Schema di implementazione per l'installazione di parafulmini o trasformatori di tensione nelle unità principali ad anello a isolamento a gas

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In base al tipo di isolamento, le unità a anello (RMU) possono essere categorizzate come isolate a gas o a aria. Le prime installano i componenti del circuito primario in un involucro metallico sigillato riempito con gas a bassa pressione (principalmente SF₆ o gas misti) come mezzo isolante, utilizzando terminali di cavo per le linee in entrata e in uscita. Grazie all'eccellente isolamento, alle dimensioni compatte e alla progettazione modulare, sono ampiamente utilizzate nelle sottostazioni di distribuzione esterne a 10kV e nelle stazioni trasformatori prefabbricate. Tuttavia, la loro natura completamente isolata e compatta limita l'applicabilità in alcune tipiche disposizioni delle sottostazioni.

1 Problemi con le RMU isolate a gas

Figura 1 illustra una tipica configurazione di sottostazione di distribuzione, dove il quadro combinato interruttore di carico-fusibile richiede un parafulmine, e il quadro del trasformatore di tensione (VT) richiede due VT in resina fusa da 10/0.1/0.22kV. Se i progetti selezionano RMU isolate a gas come lo Schneider RM6 o l'ABB Safenng, i requisiti di progettazione non possono essere pienamente soddisfatti.

1.1 Difficoltà nell'installazione dei parafulmini nei quadri combinati interruttore di carico-fusibile

Per i quadri di ingresso/uscita dell'interruttore di carico, entrambi i marchi forniscono spazio sufficiente nel compartimento dei cavi con guaine di Tipo C (conformi a IEC 60137), permettendo l'installazione di accessori a cavo T e parafulmini a inserimento. Nei quadri combinati interruttore di carico-fusibile:

Safenng: i fusibili montati orizzontalmente (Figura 2) preservano lo spazio per i cavi, consentendo l'installazione di parafulmini a inserimento.
RM6: i fusibili montati verticalmente (Figura 3) occupano lo spazio per i cavi, con guaine di Tipo A che limitano gli accessori a tipi a gomito/dritti. Non esiste spazio per parafulmini a inserimento, e non sono disponibili sul mercato parafulmini compatibili con accessori a gomito/dritti.

1.2 Difficoltà nell'installazione dei VT nei quadri VT

I quadri VT standard richiedono tre unità di fusibili ad alta tensione e due VT monofase in configurazione V (doppia avvolgente, 10/0.1kV per la misurazione, 10/0.22kV per l'alimentazione; ≥1000VA in uscita secondaria). Le RMU isolate a aria (ad esempio, la Schneider SM6) offrono ampio spazio (500×840×950mm). In confronto, le RMU isolate a gas presentano compartimenti per i cavi compatti (~400×350×700mm), insufficienti per i cavi, le connessioni, i fusibili esposti, i VT o il distacco fase-fase/terra di 125mm.

I produttori aggiungono tipicamente un quadro vuoto accanto al quadro dell'interruttore di carico per ospitare i VT e i fusibili, collegandoli tramite cavi. Tuttavia, ciò compromette:

La sicurezza durante la manutenzione dei VT a causa della mancanza di interlock meccanici.
La compattezza ed estetica delle stazioni esterne.

2 Soluzioni per l'installazione dei parafulmini

2.1 Omissione dei parafulmini

Il DL/T 620-1997 Protezione contro sovratensioni e coordinazione dell'isolamento per impianti elettrici a corrente alternata prevede parafulmini per cavi >50m collegati a linee aeree. Per cavi ≤50m, i parafulmini possono essere installati solo su un'estremità. Tuttavia, lo standard non richiede esplicitamente parafulmini sui capi a inserimento dei cavi a 10kV delle RMU isolate a gas.

Gli edifici urbani moderni presentano ampie reti di protezione contro i fulmini, riducendo il rischio di colpi di fulmine. Le connessioni a cavi aerei sono rare nelle città, rendendo improbabili le sovratensioni dirette ai cavi. Le pratiche internazionali (ad esempio, accessori per parafulmini a T) sono spesso omesse nelle aree urbane. Le RMU isolate a gas nella Provincia dello Zhejiang operano affidabilmente per anni senza parafulmini. Pertanto, i parafulmini possono essere omessi per le sottostazioni urbane con RMU isolate a gas.

2.2 Criteri di selezione dei parafulmini

Per le reti suburbane/rurali con cavi aerei >50m, i parafulmini devono essere installati. Per le unità puramente di interruttore di carico, la maggior parte dei prodotti è sufficiente. Per le unità combinato interruttore di carico-fusibile, specificare fusibili disposti orizzontalmente per riservare spazio ai parafulmini, evitando problemi di retrofit.

3 Soluzioni per l'installazione dei trasformatori di tensione

La miniaturizzazione dei quadri VT richiede la risoluzione di problemi di isolamento elettrico e di vincoli spaziali.

3.1 Risoluzione dell'isolamento elettrico

L'utilizzo di fusibili/VT standard dalle RMU isolate a aria nei compartimenti isolate a gas viola gli standard di distanza. La soluzione è l'adozione di componenti conformi all'isolamento, come il JSZV16-10R VT. Caratteristiche includono:

Accessori per cavi stile americano integrati per isolamento completo.
Fusibili sostituibili incorporati ai terminali ad alta tensione.
Tensione nominale: 10/0.1/0.22kV.

Configurazione di cablaggio:

Lato interruttore di carico: accessori a T toccabili stile europeo.
Lato VT: accessori a gomito toccabili stile americano da 20kV (compatibili con fusibili VT).
Figura 4 mostra il VT e gli accessori stile americano.

Tutti i componenti sono completamente isolati e toccabili. Il limite è la dimensione del JSZV16-10R VT (progettato per RMU esterne compatte), che restringe l'uscita a 220V a ≤2×400VA—sufficiente per la ricarica delle batterie DC e l'illuminazione.

3.2 Risoluzione dei vincoli spaziali

Le disposizioni validate confermano la mancanza di spazio per i VT con accessori per cavi. Sono state testate due soluzioni:

Cassetto VT montato in alto: cavi esterni e manutenzione dei VT non sicura (violazione degli interlock).
Base VT montata in basso (implementata):