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I quadri di commutazione isolati a gas (GIS) da 170 kV offrono una soluzione compatta per le sottostazioni

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Quadri elettrici (GIS) da 170 kV

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Il quadro elettrico isolato a gas (GIS) da 170 kV è un sistema di commutazione ad alta tensione progettato per reti di trasmissione della classe 150 kV. Utilizza gas SF₆ o gas isolanti alternativi ecocompatibili come mezzo di isolamento primario e integra apparecchiature di commutazione e protezione ad alta tensione in compartimenti metallici sigillati e messi a terra.

Un GIS da 170 kV incorpora tipicamente interruttori automatici, sezionatori, interruttori di messa a terra, trasformatori di corrente, trasformatori di tensione, scaricatori di sovratensione e sbarre collettrici isolate a gas in una soluzione compatta per sottostazioni.

Funzioni principali
·Commutazione di potenza: controlla la connessione e la disconnessione dei circuiti di trasmissione ad alta tensione.
·Interruzione della corrente di guasto: elimina le correnti di cortocircuito utilizzando interruttori ad alta tensione.
·Isolamento elettrico: garantisce un isolamento sicuro per l’ispezione e la manutenzione.
·Protezione e misurazione: fornisce segnali accurati di corrente e tensione ai relè di protezione e ai sistemi di misurazione.
·Risparmio di spazio: offre un’alternativa compatta alle sottostazioni AIS convenzionali.

Applicazioni tipiche
·Sottostazioni di trasmissione a 154/161 kV
·Sottostazioni della rete elettrica
·Sottostazioni interrate e interne
·Centrali idroelettriche
·Grandi progetti di energia rinnovabile
·Stazioni di ricezione industriali ad alta tensione
·Sottostazioni di trazione ferroviaria
·Sottostazioni costiere e in aree inquinate

Specifiche tecniche tipiche
·Tensione nominale: 170 kV
·Tensione massima del sistema: 170 kV
·Frequenza nominale: 50 Hz / 60 Hz
·Corrente nominale: 1250 A – 4000 A
·Corrente di tenuta di breve durata: 31,5 kA – 63 kA
·Corrente di tenuta di picco: 80 kA – 160 kA
·Tensione di tenuta all’impulso di fulmine: fino a 750 kV
·Tensione di tenuta a frequenza industriale: fino a 325 kV
·Mezzo di isolamento: SF6 / gas alternativo
·Installazione: in involucro per interni o esterni
·Materiale dell’involucro: lega di alluminio / acciaio inossidabile
·Grado di protezione: Compartimenti a gas sigillati

Componenti principali
1.) Sbarra collettrice isolata a gas
·Trasmette la potenza tra le celle GIS
·Completamente racchiusa in un involucro metallico collegato a terra
·Garantisce un collegamento elettrico compatto e affidabile
2.) Interruttore di alta tensione
·Interrompe le correnti normali e di guasto
·Utilizza SF6 o una tecnologia di interruzione avanzata
·Controllato da sistemi di protezione e automazione
3.) Sezionatore (DS)
·Fornisce l’isolamento elettrico dopo l’interruzione del circuito
·Utilizzato per la manutenzione e le commutazioni operative
4.) Interruttore di messa a terra (ES)
·Mette a terra i circuiti isolati
·Garantisce condizioni di manutenzione sicure
5.) Trasformatore di corrente (CT)
·Fornisce segnali per:
·Protezione differenziale
·Protezione a distanza
·Protezione da sovracorrente
·Misurazione dei consumi
6.) Trasformatore di tensione (VT)
·Fornisce segnali di tensione per:
·Relè di protezione
·Sistemi di misurazione
·Sincronizzazione
·Monitoraggio della rete
7.) Scaricatore di sovratensioni
·Protegge le apparecchiature GIS dai fulmini e dalle sovratensioni di commutazione
·Limita le sovratensioni transitorie
8.) Compartimenti a gas
·Suddividono il GIS in sezioni sigillate indipendenti
·Consentono la manutenzione senza spegnimento completo
·Migliorano l’affidabilità del sistema

Principio di funzionamento
Funzionamento normale
·I conduttori ad alta tensione sono racchiusi all’interno di camere metalliche messe a terra.
·Il gas isolante garantisce un’elevata rigidità dielettrica tra le parti sotto tensione e terra.
·La corrente scorre attraverso le sbarre collettrici e i componenti di commutazione racchiusi.
Durante le condizioni di guasto
·Il relè di protezione rileva condizioni anomale.
·L’interruttore automatico riceve un comando di sgancio.
·La corrente di guasto viene interrotta.
·I sezionatori isolano la sezione interessata.
·Gli interruttori di messa a terra scaricano e mettono a terra le apparecchiature isolate.

Vantaggi
·Compatto rispetto agli AIS
·Elevata affidabilità dell’isolamento
·Prestazioni eccellenti in ambienti inquinati e costieri
·Ingombro ridotto della sottostazione
·Elevata disponibilità operativa
·Minori requisiti di manutenzione
·Maggiore sicurezza del personale
·Adatto ad ambienti interni, sotterranei e difficili
·Lunga durata

Configurazioni tipiche dei GIS
GIS a barra collettrice singola
·Disposizione semplice
·Investimento ridotto
·Adatto a sottostazioni standard
GIS a doppia barra collettrice
·Funzionamento flessibile
·Consente la manutenzione senza interruzioni significative
GIS ad anello
·Migliora la continuità dell’alimentazione elettrica
·Utilizzato in punti strategici della rete
GIS «un interruttore e mezzo»
·Configurazione ad alta affidabilità
·Utilizzato in sottostazioni di trasmissione critiche

Norme applicabili
·IEC 62271-1 – Specifiche comuni per apparillaggi di commutazione e controllo ad alta tensione
·IEC 62271-100 – Interruttori automatici in 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 con tensione superiore a 52 kV
·IEEE C37.122 – Sottostazioni isolate a gas

Applicazioni tipiche per settore
·Aziende elettriche: sottostazioni di trasmissione a 154/161 kV
·Energie rinnovabili: integrazione in rete su larga scala di energia eolica e solare
·Energia idroelettrica: sottostazioni di elevazione di tensione dei generatori e di trasmissione
·Impianti industriali: stazioni di ricezione di energia ad alta tensione
·Ferrovie: sottostazioni di trazione ad alta tensione
·Infrastrutture urbane: sottostazioni interne compatte
·Petrolio e gas: sistemi di alimentazione affidabili a livello di trasmissione

Caratteristiche principali
·Tensione nominale 170 kV
·Adatte a sistemi di trasmissione a 150/154/161 kV
·Costruzione in involucro metallico con isolamento a gas
·Interruttori automatici (CB), trasformatori di corrente (CT), trasformatori di tensione (VT), sezionatori (DS), interruttori di sicurezza (ES) e protezione contro le sovratensioni integrati
·Ingombro ridotto rispetto alle AIS
·Elevata rigidità dielettrica
·Eccellente resistenza agli agenti atmosferici
·Bassa manutenzione ed elevata affidabilità
·Adatte alle sottostazioni digitali e alle reti intelligenti
·Progettate in conformità alle norme IEC 62271 e IEEE C37.122