dipende dai materiali delle barre che vengono unite. Per le connessioni rame a rame, sono solitamente impiegati connettori in bronzo. Questi connettori offrono eccellenti proprietà di conducibilità elettrica e resistenza meccanica, assicurando una connessione affidabile. Per le connessioni alluminio a alluminio, i connettori in lega di alluminio sono la scelta ideale. Sono specificamente progettati per corrispondere alle proprietà delle barre di alluminio, fornendo una connessione sicura e stabile, minimizzando il rischio di corrosione.

Nel caso di connessioni rame a alluminio, sono essenziali i connettori bimetalli. L'utilizzo di questi connettori è necessario per prevenire la corrosione che può verificarsi a causa dell'effetto elettrolitico quando due metalli diversi entrano in contatto in presenza di un elettrolita (come l'umidità nell'aria). La reazione elettrolitica tra rame e alluminio può portare al degrado della connessione nel tempo, potenzialmente causando guasti elettrici. I connettori bimetalli sono progettati per mitigare questo problema, assicurando una connessione duratura e affidabile tra le barre di rame e alluminio.

Barre isolate e sistemi di condotte

Nei sistemi a media tensione (MT) e bassa tensione (BT) interni, dove sono coinvolti correnti elevate e lo spazio è limitato, sono spesso utilizzate barre isolate e sistemi di condotte. In queste configurazioni, le barre sono racchiuse all'interno di involucri metallici, che servono a fornire protezione meccanica e isolamento elettrico. Gli involucri proteggono le barre da danni fisici, come urti accidentali o contatti con oggetti estranei, e preven