Terminazione di cavi MV e HV per apparecchiature e connessioni

Problemi Generali e Considerazioni nella Terminazione Elettrica

Quando si tratta di terminare le connessioni elettriche in armadiari interni, motori elettrici, trasformatori di potenza, trasformatori strumentali e altre attrezzature a media (MV, dove la gamma di tensione è 1 kV<V<60 kV) e alta tensione (HV, con V≥60 kV), emergono diverse sfide. Questi problemi spesso derivano dalla complessità dei disegni di terminazione, specialmente quelli relativi agli armadiari. Per affrontare efficacemente queste preoccupazioni, una stretta collaborazione con il produttore dell'attrezzatura non è solo consigliabile, ma essenziale.

Fattori da Considerare nella Terminazione delle Macchine Elettriche e nelle Transizioni da Cavo Sotterraneo a Cavo Aereo

Fattori nella Terminazione delle Macchine Elettriche

Nella terminazione delle macchine elettriche, un insieme completo di fattori deve essere attentamente considerato per garantire un funzionamento sicuro, affidabile ed efficiente:

• Bus e Strutture di Supporto: Il disegno, il materiale e la resistenza dei busbar e delle loro strutture di supporto sono cruciali. Devono resistere alle correnti elettriche, agli sforzi meccanici e alle forze di cortocircuito potenziali, mantenendo l'allineamento e la stabilità appropriati.

• Struttura di Isolamento degli Interruttori: L'integrità dell'isolamento all'interno degli interruttori è vitale per prevenire i guasti elettrici. Deve essere in grado di resistere alla tensione nominale, alle sovratensioni transitorie e alle condizioni ambientali senza fallire.

• Analisi PD (Discharge Parziale): La conduzione di un'analisi di scariche parziali aiuta a rilevare i primi segni di degradazione dell'isolamento. Le scariche parziali possono indicare potenziali debolezze nel sistema di isolamento, che, se lasciate inasprite, potrebbero portare a guasti catastrofici.

• Materiale di Isolamento: La scelta del materiale di isolamento, che sia olio, esaoxifluoruro di zolfo (SF6) o vuoto, ha un impatto significativo sulle prestazioni. Ogni materiale ha i suoi vantaggi e limiti in termini di forza d'isolamento, capacità di spegnimento dell'arco, impatto ambientale e requisiti di manutenzione.

• Condizione del Sistema di Incastro: Il sistema di incastro, che fissa i componenti al loro posto, deve essere in buone condizioni. Un sistema di incastro difettoso può portare a connessioni allentate, aumento della resistenza elettrica e potenziale surriscaldamento.

• Tipo di Gas di Raffreddamento: Per le macchine che si basano su sistemi di raffreddamento a gas, il tipo di gas utilizzato influenza la dissipazione del calore e le prestazioni generali. Diversi gas hanno diverse conducibilità termiche e capacità di trasporto del calore.

• Prossimità dei Componenti a Terra ai Condotto a Alta Tensione: La posizione dei componenti a terra rispetto ai condotti a alta tensione è critica. Una prossimità ravvicinata può aumentare il rischio di fughe elettriche, flashover o interferenze, rendendo necessaria un'isolazione e uno spazionamento adeguati.

Terminazioni per la Transizione da Cavi Sotterranei a Linee Aeree

Le terminazioni per la transizione da cavi sotterranei a linee aeree, comunemente note come terminazioni OH/OG, svolgono un ruolo chiave nelle reti di distribuzione elettrica. Queste terminazioni sono tipicamente progettate per sistemi con tensioni nominali fino a 36 kV. Le loro funzioni principali includono la connessione del sistema di distribuzione a quadri elettrici prefabbricati interni o esterni e la facilitazione del routing dell'energia elettrica, evitando la necessità che le linee aeree attraversino aree urbane.

Le terminazioni OH/OG sono compatibili con cavi isolati a olio-carta e polietilene reticolato (XLPE), che possono essere mononucleati o trinucleati. Sono installate all'esterno e montate su strutture metalliche saldamente ancorate a pali di linea aerea in legno, cemento o metallo, come illustrato nella Figura 1.

Un requisito di sicurezza essenziale per le terminazioni OH/OG è che le loro strutture metalliche debbano essere adeguatamente a terra. Questo aterramento serve a proteggere contro gli shock elettrici, dissipare le correnti di guasto e garantire la sicurezza elettrica generale del sistema.

Requisiti per le Strutture Metalliche OH/OG e l'Installazione dei Cavi, e le Terminazioni a Gomito

Requisiti per le Strutture Metalliche OH/OG e l'Installazione dei Cavi

L'altezza della struttura metallica OH/OG (Aerea/Sotterranea) non è arbitraria; deve aderire strettamente alla distanza minima di isolamento di sicurezza dal suolo come definita dagli standard industriali rilevanti. Questa conformità è cruciale per garantire la sicurezza delle persone, dell'attrezzatura e del sistema elettrico in generale, prevenendo pericoli elettrici come contatti accidentali o arcing al suolo.

Durante l'installazione dei cavi per le terminazioni OH/OG, questi dovrebbero essere posizionati sul lato del palo che si affaccia lontano dal traffico in arrivo. Questa disposizione minimizza il rischio di danni causati dai veicoli, migliorando la affidabilità e la durata dell'infrastruttura elettrica. Inoltre, durante tutto il processo di installazione e dopo che i cavi sono nella loro posizione finale, è imperativo che non siano piegati oltre il raggio di curvatura interno minimo specificato dal produttore. Non rispettare questo requisito può causare danni interni all'isolamento e ai conduttori del cavo, potenzialmente portando a guasti elettrici. In alcuni casi, per assicurare che il raggio di curvatura minimo sia mantenuto, possono essere necessari pali più alti, aggiungendo una considerazione extra nelle fasi di pianificazione e installazione. Inoltre, le terminazioni OH/OG devono essere progettate con misure antiparassitarie. Ciò protegge i cavi dai danni causati dagli animali, che potrebbero altrimenti causare interruzioni di energia e rischi per la sicurezza.

Terminazioni a Gomito

Le terminazioni dei cavi sono comunemente utilizzate per connettere i cavi ai terminali di varie attrezzature, inclusi trasformatori, motori e quadri elettrici prefabbricati. Tuttavia, a causa delle condizioni specifiche dell'installazione elettrica o della natura dei terminali dell'attrezzatura, ci sono situazioni in cui la connessione del cavo ai bushing deve essere sigillata. In tali situazioni, le terminazioni a gomito, come illustrate nella Figura 2, sono la scelta preferita. Queste terminazioni specializzate non solo forniscono una connessione elettrica sicura, ma offrono anche la funzionalità di sigillaggio necessaria, proteggendo il sistema elettrico dagli elementi ambientali e assicurando il suo funzionamento stabile.

Terminazioni a Gomito e la loro Applicazione nelle Unità a Anello Principale (RMUs)

Le terminazioni a gomito svolgono un ruolo cruciale e specializzato, in particolare quando si tratta di connettere i cavi ai bushing delle Unità a Anello Principale (RMUs). Le RMUs sono sistemi di quadri elettrici compatti, autonomi e completamente isolati che tipicamente utilizzano esaoxifluoruro di zolfo (SF6) come mezzo di isolamento. Ampiamente utilizzate nelle reti di distribuzione secondarie, queste unità svolgono un ruolo vitale nella gestione e distribuzione dell'energia elettrica a livello locale.

Uno dei principali aspetti delle RMUs è il loro disegno per la resistenza all'arco interno, che migliora la sicurezza e l'affidabilità del sistema elettrico. Le parti vive delle RMUs sono progettate per essere a manutenzione zero, riducendo la necessità di interventi frequenti e minimizzando i tempi di inattività. Inoltre, la loro natura modulare permette un facile espansione sul sito di installazione, consentendo al sistema di adattarsi alle mutevoli esigenze di potenza nel tempo.

Le funzioni di commutazione e protezione all'interno delle RMUs sono realizzate attraverso l'uso di interruttori-disgiuntori in combinazione con fusibili o interruttori. Questa configurazione assicura che il sistema elettrico possa essere isolato in sicurezza, i guasti possano essere rilevati e risolti rapidamente, e l'integrità della rete di distribuzione sia mantenuta.

Le terminazioni a gomito non sono utili solo per connettere i cavi ai bushing delle RMU, ma trovano applicazione anche quando più cavi devono essere collegati allo stesso bushing di attrezzature elettriche. Come illustrato nella Figura 3, queste terminazioni forniscono una soluzione pratica e affidabile per tali connessioni complesse tra cavi e attrezzature, facilitando la distribuzione efficiente dell'energia elettrica mentre mantiene l'integrità e la sicurezza del sistema complessivo.

Giunti e Terminazioni Elastimold

Elastimold è un marchio ben noto che offre una vasta gamma di attrezzature e accessori per lo splicing e la terminazione dei cavi, progettati per tensioni nominali fino a 36 kV.

Le terminazioni Elastimold sono disponibili in versioni monoblocco e modulari. Questi modelli versatili sono adatti a varie applicazioni, incluse la transizione da cavi sotterranei a conduttori aerei nudi, connessioni a equipaggiamenti live-front e connessioni a gomito, rendendole adattabili per uso sia interno che esterno. Possono essere integrate in modo semplice in quadri elettrici ad alta tensione isolati a olio, SF6 e aria, nonché in trasformatori, motori e condensatori.

I disegni dei prodotti Elastimold incorporano materiali isolanti avanzati in silicone. Questi materiali forniscono una resistenza essenziale al creep, alle scariche elettriche, all'invecchiamento e alla contaminazione, assicurando un funzionamento affidabile anche nelle condizioni più difficili. La natura compatta e leggera delle unità Elastimold consente un'installazione facile in spazi ristretti e permette applicazioni a sospensione libera.

Gli apparecchi Elastimold sono anche certificati ATEX. ATEX, derivato dal titolo francese della direttiva 94/9/EC (Commissione Europea) "Appareils destinés à être utilisés en ATmosphères Explosibles" (Attrezzature destinate a essere installate in atmosfere esplosive), questi bushing ad alta tensione sono adatti per l'uso all'interno di quadri elettrici isolati a olio o aria e trasformatori in aree pericolose, come quelle presenti nell'industria petrolifera, del gas e petrochimica. La produzione degli apparecchi Elastimold aderisce agli standard internazionali stabiliti dall'IEC (International Electrotechnical Commission), ANSI/IEEE (American National Standards Institute/Institute of Electrical and Electronics Engineers) e CENELEC (Comitato Europeo per la Normalizzazione Elettrotecnica).

Elastimold offre diversi dispositivi specializzati per applicazioni specifiche:

• Connettori Separabili a Gomito e Accessori: Sono connettori a interruzione di carico che forniscono un modo conveniente per connettere e disconnettere cavi e attrezzature nei sistemi di distribuzione di energia. I gomiti a interruzione di carico sono progettati per operazioni energizzate utilizzando strumenti standard a caldo, consentendo operazioni di connessione/disconnessione sotto carico e fornendo un disconnettore visibile. I componenti possono essere isolati utilizzando cappucci, tappi e bushing di parcheggio isolati.

• Parafoudres Varistori di Ossido Metallico (MOV): Questi parafoudres sono completamente schermati e completamente sommersibili, progettati per la protezione contro sovratensioni. Presentano interfacce di connettore separabile da 200 A per un facile accoppiamento con altri accessori Elastimold. I parafoudres Elastimold offrono protezione ad alta tensione contro fulmini e sovratensioni di commutazione per trasformatori, cavi, attrezzature e altri componenti tipicamente presenti in sistemi di distribuzione di energia sotterranea. Un posizionamento appropriato, una selezione della tensione e una coordinazione con i parafoudres dei pali di risalita possono migliorare significativamente i margini di protezione e minimizzare le sovratensioni dannose. Le applicazioni tipiche includono l'installazione di parafoudres alla fine di un sistema radiale o alle due estremità di un punto aperto in un sistema a anello, con ulteriori parafoudres aggiunti in posizioni strategiche a monte per una protezione ottimale.

• Gomiti Fusi: Combinano fusibili a limitazione di corrente sostituibili per la protezione di corrente nelle terminazioni di cavo OH/OG con interfacce di connettore separabile da 200 A per la compatibilità con altri accessori Elastimold.

Raychem è un altro marchio comunemente riconosciuto nel campo degli attrezzi per lo splicing e la terminazione dei cavi.

Terminazioni per GIS (Sottostazioni Isolate a Gas)

Quando lo spazio disponibile per l'installazione di una sottostazione è limitato o le condizioni ambientali sono estremamente dure, una Sottostazione Isolata a Gas (GIS) è spesso la soluzione preferita. La GIS è un'unità compatta, multi-componente, racchiusa in un involucro metallico a terra. Contiene bus bar, interruttori, isolatori e trasformatori strumentali, con gas esaoxifluoruro di zolfo (SF6) compresso come mezzo di isolamento primario, assicurando un isolamento affidabile fase-terra. Sebbene le GIS siano tipicamente installate all'interno, modelli esterni sono anche disponibili.

Le unità GIS sono dotate di involucri per terminazioni di cavo dove vengono installate le terminazioni dei cavi. Secondo lo Standard IEC 60859, sia gli involucri che le terminazioni dei cavi devono soddisfare specifici requisiti dimensionali per garantire l'intercambiabilità. Le terminazioni dei cavi per GIS sono adatte per cavi isolati a gas, a olio-carta e XLPE e condividono molti componenti con le giunzioni dei cavi precedentemente discusse.

Caratteristiche delle Terminazioni dei Cavi GIS

Le caratteristiche principali delle terminazioni dei cavi GIS includono:

• Morsetto del Cavo: Facilita la connessione tra il conduttore del cavo e la terminazione.

• Corpo della Scatola: Solitamente realizzato in lega di alluminio o materiale simile, fornendo supporto strutturale e protezione.

• Isolatore di Supporto Affidabile: Isolatori in epossido di alta qualità, non tracciabili, offrono eccellenti proprietà meccaniche ed elettriche. Questi isolatori sono compatibili con i sottoprodotti del gas SF6, garantendo una lunga durata della terminazione. Il loro disegno permette anche un'opzionale interruzione dello schermo del cavo.

• Composto di Riempimento: Come olio di trasformatore, olio di polibutene o sostanze simili, che aiutano nell'isolamento e nel rilievo dello stress.

• Cono di Controllo dello Stress con Nastro Fasciante: Gestisce lo stress elettrico all'interfaccia tra l'isolamento del cavo e la terminazione.

• Supporto Rigido del Cavo: Il connettore è bloccato saldamente in posizione da un cappuccio filettato in cima all'isolatore di supporto. Questo disegno assicura che la connessione elettrica tra la GIS e la terminazione non sia soggetta a forze meccaniche provenienti dal cavo.

• Sistema di Sigillatura Positiva: Un sistema di sigillatura a doppio anello "O" viene utilizzato per sigillare il compartimento dell'olio della terminazione dal compartimento SF6 della GIS. Gasket completamente trattenuti sono compressi per prevenire l'ingresso di elementi atmosferici all'interno della terminazione.

• Morsa di Terra: Fornisce una connessione sicura per scopi di aterramento.

La Figura 4 illustra uno schema di una terminazione del cavo GIS. Alcuni modelli disponibili sul mercato non richiedono l'uso di olio, eliminando la necessità di un involucro per l'olio.

Sigillatura, Connessione e Requisiti di Installazione per le Terminazioni dei Cavi GIS

Sistema di Sigillatura

Il sistema di sigillatura delle terminazioni dei cavi GIS è di importanza fondamentale e deve essere progettato con cura. La sua funzione principale è prevenire la fuoriuscita di olio o gas nella GIS. Un sigillo compromesso potrebbe portare a guasti di isolamento, perdita di gas e potenziali rischi per la sicurezza. Garantendo un meccanismo di sigillatura robusto e affidabile, si mantiene l'integrità dell'ambiente GIS e del sistema elettrico complessivo.

Pezzo di Connessione Accoppiabile

Il fornitore GIS è responsabile per la fornitura di un pezzo di connessione accoppiabile specificamente progettato per essere fissato all'estremità del cavo. Questo componente è cruciale per stabilire una connessione sicura ed elettrica tra il cavo e la GIS. Il disegno preciso e la compatibilità del pezzo di connessione accoppiabile sono essenziali per garantire un'integrazione senza soluzione di continuità e un'ottima performance dell'interfaccia cavo-GIS.

Facilità di Isolamento e Test

Per garantire la sicurezza e l'affidabilità del sistema elettrico, devono essere fornite opportune facilità per isolare in sicurezza un cavo di alimentazione. Questa capacità di isolamento è necessaria durante le manutenzioni, le riparazioni o le operazioni di ricerca di guasti. Inoltre, dovrebbero essere previste disposizioni per connettere un cavo di prova ad alta tensione alla GIS o al cavo stesso. Queste facilità di test consentono ispezioni di routine e test diagnostici per valutare la condizione del cavo e della GIS, aiutando a identificare potenziali problemi prima che si trasformino in gravi questioni.

Strumenti e Accessori Richiesti per l'Installazione delle Terminazioni GIS

Per l'installazione di successo delle terminazioni dei cavi GIS, è indispensabile un set specifico di strumenti e accessori appropriati:

• Panduit Pliers: Queste pinze sono specificamente progettate per installare il nastro fasciante intorno al cono di controllo dello stress. L'applicazione accurata del nastro fasciante è cruciale per gestire lo stress elettrico e garantire l'affidabilità a lungo termine della terminazione.

• Pince Circlip: Utilizzate per l'installazione dell'elemento superiore, le pince circlip forniscono la presa e la precisione necessarie per fissare questo importante componente al suo posto.

• Flangia Adattatrice: La flangia adattatrice svolge un ruolo chiave nel facilitare la connessione tra diversi componenti, assicurando un adattamento e un allineamento appropriati all'interno del sistema di terminazione GIS.

• Kit di Rimozione dell'Elemento Superiore: Questo kit è essenziale per le operazioni di manutenzione e riparazione, consentendo la rimozione sicura ed efficiente dell'elemento superiore quando necessario.

• Kit di Ricostruzione: Il kit di ricostruzione contiene tutti i componenti e le parti hardware necessari per rimettere insieme la terminazione dopo la manutenzione o le riparazioni, assicurando che tutte le parti siano sostituite correttamente.

• Kit di Terra: Un kit di terra è vitale per stabilire una connessione elettrica sicura al suolo, che è essenziale per la sicurezza del sistema elettrico e del personale.

• Connessione dello Schermo: La connessione dello schermo assicura il corretto aterramento e schermatura del cavo, riducendo l'interferenza elettromagnetica e migliorando le prestazioni complessive del sistema cavo-GIS.