Cosa è il relè di sovracorrente per guasto a terra in una sottostazione?

Cos'è un relè di sovracorrente per guasto a terra in una sottostazione?

Un relè di sovracorrente per guasto a terra è un dispositivo di protezione utilizzato per rilevare e proteggere contro i guasti a terra (noti anche come guasti a terra o guasti monofase) nei sistemi elettrici. Svolge un ruolo cruciale nelle sottostazioni, assicurando la sicurezza e l'affidabilità del sistema.

1. Principio di funzionamento

La funzione principale di un relè di sovracorrente per guasto a terra è monitorare gli squilibri di corrente nel sistema elettrico, in particolare rilevando le correnti di sequenza zero (cioè quando la somma vettoriale delle correnti trifase non è zero). Quando si verifica un guasto a terra, che solitamente comporta correnti di sequenza zero anormali, il relè rileva questo squilibrio e attiva l'azione protettiva appropriata.

• Corrente di Sequenza Zero: In condizioni operative normali, le correnti trifase dovrebbero essere bilanciate, con la loro somma vettoriale pari a zero. Se si verifica un guasto a terra, la corrente fluirà attraverso il punto di guasto verso terra, portando alla presenza di corrente di sequenza zero.

• Funzionamento del Relè: Quando viene rilevata una corrente di sequenza zero superiore a una soglia predefinita, il relè emette un segnale di spegnimento per disconnettere il circuito difettoso, impedendo ulteriori danni.

2. Scenari di applicazione

I relè di sovracorrente per guasto a terra sono ampiamente utilizzati in vari sistemi elettrici, in particolare negli scenari seguenti:

• Sistemi di Distribuzione: Nei reti di distribuzione a bassa e media tensione, i relè di sovracorrente per guasto a terra possono rilevare e isolare rapidamente i punti di guasto, riducendo i tempi di inattività e i danni agli impianti.

• Sottostazioni: Nelle sottostazioni, i relè di sovracorrente per guasto a terra vengono spesso utilizzati in combinazione con altri dispositivi di protezione (come la protezione differenziale e la protezione a distanza) per fornire una protezione multi-strato.

• Impianti Industriali: Negli impianti industriali di grandi dimensioni, questi relè proteggono le apparecchiature critiche dai guasti a terra, assicurando la continuità della produzione.

3. Tipi principali

A seconda dell'applicazione e dei requisiti tecnici, i relè di sovracorrente per guasto a terra possono essere categorizzati in diversi tipi:

• Relè Istantanei: Utilizzati per una risposta rapida ai guasti a terra gravi, attivando azioni di spegnimento entro pochi millisecondi.

• Relè a Tempo Definito: Presentano un ritardo temporale che può essere impostato in base alla gravità del guasto, adatti per gestire guasti di varie intensità.

• Relè a Tempo Inverso: Il tempo di operazione è inversamente proporzionale alla corrente di guasto; maggiore è la corrente di guasto, minore è il tempo di operazione, rendendoli ideali per applicazioni che richiedono caratteristiche di protezione flessibili.

4. Meccanismo di protezione

I relè di sovracorrente per guasto a terra lavorano tipicamente in combinazione con interruttori o altri dispositivi di commutazione per formare un meccanismo di protezione completo. I passaggi fondamentali sono i seguenti:

• Rilevamento del Guasto: Il relè monitora continuamente la corrente nel sistema elettrico e calcola la corrente di sequenza zero.

• Valutazione del Guasto: Se la corrente di sequenza zero rilevata supera la soglia predefinita, il relè lo identifica come un guasto a terra.

• Emissione del Segnale di Spegnimento: Il relè invia un comando di spegnimento all'interruttore per disconnettere il circuito difettoso.

• Registrazione degli Eventi: Il relè ha solitamente una funzione di registrazione degli eventi, registrando dettagli come l'ora e il valore della corrente del guasto per analisi e manutenzione successive.

5. Vantaggi

• Maggior Sicurezza: Rilevando e isolando rapidamente i guasti a terra, si prevencono archi elettrici, incendi e altri potenziali pericoli.

• Riduzione dei Danni agli Impianti: La disconnessione tempestiva del circuito difettoso evita danni agli impianti dovuti a correnti elevate prolungate.

• Miglior Continuità del Fornitura Energetica: Isolando solo l'area interessata, l'impatto sul sistema elettrico complessivo è minimizzato, limitando l'estensione degli interventi.

6. Standard e Regolamenti Comuni

Per garantire la sicurezza e l'affidabilità dei relè di sovracorrente per guasto a terra, progettazione e applicazione seguono generalmente standard internazionali e nazionali rilevanti, come:

• IEC 60255: Standard pubblicati dalla Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) per i relè.

• ANSI C37.90: Standard pubblicati dall'American National Standards Institute (ANSI) per la protezione tramite relè.

Riepilogo

Un relè di sovracorrente per guasto a terra è un dispositivo di protezione essenziale nei sistemi elettrici, specificamente progettato per rilevare e isolare i guasti a terra, assicurando l'operatività sicura del sistema. Monitora le correnti di sequenza zero per identificare i guasti e prende rapidamente misure per disconnettere il circuito difettoso, proteggendo sia gli impianti che il personale.