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Quadri di commutazione ibridi isolati a gas (HGIS) da 170 kV: la soluzione ideale per la commutazione primaria

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Quadri elettrici (HGIS) da 170 kV

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1. Descrizione generale

Il quadro di commutazione ibrido isolato a gas (HGIS) da 170 kV è un sistema di commutazione ad altissima tensione che combina il design compatto dei quadri isolati a gas (GIS) con la flessibilità e i costi inferiori dei quadri isolati ad aria (AIS).

Le apparecchiature di commutazione primarie — quali interruttori automatici, sezionatori, interruttori di messa a terra, trasformatori di corrente (CT) e trasformatori di tensione (VT) — sono installate in compartimenti sigillati isolati a gas, mentre i collegamenti esterni, quali sbarre collettrici e interfacce di linea, possono rimanere isolati ad aria.

La classe HGIS da 170 kV viene utilizzata principalmente per sistemi di trasmissione a 154 kV/161 kV e sottostazioni ad alta affidabilità che richiedono un ingombro ridotto e una maggiore tutela ambientale.

2. Specifiche tecniche tipiche
·Tipo di apparecchiatura: Quadro di commutazione ibrido isolato a gas (HGIS)
·Tensione nominale: 170 kV
·Classe di tensione del sistema: 154 / 161 kV
·Frequenza nominale: 50 / 60 Hz
·Corrente nominale: 2000 / 3150 / 4000 A
·Corrente di tenuta a breve tempo: 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 325 kV
·Tensione di tenuta all’impulso di fulmine (BIL): 750 kVp
·Mezzo isolante: SF6 / gas isolante alternativo
·Tipo di interruttore: SF6 o interruttore a vuoto
·Installazione: all’aperto / in edificio GIS al coperto
·Tipo di involucro: compartimenti a gas con involucro metallico

3. Componenti principali

1.) Interruttore ad alta tensione
·L’interruttore è installato all’interno di un compartimento a gas pressurizzato.
Funzioni:
·Interrompe le correnti di guasto
·Esegue operazioni di commutazione
·Protegge le apparecchiature di trasmissione
Caratteristiche tipiche:
·Elevata capacità di interruzione
·Velocità di funzionamento elevata
·Elevata resistenza meccanica
·Bassa necessità di manutenzione
Tecnologie disponibili:
·Interruttore SF6
·Interruttore a vuoto (progetti avanzati)

2.) Sezionatori isolati a gas
Funzioni:
·Isolamento elettrico
·Sicurezza durante la manutenzione
·Operazioni di commutazione delle sbarre collettrici
Caratteristiche:
·Struttura compatta
·Elevata affidabilità dell’isolamento
·Lunga durata

3.) Interruttori di messa a terra
Tipi:
·Interruttore di messa a terra standard per manutenzione
·Interruttore di messa a terra ad alta velocità
Funzioni:
·Mette a terra le apparecchiature isolate
·Elimina la tensione residua
·Garantisce una manutenzione sicura

4.) Trasformatori di corrente (CT)
I CT integrati forniscono:
·Misure di protezione
·Segnali di misurazione
·Rilevamento dei guasti
Applicazioni tipiche:
·Protezione differenziale
·Protezione a distanza
·Protezione da sovracorrente
·Misurazione dell’energia

5.) Trasformatori di tensione (VT/CVT)
Utilizzati per:
·Misurazione della tensione
·Protezione a relè
·Sincronizzazione
·Sistemi di controllo

6.) Interfaccia di connessione AIS
Il design ibrido consente il collegamento con:
·Barre collettrici isolate in aria
·Linee aeree
·Trasformatori di potenza
·Cavi sotterranei

Ciò garantisce un’eccellente compatibilità per i progetti di ampliamento e ammodernamento delle sottostazioni.

4. Vantaggi dell’HGIS da 170 kV
* Ingombro ridotto
·Richiede meno spazio rispetto all’AIS
·Adatto a sottostazioni urbane e industriali
* Elevata resistenza ambientale
I moduli isolati a gas proteggono le apparecchiature da:
·Inquinamento
·Polvere
·Umidità
·Contaminazione salina
* Investimento ridotto rispetto ai GIS
·Meno apparecchiature isolate a gas
·Costi di installazione inferiori
·Costruzione più semplice
* Eccellente capacità di retrofit
Adatto per:
·Sostituzione di impianti AIS
·Ampliamento delle sottostazioni
·Aumenti di capacità
* Elevata affidabilità operativa
·Componenti primari sigillati
·Prestazioni di isolamento stabili
·Frequenza di manutenzione ridotta

5. Applicazioni tipiche
L’HGIS da 170 kV è comunemente utilizzato in:
·Sottostazioni di trasmissione da 154 kV
·Reti di distribuzione da 161 kV
·Centrali idroelettriche
·Sistemi di trasmissione di energia rinnovabile
·Impianti di energia industriale
·Sottostazioni costiere
·Progetti di potenziamento della rete urbana
·Progetti di ammodernamento di impianti AIS esistenti

6. Schemi di configurazione tipici
Singola sbarra collettrice
·Progettazione semplice
·Costo inferiore
·Utilizzata per sottostazioni standard
Doppia sbarra collettrice
·Migliora la flessibilità operativa
·Consente la manutenzione durante il funzionamento
Sbarra ad anello
·Garantisce una maggiore affidabilità dell’alimentazione
“Interruttore e mezzo”
·Utilizzato per reti di trasmissione critiche

7. Norme applicabili
·IEC 62271-1 — Requisiti comuni per gli impianti di commutazione ad alta tensione
·IEC 62271-100 — Interruttori CA 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 170 kV è una soluzione di commutazione ad altissima tensione della classe 154/161 kV che combina l’affidabilità dei sistemi GIS con la flessibilità dei sistemi AIS. In genere supporta correnti nominali continue comprese tra 2000 e 4000 A e una capacità di interruzione di cortocircuito compresa tra 40 e 63 kA, fornendo una soluzione compatta, affidabile ed economica per le moderne sottostazioni di trasmissione, i progetti di energia rinnovabile e le applicazioni di ammodernamento delle sottostazioni.