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Soluzione con quadro elettrico isolato a gas (GIS) da 145 kV per reti di trasmissione ad alta tensione

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Quadri elettrici (GIS) da 145 kV

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Il quadro elettrico isolato a gas (GIS) da 145 kV è un sistema di commutazione ad alta tensione utilizzato nelle reti di trasmissione della classe 132/138 kV. Utilizza gas SF₆ o gas isolanti alternativi ecocompatibili come mezzo isolante e riunisce le principali apparecchiature ad alta tensione — tra cui interruttori automatici, sezionatori, interruttori di messa a terra, trasformatori di corrente, trasformatori di tensione e sbarre collettrici — all’interno di un involucro metallico sigillato e messo a terra.

Rispetto ai tradizionali quadri isolati ad aria (AIS), il GIS da 145 kV offre una soluzione compatta e altamente affidabile per le sottostazioni di trasmissione in cui lo spazio, le condizioni ambientali e l’affidabilità operativa sono fattori critici.

Funzioni principali
·Commutazione dei circuiti: collega e scollega i circuiti di trasmissione in condizioni operative normali.
·Interruzione dei guasti: elimina le correnti di cortocircuito tramite interruttori ad alta tensione.
·Isolamento elettrico: garantisce un isolamento sicuro delle apparecchiature per la manutenzione.
·Protezione e misurazione: integra trasformatori di corrente (TC) e trasformatori di tensione (TV) per la protezione a relè, la misurazione e il monitoraggio.
·Ottimizzazione della sottostazione: riduce l’area di installazione e migliora l’affidabilità del sistema.

Applicazioni tipiche
·Sottostazioni di trasmissione da 132 kV / 138 kV
·Sottostazioni urbane
·Sottostazioni interrate
·Centrali idroelettriche
·Sottostazioni eoliche e solari
·Stazioni di ricezione di energia industriale
·Sottostazioni di trazione ferroviaria
·Ambienti costieri e inquinati
·Impianti ad alta tensione con spazio limitato

Specifiche tecniche tipiche
·Tensione nominale: 145 kV
·Tensione massima del sistema: 145 kV
·Frequenza nominale: 50 Hz / 60 Hz
·Corrente nominale: 1250 A – 4000 A
·Corrente di tenuta di breve durata: 31,5 kA – 50 kA
·Corrente di tenuta di picco: 80 kA – 125 kA
·Tensione di tenuta all’impulso di fulmine: fino a 650 kV
·Tensione di tenuta alla frequenza industriale: fino a 275 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 sigillati a tenuta di gas

Componenti principali
1.) Sbarra collettrice isolata a gas
·Trasferisce la potenza tra le celle GIS
·Completamente racchiusa in alloggiamenti metallici messi a terra
·Garantisce un collegamento compatto e affidabile
2.) Interruttore di alta tensione
·Interrompe le correnti di carico e di guasto
·Utilizza una tecnologia di estinzione dell’arco ad alte prestazioni
·Controllato da sistemi di protezione e automazione
3.) Sezionatore (DS)
·Garantisce l’isolamento elettrico visibile
·Consente di eseguire lavori di manutenzione in sicurezza
4.) Interruttore di messa a terra (ES)
·Mette a terra le sezioni isolate
·Garantisce la sicurezza dell’operatore durante la manutenzione
5.) Trasformatore di corrente (CT)
·Utilizzato per:
·Protezione a distanza
·Protezione differenziale
·Protezione da sovracorrente
·Misurazione dell’energia
6.) Trasformatore di tensione (VT)
·Fornisce segnali di tensione per:
·Relè di protezione
·Sistemi di misurazione
·Sincronizzazione
·Monitoraggio SCADA
7.) Compartimenti a gas
·Suddividono le apparecchiature GIS in sezioni isolate
·Riducono la perdita di gas durante la manutenzione
·Migliorano la disponibilità del sistema

Principio di funzionamento
Funzionamento normale
·I conduttori sono racchiusi all’interno di compartimenti a gas sigillati.
·Il gas ad alta rigidità dielettrica garantisce l’isolamento tra le parti sotto tensione e l’involucro messo a terra.
·L’energia elettrica fluisce attraverso le sbarre collettrici GIS e le apparecchiature di commutazione.
Funzionamento in caso di guasto
·Il sistema di protezione rileva una corrente anomala.
·L’interruttore automatico riceve un segnale di sgancio.
·L’arco viene estinto all’interno della camera dell’interruttore.
·La sezione in guasto viene isolata tramite sezionatori.
·Gli interruttori di messa a terra scaricano e mettono a terra le apparecchiature isolate.

Vantaggi
·Estremamente compatto rispetto agli AIS
·Eccellenti prestazioni di isolamento
·Elevata affidabilità in ambienti difficili
·Bassa sensibilità all’inquinamento, alla polvere e all’umidità
·Ingombro ridotto della sottostazione
·Minori requisiti di manutenzione
·Maggiore sicurezza per gli operatori
·Lunga durata
·Adatto a sottostazioni interne, sotterranee e costiere

Configurazioni tipiche dei GIS
GIS a barra collettrice singola
·Semplice ed economico
·Utilizzato per sottostazioni standard
GIS a doppia barra collettrice
·Offre flessibilità operativa
·Consente il trasferimento del carico e le commutazioni di manutenzione
GIS ad anello
·Migliora la continuità dell’alimentazione
·Utilizzato in importanti reti di distribuzione
GIS «Breaker-and-a-Half»
·Utilizzato in sottostazioni di trasmissione critiche
·Garantisce elevata affidabilità e flessibilità operativa

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

Applicazioni tipiche per settore
·Aziende elettriche: sottostazioni di trasmissione a 132/138 kV
·Energie rinnovabili: connessione alla rete di grandi impianti eolici e solari
·Energia idroelettrica: sottostazioni di elevazione di tensione per generatori
·Impianti industriali: sottostazioni di ricezione ad alta tensione
·Ferrovie: sottostazioni di alimentazione per la trazione
·Infrastrutture urbane: sottostazioni interne compatte
·Petrolio e gas: sistemi elettrici ad alta tensione affidabili

Caratteristiche principali
·Tensione nominale 145 kV
·Progettato per sistemi di trasmissione a 132/138 kV
·Struttura in involucro metallico con isolamento a gas
·Moduli integrati CB, CT, VT, DS ed ES
·Ingombro ridotto rispetto agli AIS
·Elevata rigidità dielettrica e affidabilità dell’isolamento
·Eccellente resistenza alle condizioni ambientali
·Bassa necessità di manutenzione
·Elevata sicurezza operativa e disponibilità
·Adatte alle sottostazioni digitali e intelligenti
·Conformi alle norme IEC 62271 e IEEE C37.122