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Quadro di commutazione ibrido isolato a gas (HGIS) da 245 kV che offre il sistema di commutazione ad alta tensione

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Quadro elettrico (HGIS) da 245 kV

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1. Descrizione generale

Il quadro elettrico ibrido isolato a gas (HGIS) da 245 kV è un sistema di commutazione ad altissima tensione che combina la compattezza e l’affidabilità dei quadri elettrici isolati a gas (GIS) con la flessibilità e i costi di investimento inferiori dei quadri elettrici isolati ad aria (AIS).

In un sistema HGIS da 245 kV, le principali apparecchiature primarie quali interruttori automatici, sezionatori, interruttori di messa a terra, trasformatori di corrente (CT) e i trasformatori di tensione (VT/CVT) sono integrati in moduli isolati a gas, mentre i collegamenti esterni, quali sbarre collettrici, linee aeree e collegamenti ai trasformatori, possono rimanere isolati ad aria.

La classe HGIS da 245 kV trova ampia applicazione nelle reti di trasmissione da 220 kV, nelle grandi sottostazioni, nelle centrali elettriche e nei sistemi di trasmissione di energia rinnovabile.

2. Specifiche tecniche tipiche
·Tipo di apparecchiatura: Quadro elettrico ibrido isolato a gas (HGIS)
·Tensione nominale: 245 kV
·Classe di tensione del sistema: 220 / 230 kV
·Frequenza nominale: 50 / 60 Hz
·Corrente nominale: 2000 / 3150 / 4000 A
·Corrente di tenuta a breve termine: 40 / 50 / 63 kA (3 s)
·Corrente di interruzione in cortocircuito: 40–63 kA
·Corrente di tenuta di picco: 100–160 kAp
·Tensione di tenuta a frequenza industriale: circa 460 kV
·Tensione di tenuta all’impulso di fulmine (BIL): 950 kVp
·Mezzo isolante: SF₆ / gas isolante alternativo
·Tipo di interruttore: interruttore a SF₆ o a vuoto
·Installazione: all’aperto / in sala GIS al coperto
·Tipo di involucro: compartimenti a gas con involucro metallico

3. Componenti principali

1.) Interruttore a gas da 245 kV
·L’interruttore è installato all’interno di un involucro a gas sigillato.
Funzioni:
·Interrompe le correnti di cortocircuito
·Controlla la commutazione delle linee di trasmissione
·Protegge trasformatori e generatori
Caratteristiche:
·Elevata capacità di interruzione
·Funzionamento rapido
·Elevata resistenza meccanica
·Bassi requisiti di manutenzione
Tecnologie disponibili:
·Interruttore SF6
·Interruttore senza SF6
·Interruttore con interruttore a vuoto (applicazioni selezionate)

2.) Sezionatori isolati a gas
Funzioni:
·Garantiscono l’isolamento elettrico
·Consentono una manutenzione sicura
·Supportano le operazioni di trasferimento delle sbarre collettrici
Caratteristiche:
·Design compatto
·Elevata rigidità dielettrica
·Funzionamento meccanico affidabile

3.) Interruttori di messa a terra
Tipi:
·Interruttore di messa a terra per manutenzione
·Interruttore di messa a terra ad alta velocità
Funzioni:
·Mettono a terra le sezioni isolate
·Scaricano le cariche intrappolate
·Migliorano la sicurezza durante la manutenzione

4.) Trasformatore di corrente (CT)
I CT integrati garantiscono:
·Misura di protezione
·Precisione di misurazione
·Rilevamento dei guasti
Applicazioni:
·Protezione differenziale
·Protezione a distanza
·Protezione da sovracorrente
·Misurazione dell’energia

5.) Trasformatore di tensione / Interfaccia per trasformatore di tensione a condensatore
Fornisce segnali di tensione per:
·Relè di protezione
·Sistemi di misurazione
·Sincronizzazione
·Monitoraggio e controllo

6.) Sezione di collegamento AIS
Il design ibrido consente il collegamento a:
·Barre collettrici isolate in aria
·Linee di trasmissione aeree
·Trasformatori di potenza
·Sistemi via cavo

Ciò garantisce un’eccellente flessibilità per le nuove sottostazioni e i progetti di retrofit.

4. Vantaggi dell’HGIS a 245 kV
* Configurazione compatta della sottostazione
·Richiede molto meno spazio rispetto all’AIS convenzionale
·Adatto a siti di trasmissione con spazio limitato
* Elevata affidabilità
I componenti isolati a gas sono protetti da:
·Polvere
·Umidità
·Inquinamento
·Contaminazione salina
* Costo inferiore rispetto ai sistemi GIS completi
· Sezioni isolate a gas ridotte
· Minore complessità di installazione
· Requisiti di ingegneria civile ridotti
* Facilità di adeguamento e ampliamento
Adatto per:
· Aggiornamenti di impianti AIS esistenti
· Ampliamento di sottostazioni
· Sostituzione di apparecchiature obsolete
* Manutenzione ridotta
· Componenti ad alta tensione sigillati
·Prestazioni di isolamento stabili
·Minore esposizione alle condizioni ambientali

5. Applicazioni tipiche
Gli impianti HGIS da 245 kV sono comunemente installati in:
·Sottostazioni di trasmissione da 220 kV
·Grandi centrali elettriche
·Sistemi di trasmissione di energia idroelettrica
·Sottostazioni di esportazione di energia rinnovabile
·Reti elettriche industriali
·Aree costiere e ad alto inquinamento
·Progetti di potenziamento della rete urbana
·Progetti di ammodernamento di impianti AIS esistenti

6. Schemi di configurazione tipici
Barra collettrice singola
·Semplice ed economica
·Utilizzata per sottostazioni di trasmissione standard
Barra collettrice doppia
·Elevata flessibilità operativa
·Consente la manutenzione delle apparecchiature senza interruzione completa dell’alimentazione
Barra ad anello
·Migliora l’affidabilità della rete
“Interruttore e mezzo”
·Utilizzato in importanti nodi di trasmissione a 220 kV

7. Norme applicabili
·IEC 62271-1 — Requisiti comuni per gli impianti di commutazione ad alta tensione
·IEC 62271-100 — Interruttori di corrente alternata ad alta tensione
·IEC 62271-102 — Sezionatori e interruttori di messa a terra
·IEC 62271-203 — Apparecchiature di commutazione in involucro metallico isolate a gas superiori a 52 kV
·Serie IEEE C37 — Norme relative agli impianti di commutazione ad alta tensione

Sintesi
L’impianto di commutazione ibrido isolato a gas (HGIS) da 245 kV è un sistema di commutazione ad altissima tensione della classe 220 kV che combina la compattezza dei sistemi GIS con la flessibilità dei sistemi AIS. In genere offre una capacità di corrente continua compresa tra 2000 e 4000 A e una capacità di interruzione di cortocircuito compresa tra 40 e 63 kA, rendendolo adatto a grandi sottostazioni di trasmissione, all’integrazione delle energie rinnovabili, alle centrali elettriche e a progetti di espansione della rete che richiedono elevata affidabilità.