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Quadri di commutazione isolati a gas (GIS) da 72,5 kV per la commutazione dei circuiti

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Quadri elettrici (GIS) da 72,5 kV

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Il quadro elettrico isolato a gas (GIS) da 72,5 kV è un sistema compatto di quadri elettrici ad alta tensione che utilizza gas isolante (solitamente SF₆ o moderni gas alternativi) per garantire l’isolamento elettrico e l’interruzione dell’arco nelle sottostazioni. Integra le principali apparecchiature primarie, quali interruttori automatici, sezionatori, interruttori di messa a terra, trasformatori di corrente, trasformatori di tensione e sbarre collettrici, all’interno di compartimenti a gas sigillati.

Il GIS è ampiamente utilizzato laddove sono richieste elevata affidabilità, dimensioni compatte e tutela ambientale, in particolare nelle sottostazioni urbane, negli impianti industriali e nelle reti di raccolta di energia rinnovabile.

Funzioni principali
·Commutazione dei circuiti: interrompe le correnti di carico normali e le correnti di guasto tramite interruttori automatici ad alta tensione.
·Isolamento elettrico: garantisce un isolamento affidabile tra i conduttori sotto tensione e gli involucri messi a terra.
·Controllo della distribuzione dell’energia: consente il collegamento, lo scollegamento e la sezionatura in sicurezza delle reti elettriche.
·Integrazione delle protezioni: opera in combinazione con i relè di protezione per eliminare rapidamente i guasti.
·Ottimizzazione dello spazio: riduce l’ingombro della sottostazione rispetto ai tradizionali AIS (quadri isolati ad aria).

Applicazioni tipiche
·Sottostazioni urbane
·Sottostazioni interrate
·Sottostazioni di trasmissione delle utility
·Centrali elettriche industriali
·Sottostazioni per energie rinnovabili
·Sottostazioni di trazione ferroviaria
·Sottostazioni di raccolta per impianti idroelettrici e parchi eolici
·Ambienti costieri e inquinati

Specifiche tecniche tipiche
·Tensione nominale: 72,5 kV
·Tensione massima del sistema: 72,5 kV
·Frequenza nominale: 50 Hz / 60 Hz
·Corrente nominale: 1250 A – 3150 A
·Corrente di tenuta di breve durata: 25 kA – 40 kA (tipica)
·Corrente di tenuta di picco: 63 kA – 100 kA (tipica)
·Mezzo di isolamento: gas SF6 / gas alternativo
·Installazione: in involucro interno o esterno
·Tipo di sbarra collettrice: sbarra collettrice singola / doppia
·Grado di protezione: involucro metallico a tenuta di gas

Componenti principali
1.) Sbarra collettrice isolata a gas
·Conduce la potenza tra le celle GIS
·Incapsulata in involucri metallici messi a terra
·Garantisce un collegamento compatto e affidabile
2.) Interruttore automatico (CB)
·Interrompe le correnti di cortocircuito
·Utilizza tipicamente la tecnologia di interruzione a SF6 o sottovuoto
·Garantisce un rapido eliminazione dei guasti
3.) Sezionatore (DS)
·Garantisce l’isolamento elettrico visibile
·Utilizzato durante le operazioni di manutenzione
4.) Interruttore di messa a terra (ES)
·Mette a terra in sicurezza le sezioni isolate
·Garantisce la sicurezza del personale durante la manutenzione
5.) Trasformatore di corrente (CT)
·Fornisce segnali di corrente per:
·Relè di protezione
·Sistemi di misurazione
6.) Trasformatore di tensione (VT/CVT)
·Fornisce segnali di misura della tensione
·Utilizzato per la protezione e il monitoraggio
7.) Compartimenti a gas
·Sezioni separate contenenti gas isolante
·Consentono la manutenzione di singole sezioni senza dover spegnere l’intero GIS

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 potenza fluisce attraverso le sbarre collettrici e i dispositivi di commutazione.
Durante le condizioni di guasto
·Il relè di protezione rileva una corrente anomala.
·L’interruttore automatico riceve il comando di scatto.
·L’interruttore automatico interrompe la corrente di guasto.
·Il sezionatore isola la sezione interessata.
·L’interruttore di messa a terra collega a terra la sezione isolata per la manutenzione.

Vantaggi
·Design molto compatto
·Elevata affidabilità operativa
·Eccellenti prestazioni di isolamento
·Adatto a sottostazioni con spazio limitato
·Bassa sensibilità all’inquinamento e alle condizioni atmosferiche
·Ridotti requisiti di manutenzione
·Elevata sicurezza del personale
·Lunga durata
·Adatto all’installazione in ambienti interni

Configurazioni tipiche dei GIS
1.) GIS a barra collettrice singola
·Disposizione semplice
·Conveniente dal punto di vista economico
·Utilizzato nelle sottostazioni di distribuzione
2.) GIS a doppia barra collettrice
·Offre flessibilità operativa
·Utilizzato in sottostazioni importanti
3.) GIS ad anello
·Migliora l’affidabilità dell’alimentazione
·Utilizzato nelle reti di trasmissione
4.) GIS «Breaker-and-a-Half»
·Utilizzato per sistemi di trasmissione critici

Norme applicabili
·IEC 62271-1 – Apparecchiature di commutazione e controllo ad alta tensione – Specifiche comuni
·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 per tensioni nominali superiori a 52 kV
·IEEE C37.122 – Sottostazioni isolate a gas

Applicazioni tipiche per settore
·Aziende elettriche: sottostazioni di trasmissione e distribuzione a 72,5 kV
·Energie rinnovabili: sottostazioni di connessione alla rete eolica e solare
·Impianti industriali: sottostazioni compatte ad alta tensione
·Ferrovie: sottostazioni di alimentazione di trazione
·Petrolio e gas: sistemi di alimentazione elettrica affidabili
·Infrastrutture urbane: sottostazioni interne e sotterranee

Caratteristiche principali
·Tensione nominale 72,5 kV
·Struttura in involucro metallico con isolamento a gas
·Ingombro ridotto della sottostazione
·Interruttore, CT, VT, DS ed ES integrati
·Elevata rigidità dielettrica
·Eccellente affidabilità in ambienti difficili
·Bassa necessità di manutenzione
·Funzionamento sicuro ed elevata protezione del personale
·Adatta alle moderne sottostazioni per reti intelligenti
·Progettata secondo le norme IEC 62271 e IEEE C37.122