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Quadri di commutazione isolati a gas (GIS) da 126 kV per reti di trasmissione della classe 110 kV

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Quadri elettrici (GIS) da 126 kV

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Il quadro elettrico isolato a gas (GIS) da 126 kV è un sistema di commutazione ad alta tensione progettato per reti di trasmissione della classe 110 kV. Utilizza gas SF6 o gas isolanti alternativi ecocompatibili come mezzo isolante e integra apparecchiature primarie quali interruttori automatici, sezionatori, interruttori di messa a terra, trasformatori di corrente, trasformatori di tensione e sbarre collettrici in un involucro metallico sigillato.

Rispetto ai tradizionali quadri isolati ad aria (AIS), il GIS da 126 kV offre una soluzione molto più compatta, affidabile e rispettosa dell’ambiente per le sottostazioni di trasmissione.

Funzioni principali
·Commutazione di potenza: esegue la connessione e la disconnessione dei circuiti di trasmissione.
·Interruzione dei guasti: elimina i guasti da cortocircuito tramite interruttori ad alta tensione.
·Isolamento elettrico: garantisce un isolamento sicuro per le operazioni di manutenzione.
·Misurazione e protezione: integra trasformatori di corrente (TC) e trasformatori di tensione (TV) per i sistemi di misurazione e protezione.
·Compattezza della sottostazione: riduce il fabbisogno di spazio e migliora la flessibilità di installazione.

Applicazioni tipiche
·Sottostazioni di trasmissione da 110 kV
·Sottostazioni urbane e sotterranee
·Centrali idroelettriche
·Sottostazioni di connessione alla rete per energia eolica e solare
·Sottostazioni di trasmissione industriali
·Sottostazioni di trazione ferroviaria
·Ambienti costieri e inquinati
·Sottostazioni con spazio limitato

Specifiche tecniche tipiche
·Tensione nominale: 126 kV
·Tensione massima del sistema: 126 kV
·Frequenza nominale: 50 Hz / 60 Hz
·Corrente nominale: 1250 A – 4000 A
·Corrente di tenuta a breve tempo: 31,5 kA – 50 kA (tipica)
·Corrente di tenuta di picco: 80 kA – 125 kA (tipica)
·Mezzo di isolamento: SF6 / gas alternativo
·Installazione: in involucro per uso interno o esterno
·Configurazione delle sbarre collettrici: sbarra singola, doppia sbarra, anello, “interruttore e mezzo”
·Tipo di involucro: compartimenti metallici con messa a terra

Componenti principali
1.) Sbarra collettrice isolata a gas
·Trasferisce la potenza tra i compartimenti GIS
·Racchiusa in compartimenti in alluminio o acciaio messi a terra
·Garantisce un collegamento elettrico compatto e affidabile
2.) Interruttore di alta tensione
·Interrompe le correnti nominali e di guasto
·Utilizza tipicamente la tecnologia di interruzione SF6 o moderne soluzioni di interruzione sottovuoto
·Controllato da sistemi di protezione e controllo
3.) Sezionatore (DS)
·Fornisce l’isolamento elettrico
·Utilizzato per operazioni di manutenzione e commutazione
4.) Interruttore di messa a terra (ES)
·Mette a terra le sezioni isolate
·Garantisce procedure di manutenzione sicure
5.) Trasformatore di corrente (CT)
·Fornisce segnali per:
·Relè di protezione
·Misurazione dei consumi
·Sistemi di monitoraggio
6.) Trasformatore di tensione (VT)
·Fornisce segnali di tensione per:
·Misurazione
·Protezione
·Sincronizzazione
·Sistemi di automazione
7.) Compartimenti a gas
·Separano le sezioni del GIS in unità sigillate indipendenti
·Consentono una manutenzione localizzata
·Riducono l’impatto delle interruzioni di servizio

Principio di funzionamento
Funzionamento normale
·I conduttori ad alta tensione sono racchiusi all’interno di camere metalliche sigillate.
·Il gas isolante mantiene la rigidità dielettrica tra le parti sotto tensione e terra.
·La potenza fluisce attraverso le sbarre collettrici e i dispositivi di commutazione del GIS.
Funzionamento in caso di guasto
·Il relè di protezione rileva la corrente di guasto.
·L’interruttore automatico riceve il comando di sgancio.
·L’interruttore automatico interrompe la corrente di guasto.
·I sezionatori isolano la sezione del circuito.
·Gli interruttori di messa a terra collegano a terra le apparecchiature isolate.

Vantaggi
·Molto compatto rispetto agli AIS
·Eccellente affidabilità dell’isolamento
·Elevata resistenza all’inquinamento, all’umidità e alla polvere
·Adatto per installazioni in ambienti interni e sotterranei
·Elevata disponibilità operativa
·Ridotti requisiti di manutenzione
·Maggiore sicurezza del personale
·Lunga durata
·Adatto per applicazioni in reti intelligenti (smart grid)

Configurazioni tipiche dei GIS
GIS a barra collettrice singola
·Design semplice
·Soluzione economica
·Utilizzato per sottostazioni standard
GIS a doppia sbarra collettrice
·Consente un funzionamento flessibile
·Migliora l’affidabilità del sistema
GIS ad anello
·Fornisce percorsi di alimentazione continui
·Utilizzato in reti importanti
GIS “Breaker-and-a-Half”
·Utilizzato per sottostazioni di trasmissione critiche
·Offre un’elevata flessibilità operativa

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

Applicazioni tipiche per settore
·Aziende elettriche: sottostazioni di trasmissione da 110 kV
·Energie rinnovabili: sottostazioni eoliche e solari
·Energia idroelettrica: sottostazioni di elevazione di tensione dei generatori
·Impianti industriali: sottostazioni di ricezione ad alta tensione
·Ferrovie: sistemi di trasmissione dell’energia di trazione
·Infrastrutture urbane: sottostazioni interne e sotterranee
·Petrolio e gas: sistemi affidabili di alimentazione ad alta tensione

Caratteristiche principali
·Tensione nominale 126 kV
·Progettate per sistemi di trasmissione a 110 kV
·Struttura a involucro metallico con isolamento a gas
·Moduli integrati CB, CT, VT, DS ed ES
·Ingombro di installazione ridotto
·Elevata rigidità dielettrica
·Eccellente resistenza agli agenti atmosferici
·Bassi requisiti di manutenzione
·Elevata affidabilità e sicurezza operativa
·Adatto alle moderne sottostazioni digitali
·Conforme alle norme IEC 62271 e IEEE C37.122