Quali sono i requisiti fondamentali di una sottostazione elettrica?
Requisiti di base per una sottostazione
Una sottostazione è una struttura critica nel sistema elettrico, responsabile della conversione delle tensioni di trasmissione in livelli adatti per la distribuzione o ulteriori trasmissioni. Non solo esegue la trasformazione di tensione, ma gestisce anche la protezione, il controllo e il monitoraggio del sistema elettrico. Per garantire la sicurezza, l'affidabilità e l'efficiente operatività di una sottostazione, devono essere soddisfatti una serie di requisiti fondamentali. Di seguito sono elencati i principali requisiti per la progettazione e l'operatività di una sottostazione:
1. Sicurezza
Sicurezza elettrica:
Prestazioni isolanti: Tutte le apparecchiature all'interno della sottostazione devono avere eccellenti proprietà isolanti per prevenire fughe di corrente e cortocircuiti. I materiali isolanti dovrebbero conformarsi agli standard rilevanti come IEC e IEEE.
Sistema di terra: La sottostazione deve disporre di un affidabile sistema di terra per assicurare che le correnti di guasto possano fluire rapidamente verso terra, proteggendo il personale e le apparecchiature da danni. La resistenza di terra dovrebbe rispettare gli standard locali, tipicamente inferiore a 1 ohm.
Protezione dai fulmini: La sottostazione dovrebbe essere dotata di parafuochi, parafulmini e altri dispositivi di protezione contro i fulmini per prevenire i danni causati da sovratensioni dovute ai colpi di fulmine. I parafuochi dovrebbero essere installati vicino a equipaggiamenti critici come trasformatori e interruttori.
Recinzione di sicurezza e segnali di avvertimento: Il perimetro della sottostazione dovrebbe essere protetto con recinzioni fisiche e i segnali di avvertimento dovrebbero essere posizionati in luoghi visibili per avvisare il personale non autorizzato di stare lontano dalle aree ad alta tensione.
Sicurezza personale:
Misure di protezione: La sottostazione dovrebbe fornire l'equipaggiamento di protezione individuale (DPI) necessario, come guanti isolanti, scarpe isolanti e caschi di sicurezza, per garantire la sicurezza degli operatori durante le operazioni e la manutenzione.
Illuminazione di emergenza e percorsi di evacuazione: La sottostazione dovrebbe essere dotata di un sistema di illuminazione di emergenza e percorsi di evacuazione chiaramente segnalati per facilitare l'evacuazione rapida in caso di emergenza.
Attrezzatura antincendio: La sottostazione dovrebbe essere dotata di estintori, sistemi di allarme antincendio e altre attrezzature antincendio per affrontare potenziali incidenti di incendio.
2. Affidabilità
Selezione dell'attrezzatura:
Attrezzatura di alta qualità: Le apparecchiature chiave nella sottostazione, come trasformatori, interruttori, seccionatori e trasformatori strumentali, dovrebbero essere di alta qualità e certificati per garantire un funzionamento stabile a lungo termine.
Progettazione ridondante: Per le sottostazioni critiche, dovrebbe essere considerata una progettazione ridondante, come strutture a doppia barra e fonti di alimentazione di backup, per migliorare l'affidabilità del sistema. Anche se un componente fallisce, il sistema può continuare a funzionare.
Manutenzione regolare: Dovrebbe essere stabilito un programma di manutenzione completo per ispezionare, pulire e mantenere regolarmente le apparecchiature, identificando e risolvendo tempestivamente eventuali problemi per prolungare la vita utile delle apparecchiature.
Automazione e monitoraggio:
Sistema SCADA: Le moderne sottostazioni sono solitamente dotate di sistemi SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) per il monitoraggio e il controllo in tempo reale dello stato operativo della sottostazione. Il monitoraggio remoto consente di rilevare tempestivamente anomalie e di intervenire immediatamente.
Relè di protezione: Dovrebbero essere installati vari relè di protezione, come la protezione contro sovracorrenti, la protezione differenziale e la protezione a distanza, per rilevare e isolare i guasti, prevenendo la propagazione dei guasti.
Sistema di comunicazione: La sottostazione dovrebbe disporre di un affidabile sistema di comunicazione per garantire uno scambio fluido di informazioni tra il centro di controllo e le altre sottostazioni.
3. Efficienza economica
Convenienza economica:
Progettazione ottimale: La progettazione della sottostazione dovrebbe bilanciare considerazioni economiche e pratiche, evitando il sovraprogettazione. Si dovrebbe fare ogni sforzo per minimizzare gli investimenti inutili mentre si soddisfano i requisiti funzionali.
Attrezzature a basso consumo energetico: Dovrebbero essere selezionati trasformatori a bassa perdita e dispositivi di commutazione efficienti per ridurre le perdite energetiche durante l'operatività, abbassando i costi operativi.
Operazioni e manutenzione intelligenti: Introducendo tecnologie intelligenti di O&M, come il monitoraggio online e la manutenzione predittiva, si può migliorare il tasso di utilizzo delle apparecchiature, riducendo i tempi di inattività e i costi di manutenzione.
4. Protezione ambientale
Riduzione della radiazione elettromagnetica: Dovrebbero essere prese misure per minimizzare l'impatto della radiazione elettromagnetica sull'ambiente circostante, specialmente nelle aree residenziali. Ciò può essere ottenuto attraverso un layout ottimizzato e l'uso di materiali schermanti.
Controllo del rumore: I trasformatori, le apparecchiature di raffreddamento e altri componenti della sottostazione generano rumore. Dovrebbero essere implementate misure di insonorizzazione, come l'installazione di barriere acustiche e l'uso di apparecchiature a basso rumore, per garantire che i livelli di rumore siano conformi agli standard ambientali.
Gestione dei rifiuti: Dovrebbe essere stabilito un adeguato sistema di gestione dei rifiuti, in particolare per i rifiuti pericolosi come batterie usate e oli. I rifiuti dovrebbero essere gestiti secondo le normative ambientali per prevenire l'inquinamento.
5. Adattabilità
Crescita del carico: La progettazione della sottostazione dovrebbe tener conto della crescita futura del carico, riservando spazio e capacità sufficienti per l'espansione. Con lo sviluppo delle città e l'aumento della domanda di elettricità, la sottostazione dovrebbe essere in grado di adattarsi flessibilmente ai cambiamenti del carico, garantendo una fornitura continua di energia.
Resistenza ai disastri naturali: La sottostazione dovrebbe avere una forte resistenza ai disastri naturali come terremoti, uragani e inondazioni. In aree soggette a terremoti o tifoni, la struttura dell'edificio e la selezione delle apparecchiature dovrebbero rispettare gli standard sismici e di resistenza al vento corrispondenti.
6. Conformità normativa
Conformità agli standard nazionali e locali: La progettazione, costruzione e operatività della sottostazione devono rispettare rigorosamente le leggi, i regolamenti e gli standard nazionali e locali, come le "Procedure di lavoro per la sicurezza elettrica" e il "Codice di progettazione delle sottostazioni."
Ottenimento dei permessi necessari: Prima della costruzione, dovrebbero essere ottenuti tutti i permessi necessari, inclusi i permessi di pianificazione, le valutazioni d'impatto ambientale e le ispezioni di sicurezza antincendio, per garantire la legalità e la conformità del progetto.
Riassunto
Come parte cruciale del sistema elettrico, una sottostazione deve soddisfare molti requisiti in termini di sicurezza, affidabilità, efficienza economica, protezione ambientale, adattabilità e conformità normativa. Attraverso una pianificazione appropriata, la selezione di attrezzature di alta qualità, tecnologie di automazione avanzate e pratiche di manutenzione complete, la sottostazione può operare in modo sicuro, stabile ed efficiente, fornendo una fornitura di energia affidabile alla società.
