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Quadri di commutazione isolati a gas (GIS) da 245 kV: una soluzione compatta, altamente affidabile e che richiede poca manutenzione per le sottostazioni di trasmissione critiche

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Quadri elettrici (GIS) da 245 kV

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Il quadro elettrico isolato a gas (GIS) da 245 kV è un sistema di commutazione ad altissima tensione progettato per reti di trasmissione della classe 220 kV. Utilizza gas SF6 o gas isolanti alternativi ecocompatibili come mezzo isolante e integra apparecchiature primarie ad alta tensione — tra cui interruttori automatici, sezionatori, interruttori di messa a terra, trasformatori di corrente, trasformatori di tensione, scaricatori di sovratensione e sbarre collettrici isolate a gas — all’interno di involucri metallici sigillati e messi a terra.

Rispetto ai tradizionali impianti di commutazione isolati ad aria (AIS), il GIS da 245 kV offre una soluzione compatta, altamente affidabile e a bassa manutenzione per le sottostazioni di trasmissione critiche.

Funzioni principali
·Commutazione dei circuiti di trasmissione: controlla la connessione e la disconnessione delle linee di trasmissione della classe 220 kV.
·Interruzione della corrente di guasto: interrompe le correnti di cortocircuito tramite interruttori automatici ad alte prestazioni.
·Isolamento elettrico: garantisce un isolamento sicuro per la manutenzione e l’ispezione.
·Protezione e misurazione: integra trasformatori di corrente (TC) e trasformatori di tensione (TV) per la protezione a relè, la misurazione e l’automazione.
·Ottimizzazione dello spazio nella sottostazione: riduce al minimo il fabbisogno di terreno mantenendo un’elevata affidabilità.

Applicazioni tipiche
·Sottostazioni di trasmissione da 220 kV
·Sottostazioni urbane e sotterranee
·Centrali di generazione di energia
·Centrali idroelettriche
·Impianti eolici e solari su larga scala
·Sottostazioni industriali ad alta tensione
·Sistemi di trazione ferroviaria
·Ambienti costieri e fortemente inquinati
·Impianti di trasmissione con spazio limitato

Specifiche tecniche tipiche
·Tensione nominale: 245 kV
·Tensione massima del sistema: 245 kV
·Frequenza nominale: 50 Hz / 60 Hz
·Corrente nominale: 2000 A – 4000 A
·Corrente di tenuta a breve durata: 40 kA – 63 kA
·Corrente di tenuta di picco: 100 kA – 160 kA
·Tensione di tenuta all’impulso di fulmine: fino a 1050 kV
·Tensione di tenuta alla frequenza industriale: fino a 460 kV
·Mezzo isolante: SF6 / gas alternativo
·Installazione: in armadio per interni o esterni
·Materiale dell’armadio: lega di alluminio / acciaio inossidabile
·Grado di protezione: scomparti sigillati a tenuta di gas

Componenti principali
1.) Sbarra collettrice isolata a gas
·Trasferisce la potenza tra le celle GIS
·Completamente racchiusa da involucri metallici messi a terra
·Garantisce un collegamento ad alta tensione compatto e affidabile
2.) Interruttore ad alta tensione
·Interrompe le correnti di esercizio e di guasto
·Utilizza SF6 o una tecnologia di interruzione avanzata
·Garantisce un’eliminazione rapida e affidabile dei guasti
3.) Sezionatore (DS)
·Garantisce l’isolamento elettrico
·Consente operazioni di manutenzione in sicurezza
·Consente configurazioni di commutazione delle sbarre collettrici e delle linee
4.) Interruttore di messa a terra (ES)
·Mette a terra le apparecchiature isolate
·Garantisce la sicurezza dell’operatore durante la manutenzione
5.) Trasformatore di corrente (CT)
·Utilizzato per:
·Protezione delle linee
·Protezione differenziale delle sbarre collettrici
·Protezione a distanza
·Misurazione dell’energia
6.) Trasformatore di tensione (VT/CVT)
·Fornisce segnali di tensione per:
·Relè di protezione
·Sistemi di sincronizzazione
·Apparecchiature di misurazione
·Monitoraggio SCADA
7.) Scaricatore di sovratensioni
·Protegge l’isolamento del GIS da:
·Sovratensioni da fulmini
·Sovratensioni di commutazione
·Disturbi transitori
8.) Compartimenti a gas
·Separano le sezioni GIS in moduli sigillati
·Riducono al minimo la perdita di gas durante la manutenzione
·Migliorano la disponibilità e l’affidabilità

Principio di funzionamento
Funzionamento normale
·I conduttori ad alta tensione operano all’interno di compartimenti metallici sigillati.
·Il gas isolante garantisce la separazione dielettrica tra le parti in tensione e terra.
·L’energia elettrica fluisce attraverso le sbarre collettrici chiuse e le apparecchiature di commutazione.
Funzionamento in caso di guasto
·Il relè di protezione rileva un guasto.
·L’interruttore automatico riceve un comando di sgancio.
·La corrente di guasto viene interrotta.
·I sezionatori isolano il circuito interessato.
·Gli interruttori di messa a terra collegano a terra le apparecchiature isolate per la manutenzione.

Vantaggi
·Estremamente compatto rispetto agli AIS
·Eccellenti prestazioni di isolamento
·Elevata affidabilità e disponibilità
·Resistente all’inquinamento, alla polvere, all’umidità e alla contaminazione salina
·Adatto a sottostazioni urbane e sotterranee
·Ridotti requisiti di manutenzione
·Maggiore sicurezza del personale
·Lunga durata
·Funzionamento affidabile in condizioni ambientali difficili

Configurazioni tipiche dei GIS
GIS a barra collettrice singola
·Configurazione semplice ed economica
·Utilizzato per sottostazioni di trasmissione standard
GIS a doppia barra collettrice
·Offre flessibilità operativa
·Consente la manutenzione con interruzioni ridotte
GIS ad anello
·Migliora l’affidabilità dell’alimentazione
·Utilizzato in nodi importanti della rete
GIS “Breaker-and-a-Half”
·Garantisce elevata affidabilità
·Utilizzato per sottostazioni di trasmissione critiche a 220 kV

Norme applicabili
·IEC 62271-1 – Specifiche comuni per apparillaggi di commutazione e controllo 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
·IEEE C37.122 – Sottostazioni isolate a gas

Applicazioni tipiche per settore
·Servizi elettrici: sottostazioni di trasmissione a 220 kV
·Energie rinnovabili: integrazione in rete di grandi impianti di energia rinnovabile
·Generazione di energia: elevazione di tensione dei generatori e collegamento alla rete di trasmissione
·Impianti industriali: sottostazioni di ricezione ad alta capacità
·Ferrovie: sistemi di alimentazione di trazione ad alta tensione
·Infrastrutture urbane: sottostazioni sotterranee e compatte
·Petrolio e gas: sistemi critici di trasmissione di energia

Caratteristiche principali
·Tensione nominale 245 kV
·Progettate per sistemi di trasmissione a 220 kV
·Struttura metallica isolata a gas
·Moduli integrati: interruttori automatici (CB), trasformatori di corrente (CT), trasformatori di tensione (VT), sezionatori (DS), interruttori di sicurezza (ES) e protezione contro le sovratensioni
·Ingombro di installazione ridotto
·Elevata rigidità dielettrica e affidabilità dell’isolamento
·Eccellente resistenza agli agenti atmosferici
·Bassa manutenzione richiesta
·Elevata sicurezza operativa e disponibilità
·Adatto a sottostazioni digitali e per reti intelligenti
·Conforme alle norme IEC 62271 e IEEE C37.122