Progettazione e Applicazione dei Reclosers Ad Alta Tensione: Focusing on 20kV Systems in Indonesia and Vietnam

1. Introduzione

Nell'infrastruttura moderna della rete elettrica, i ricollettori ad alta tensione svolgono un ruolo fondamentale nell'aumentare l'affidabilità ed efficienza dell'erogazione di energia. Questo è particolarmente cruciale in regioni come l'Indonesia, che ha una vasta e complessa rete di distribuzione elettrica che si estende su numerose isole, e il Vietnam, con i suoi sistemi costieri in via di sviluppo. Il livello di tensione di 20kV, che rientra nella fascia medio-alta, è ampiamente adottato nelle reti urbane, nell'approvvigionamento industriale e in alcune linee di trasmissione ad alta tensione, grazie ai suoi vantaggi in termini di efficienza di trasmissione e costo-competitività.

2. Funzione e Importanza dei Ricollettori ad Alta Tensione

Un ricollettore ad alta tensione è un apparato di commutazione intelligente utilizzato per l'automazione della rete di distribuzione elettrica. Ha la capacità "autonoma" di rilevare le correnti di cortocircuito, interromperle entro un determinato tempo e eseguire un numero specifico di ricollegamenti. Quando si verifica un guasto di cortocircuito sulla linea, il ricollettore opera aprendo e ricollegando secondo una sequenza e un intervallo di tempo preimpostati. In caso di guasto permanente, dopo aver completato la sequenza operativa predefinita e se il ricollegamento non riesce, rimarrà bloccato nello stato di apertura, isolando la sezione difettosa. Una volta risolto il guasto, solitamente è necessario un reset manuale per rilasciare il blocco. Per i guasti temporanei, le successive operazioni di apertura e chiusura verranno interrotte non appena un ricollegamento avrà successo, e dopo un certo ritardo, tornerà allo stato iniziale impostato, preparandosi per il prossimo potenziale guasto.

In Indonesia, con la sua grande rete elettrica che copre un'ampia area, i ricollettori ad alta tensione sono essenziali per ripristinare rapidamente l'erogazione di energia dopo i guasti, ridurre il tempo di interruzione del servizio e migliorare l'affidabilità complessiva dell'energia. Analogamente, nelle aree costiere del Vietnam, dove fattori ambientali come umidità e nebbia salina possono rappresentare sfide per la rete elettrica, i ricollettori contribuiscono a mantenere un'offerta di energia stabile.

3. Considerazioni Progettuali per i Ricollettori ad Alta Tensione da 20kV
3.1 Progettazione delle Prestazioni Elettriche
3.1.1 Tensione e Corrente Nominali

Per i ricollettori da 20kV, la tensione nominale è progettata per essere di 20kV, in linea con il livello di tensione della rete. La corrente nominale deve essere determinata in base alla corrente effettiva di carico nella sezione della rete elettrica in cui viene installato. Nelle aree industriali dell'Indonesia o del Vietnam con attrezzature ad alta potenza, può essere necessario un ricollettore con una corrente nominale superiore per garantire il funzionamento normale in condizioni di carico pesante.

3.1.2 Capacità di Interruzione dei Guasti

Il ricollettore deve avere una sufficiente capacità di interruzione dei guasti per interrompere correnti di cortocircuito di grande entità. In un sistema da 20kV, le correnti di cortocircuito possono raggiungere diversi kA. La progettazione dovrebbe considerare gli scenari peggiori di cortocircuito nella rete locale, come cortocircuiti trifase vicino alla sorgente di energia. Ad esempio, in una tipica rete di distribuzione industriale da 20kV in Indonesia, la corrente di cortocircuito può essere intorno a 20-30kA, quindi il ricollettore dovrebbe essere progettato per interrompere tali correnti in modo sicuro e affidabile.

3.2 Progettazione Meccanica
3.2.1 Meccanismo di Operazione

Il meccanismo di operazione del ricollettore dovrebbe essere altamente affidabile e in grado di sopportare operazioni frequenti. Sono comunemente utilizzati meccanismi a molla o a magnete permanente. Nelle condizioni ambientali difficili delle aree costiere del Vietnam, potrebbe essere preferibile un meccanismo a magnete permanente ben sigillato e resistente alla corrosione. Può garantire un funzionamento stabile anche in presenza di nebbia salina e alta umidità, riducendo il rischio di guasti meccanici dovuti alla corrosione.

3.2.2 Sistema di Contatti

Il sistema di contatti del ricollettore è cruciale per le sue prestazioni. Vengono selezionati materiali di contatto di alta qualità con buona conducibilità elettrica e proprietà anti-arco. Per i ricollettori da 20kV, vengono spesso utilizzate leghe di rame-tungsteno. Il design dei contatti dovrebbe garantire una buona pressione di contatto per minimizzare la resistenza e prevenire il surriscaldamento durante il funzionamento normale. Inoltre, il sistema di contatti dovrebbe essere in grado di resistere agli archi ad alta energia generati durante le operazioni di interruzione dei guasti, con una lunga durata di vita.

3.3 Progettazione dell'Isolamento
3.3.1 Materiali Isolanti

Nei ricollettori da 20kV, vengono selezionati materiali isolanti appropriati in base all'ambiente operativo. Nel clima tropicale dell'Indonesia con alta umidità, vengono ampiamente utilizzati materiali con eccellenti proprietà isolanti resistenti all'umidità, come la resina epoxidica. L'isolamento basato su resina epoxidica può prevenire efficacemente il cedimento elettrico causato dall'assorbimento di umidità. Nelle aree costiere del Vietnam, considerando l'ulteriore fattore della nebbia salina, possono essere applicate speciali vernici isolanti anti-nebbia salina ai materiali isolanti per ulteriormente migliorarne le prestazioni isolanti.

3.3.2 Struttura Isolante

La struttura isolante del ricollettore è progettata per garantire una sufficiente distanza di isolamento elettrico e resistere alla tensione nominale e alle sovratensioni transitorie. Ad esempio, il design dell'isolamento tra le parti sotto tensione e le parti a massa dovrebbe conformarsi agli standard internazionali e nazionali pertinenti. In Indonesia, il design del ricollettore dovrebbe soddisfare i requisiti dello standard SNI 04-0225, che specifica le distanze minime di isolamento e i livelli di tensione di resistenza per l'attrezzatura elettrica ad alta tensione.

4. Conformità agli Standard: IEC 60068-2-52 e SNI 04-0225
4.1 IEC 60068-2-52

Lo standard IEC 60068-2-52 è rilevante per i ricollettori in termini di prove ambientali. Nelle aree costiere del Vietnam, i ricollettori devono soddisfare i requisiti di questo standard in termini di resistenza alla corrosione da nebbia salina. Questo standard stabilisce metodi di prova specifici e criteri di accettazione per l'attrezzatura esposta a ambienti con nebbia salina. Ad esempio, i ricollettori devono sottoporsi a prove di spruzzo di nebbia salina per un certo periodo, e al termine della prova, le loro prestazioni elettriche e meccaniche dovrebbero ancora soddisfare i requisiti specificati. La conformità a questo standard assicura che i ricollettori possano operare in modo affidabile nell'ambiente costiero difficile del Vietnam.

4.2 SNI 04-0225

In Indonesia, lo standard SNI 04-0225 è di grande importanza per l'attrezzatura elettrica ad alta tensione, inclusi i ricollettori. Questo standard copre aspetti come la sicurezza elettrica, i requisiti di isolamento e le prestazioni meccaniche. I ricollettori progettati per il mercato indonesiano devono conformarsi ai requisiti di prova di resistenza alla tensione specificati in questo standard. Ad esempio, l'isolamento del ricollettore dovrebbe essere in grado di resistere alle prove di tensione AC e DC specificate senza cedere, garantendo la sicurezza del personale e dell'attrezzatura nella rete elettrica.

5. Requisiti Speciali per i Ricollettori in Indonesia e Vietnam

5.1 Indonesia
5.1.1 Rete Elettrica Basata su Isole

La rete elettrica dell'Indonesia è caratterizzata dalla sua vasta estensione su numerose isole. I ricollettori devono essere progettati per un facile installazione e manutenzione in aree isolate. Sono preferibili ricollettori di dimensioni compatte con sistemi di operazione e controllo autonomi. Questi ricollettori possono essere facilmente trasportati sulle isole e installati su pali o in piccole sottostazioni. Inoltre, a causa della capacità di erogazione di energia spesso limitata su alcune isole, i ricollettori dovrebbero essere in grado di operare efficientemente con fonti ausiliarie di energia a bassa potenza.

5.1.2 Clima Tropicale

Il clima tropicale dell'Indonesia, con temperature elevate e umidità durante tutto l'anno, presenta sfide alle prestazioni dei ricollettori. Il design del ricollettore dovrebbe incorporare misure di dissipazione del calore efficaci. Ad esempio, l'utilizzo di materiali termoconduttivi nel contenitore e il design di canali di ventilazione adeguati per prevenire il surriscaldamento dei componenti interni. Inoltre, la scelta dei materiali dovrebbe considerare la loro resistenza alla corrosione dovuta all'umidità per garantire una lunga durata di vita.

5.2 Vietnam (Aree Costiere)
5.2.1 Nebbia Salina e Umidità

Nelle aree costiere del Vietnam, la alta concentrazione di nebbia salina nell'aria e i livelli elevati di umidità sono preoccupazioni principali. I ricollettori devono essere altamente resistenti alla corrosione da nebbia salina. Come menzionato in precedenza, la conformità agli standard come IEC 60068-2-52 è d'aiuto in questo senso. Oltre all'uso di materiali resistenti alla corrosione, il contenitore del ricollettore dovrebbe avere un alto livello di protezione, come un contenitore IP68. Un ricollettore IP68 nelle aree costiere del Vietnam può prevenire l'ingresso di acqua salata e polvere, garantendo un funzionamento affidabile anche nelle condizioni costiere più dure.

5.2.2 Condizioni di Venti Forti e Tempeste

Le aree costiere del Vietnam sono anche soggette a eventi di venti forti e tempeste. I ricollettori dovrebbero essere progettati per resistere a forti venti. Le strutture di installazione devono essere robuste, e il contenitore dovrebbe essere in grado di resistere all'impatto di detriti volanti durante le tempeste. Ad esempio, il ricollettore può essere installato su un palo robusto con cavi di ancoraggio adeguati, e il contenitore dovrebbe essere realizzato con materiali resistenti all'impatto.

6. Conclusione

Il design dei ricollettori ad alta tensione per sistemi da 20kV in Indonesia e Vietnam, in particolare nelle aree costiere del Vietnam, richiede una considerazione accurata di vari fattori. Dalle prestazioni elettriche e meccaniche alla progettazione dell'isolamento, e la conformità agli standard internazionali e nazionali come IEC 60068-2-52 e SNI 04-0225. Soddisfare i requisiti ambientali e della rete elettrica specifici di queste regioni, come la rete elettrica basata su isole e il clima tropicale in Indonesia, e la nebbia salina, l'umidità e le condizioni di venti forti nelle aree costiere del Vietnam, è essenziale per garantire il funzionamento affidabile della rete elettrica. Ricollettori ben progettati possono migliorare significativamente l'affidabilità dell'approvvigionamento di energia, ridurre i tempi di interruzione del servizio e supportare lo sviluppo stabile dell'industria elettrica in queste regioni. Man mano che la domanda di energia in Indonesia e Vietnam continua a crescere, l'innovazione e il miglioramento continuo nel design dei ricollettori saranno cruciali per affrontare le future sfide dell'operazione della rete elettrica.