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Quadro di commutazione ibrido isolato a gas (HGIS) da 145 kV: una soluzione compatta isolata a gas

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Quadri elettrici (HGIS) da 145 kV

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1. Descrizione generale

Il quadro di commutazione ibrido isolato a gas (HGIS) da 145 kV è un sistema di commutazione ad altissima tensione che combina i vantaggi dei quadri di commutazione isolati a gas (GIS) e dei quadri di commutazione isolati ad aria (AIS). Integra i principali componenti di commutazione e protezione in moduli compatti isolati a gas, consentendo al contempo collegamenti esterni tramite apparecchiature convenzionali isolate ad aria.

La classe HGIS da 145 kV è ampiamente utilizzata nelle reti di trasmissione da 132 kV/138 kV, fornendo una soluzione compatta, affidabile ed economica per le sottostazioni in cui non è richiesta l’installazione completa di un sistema GIS.

2. Specifiche tecniche tipiche
·Tipo di apparecchiatura: Quadro di commutazione ibrido isolato a gas (HGIS)
·Tensione nominale: 145 kV
·Classe di tensione del sistema: 132 / 138 kV
·Frequenza nominale: 50 / 60 Hz
·Corrente nominale: 2000 / 3150 / 4000 A
·Corrente di tenuta a breve termine: 31,5 / 40 / 50 kA (3 s)
·Corrente di interruzione in cortocircuito: 31,5–50 kA
·Corrente di tenuta di picco: 80–125 kAp
·Tensione di tenuta a frequenza industriale: circa 275 kV
·Tensione di tenuta all’impulso di fulmine (BIL): 650 kVp
·Mezzo isolante: SF6 / gas isolante alternativo
·Tipo di interruttore: SF6 o interruttore a vuoto
·Installazione: all’aperto / in sala GIS al coperto
·Tipo di involucro: compartimenti a gas con involucro metallico

3. Componenti principali

1.) Interruttore isolato a gas
·L’interruttore è installato all’interno di un compartimento a gas sigillato.
Funzioni:
·Interrompe i guasti da cortocircuito
·Controlla la commutazione delle linee di trasmissione
·Protegge trasformatori e generatori
Caratteristiche tipiche:
·Elevata capacità di interruzione
·Funzionamento rapido
·Lunga durata meccanica
·Bassa manutenzione
Tecnologie disponibili:
·Interruttore SF6
·Interruttore con interruttore a vuoto

2.) Sezionatori isolati a gas
Funzioni:
·Forniscono isolamento elettrico
·Consentono una manutenzione sicura
·Supportano le operazioni di trasferimento dei bus
Vantaggi:
·Design compatto
·Funzionamento affidabile
·Ridotto impatto ambientale

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

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

5.) Trasformatori di tensione (VT/CVT)
Forniscono la misurazione della tensione per:
·Relè di protezione
·Sistemi di misurazione
·Sincronizzazione
·Sistemi di controllo

6.) Sezione di collegamento isolata in aria
L’HGIS mantiene le interfacce AIS per:
·Linee di trasmissione aeree
·Trasformatori di potenza
·Terminazioni dei cavi
·Barre collettrici esterne

Questa configurazione ibrida semplifica i lavori di espansione e di retrofit.

4. Vantaggi dell’HGIS da 145 kV
* Layout compatto
·Richiede meno spazio rispetto all’AIS convenzionale
·Adatto a sottostazioni con spazio limitato
* Elevata affidabilità
Le parti isolate a gas sono protette da:
·Polvere
·Umidità
·Inquinamento
·Contaminazione salina
* Conveniente
Rispetto al sistema GIS completo:
·Costo delle apparecchiature inferiore
·Volume di gas ridotto
·Installazione più semplice
* Adatto al retrofit
· Può sostituire o potenziare le celle AIS mantenendo l’infrastruttura esistente.
* Manutenzione ridotta
· Componenti primari sigillati
· Prestazioni di isolamento stabili
· Minore necessità di pulizia e ispezione

5. Applicazioni tipiche
L’HGIS da 145 kV viene comunemente installato in:
· Sottostazioni di trasmissione da 132 kV
· Centrali di generazione elettrica
· Centrali idroelettriche
· Sottostazioni eoliche e solari
· Reti elettriche industriali
· Progetti di potenziamento della rete urbana
· Sistemi di alimentazione elettrica ferroviaria
· Aggiornamenti di sottostazioni AIS esistenti

6. Schemi di configurazione tipici
Singola sbarra collettrice
· Semplice ed economico
· Adatto a sottostazioni di piccole dimensioni
Doppia sbarra collettrice
·Offre flessibilità operativa
·Consente la manutenzione senza interruzione totale dell’alimentazione
Sbarra ad anello
·Migliora l’affidabilità del sistema
“Interruttore e mezzo”
·Utilizzato per sottostazioni 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 145 kV è una soluzione di commutazione ad altissima tensione della classe 132 kV che combina la compattezza dei sistemi GIS con la flessibilità dei sistemi AIS. Supporta tipicamente una corrente nominale compresa tra 2000 e 4000 A e una capacità di interruzione di cortocircuito compresa tra 31,5 e 50 kA, rendendolo adatto a sottostazioni di trasmissione, progetti di energia rinnovabile e all’ammodernamento di sottostazioni esistenti che richiedono elevata affidabilità con costi e ingombro ottimizzati.