Cosa è la GIS (Gas-Insulated Switchgear)? Caratteristiche Tipi e Applicazioni

Cos'è l'attrezzatura GIS?

GIS è l'abbreviazione inglese di Gas Insulated Switchgear, che in cinese viene tradotta integralmente come Apparecchiatura Metallica Chiusa Isolata a Gas. Di solito utilizza il gas esesafluoruro di zolfo (SF6) come mezzo isolante e spegnitore d'arco. Il GIS integra, attraverso un design ottimizzato, le principali apparecchiature primarie in una sottostazione - escluso il trasformatore - come interruttori (CB), disgiuntori (DS), interruttori di terra (ES/FES), bus (BUS), trasformatori di corrente (CT), trasformatori di tensione (VT), parafulmini (LA), terminazioni dei cavi e bushing di ingresso/uscita in un singolo involucro metallico sigillato, formando un'unità integrata.

Attualmente, la gamma di tensione dell'attrezzatura GIS è estesa, variando da 72,5 kV a 1200 kV.

Caratteristiche dell'attrezzatura GIS

Il gas SF6 possiede eccellenti proprietà dielettriche, capacità di spegnimento dell'arco e stabilità chimica. Di conseguenza, l'attrezzatura GIS presenta dimensioni compatte, minima impronta, alta affidabilità operativa, lunghi intervalli di manutenzione e forte resistenza all'interferenza elettromagnetica. Inoltre, grazie alla sua struttura completamente chiusa, i componenti interni sono protetti dai fattori ambientali esterni (come polvere, umidità e nebbia salina), garantendo un funzionamento stabile, basso rumore elettromagnetico e ridotto carico di manutenzione.

Tuttavia, le prestazioni dielettriche del gas SF6 sono altamente sensibili all'uniformità del campo elettrico. Difetti interni come barbe sui conduttori, particelle metalliche o difetti di assemblaggio possono facilmente portare a scariche parziali o addirittura a guasti di isolamento. Inoltre, la struttura sigillata del GIS rende complessa la diagnosi e la manutenzione dei guasti interni, con strumenti diagnostici limitati. Un sigillaggio cattivo può anche portare all'ingresso di acqua o alla perdita di gas, compromettendo la sicurezza dell'attrezzatura.

Tipi di contatti elettrici nei circuiti di conduzione GIS

Il circuito di conduzione nel GIS è costituito da più componenti e può essere classificato in tre tipi in base al metodo di contatto:

• Contatto fisso: Connessioni elettriche fissate con bulloni o altri dispositivi di fissaggio, senza movimento relativo durante l'operazione, come la connessione tra un bus e un isolatore a bacino.

• Contatto separabile: Contatti elettrici che possono essere aperti o chiusi durante l'operazione, come i contatti negli interruttori e nei disgiuntori.

• Contatto scorrevole o rotante: Contatti che permettono lo scorrimento o il rotolamento relativo tra le superfici di contatto ma non possono essere separati, come i contatti intermedi nelle apparecchiature di commutazione.

Introduzione all'HGIS

Oltre al GIS, esiste un altro tipo chiamato HGIS (Hybrid Gas-Insulated Switchgear), un apparato ibrido isolato a gas. L'HGIS non include componenti come bus, trasformatori di tensione per bus o parafulmini per bus, risultando in una struttura più semplice. È adatto a ambienti difficili o a località con vincoli spaziali e offre maggiore flessibilità nella disposizione.

Classificazione dell'attrezzatura GIS

• Per luogo di installazione: tipi indoor e outdoor.

• Per struttura: singola fase in un singolo involucro e tre fasi in un involucro comune. Generalmente, i bus a livelli di tensione di 110 kV e inferiori possono adottare il design a tre fasi in un involucro comune, mentre i livelli di tensione di 220 kV e superiori utilizzano di solito il design a singola fase in un singolo involucro per ridurre il rischio di guasti tra fasi.

Principi di funzionamento di base

• In condizioni normali, gli interruttori e i disgiuntori del GIS vengono principalmente operati a distanza. L'interruttore selettore "Remoto/Locale" deve essere impostato su "Remoto".

• Gli interruttori di terra possono essere operati solo localmente. Durante l'operazione, l'interruttore selettore "Disgiuntore/Interruttore di terra" deve essere commutato su "Locale".

• Tutte le operazioni devono seguire procedure programmate. L'interruttore "Rilascio Interlock" sul pannello di controllo deve rimanere in posizione "Interlock". La chiave di sblocco, insieme alla chiave di sblocco anti-errore del microcomputer, deve essere sigillata e gestita rigorosamente secondo le norme.

Requisiti operativi di base

• Per le stanze delle attrezzature SF6 indoor frequentemente accessibili dal personale, la ventilazione deve essere eseguita almeno una volta per turno per non meno di 15 minuti, con un volume di scambio d'aria superiore a 3-5 volte il volume della stanza. Gli uscite d'aria devono essere situate nella parte inferiore della stanza. Per le aree non frequentemente accessibili, è richiesta una ventilazione di 15 minuti prima dell'accesso.

• Durante l'operazione, la tensione indotta sulle parti accessibili dell'involucro e della struttura del GIS non dovrebbe superare 36 V in condizioni normali.

• Limiti di riscaldamento:

• Parti facilmente accessibili: non più di 30 K;

• Parti facilmente toccabili ma non contattate durante l'operazione: non più di 40 K;

• Parti individuali raramente accessibili: non più di 65 K.

• Le apparecchiature a interruzione SF6 devono essere ispezionate almeno una volta al giorno. Per le sottostazioni non sorvegliate, le ispezioni devono essere eseguite secondo le procedure stabilite. Le ispezioni devono concentrarsi su controlli visivi per anomalie come rumori insoliti, perdite o indicazioni anomale, con registrazioni appropriate.