Cos'è il quadro ad alta tensione?

I quadri ad alta tensione svolgono un ruolo cruciale nelle reti elettriche e nei sistemi di distribuzione dell'energia ad alta tensione. Garantisce la trasmissione sicura ed efficace dell'energia elettrica offrendo un modo per disconnettere e separare in modo sicuro le apparecchiature elettriche dalla fonte di alimentazione. Scopri di più su questo tipo specifico di quadro qui.

1. La definizione di quadro di alta tensione.

2. L'applicazione per quadri ad alta tensione.

3. I componenti dei quadri di alta tensione.

4. Il principio di funzionamento dei quadri ad alta tensione.

5. Tipologie di quadri di alta tensione

6. Manutenzione dei quadri di alta tensione.

1. La definizione di quadro di alta tensione.

Cos'è il quadro ad alta tensione?Quadri ad alta tensioneè un componente integrale dei sistemi di distribuzione dell'energia che garantisce la distribuzione affidabile e sicura dell'energia elettrica. È specificamente progettato per gestire livelli di alta tensione, rendendolo una parte essenziale delle reti elettriche su larga scala. I componenti principali dei quadri ad alta tensione includono interruttori automatici, interruttori e fusibili, che lavorano insieme per regolare e proteggere il flusso di corrente elettrica. Questi componenti sono progettati per resistere a livelli di tensione estremi e funzionare in modo efficiente in condizioni di alta pressione.

I quadri ad alta tensione funzionano all'intersezione di diversi componenti elettrici essenziali, come interruttori, fusibili, trasformatori, relè e sezionatori. Questi componenti lavorano in tandem, ciascuno con un ruolo unico, per facilitare la distribuzione efficiente e sicura dell'energia elettrica nelle reti che operano a tensioni superiori a 36 kV. La loro funzione collaborativa è ciò che rende i quadri ad alta tensione una parte affidabile e integrante dei sistemi di distribuzione dell'energia.

2. L'applicazione per quadri ad alta tensione.

I quadri ad alta tensione sono ampiamente utilizzati in vari settori e ambienti elettrici, poiché sono progettati per gestire livelli di tensione di 36 kV e superiori. Di conseguenza, questi sistemi si trovano comunemente in strutture e installazioni che richiedono distribuzione e controllo dell'energia ad alta tensione.

I quadri vengono utilizzati in vari contesti per scopi diversi. Viene impiegato nelle centrali elettriche per disconnettere in sicurezza generatori e altre apparecchiature dalla rete, nelle reti di trasmissione e distribuzione dell'elettricità per collegare o scollegare sezioni della rete, nelle sottostazioni per collegare o disconnettere trasformatori, banchi di condensatori e altre apparecchiature e in grandi locali industriali e commerciali per collegare o scollegare apparecchiature dall'alimentazione o azionare motori di grandi dimensioni.

La funzione principale dei quadri in questi ambienti è quella di salvaguardare le apparecchiature e il personale dalle conseguenze dannose di guasti ad alta corrente. Inoltre, i quadri ad alta tensione vengono utilizzati per regolare il flusso di elettricità all'interno della rete e per separare le apparecchiature per la manutenzione o la riparazione.

3. I componenti dei quadri di alta tensione.

Per comprendere il funzionamento dei quadri ad alta tensione è essenziale familiarizzare con le sue parti costitutive. Sebbene esistano diversi componenti, ci concentreremo sugli elementi primari. I componenti primari dei quadri AT, presenti sia nella versione da interno che da esterno, sono:

Interruttori

L'interruttore automatico, un componente cruciale nei sistemi di manovra ad alta tensione, è un interruttore elettrico progettato per proteggere automaticamente un circuito da danni dovuti a sovraccarico o cortocircuiti. Il suo design sofisticato gli consente di agire in pochi millisecondi, rimuovendo rapidamente le correnti eccessive e di guasto, salvaguardando così l'intero sistema.

Trasformatori di strumenti

I trasformatori di misura, parte integrante dei sistemi di commutazione ad alta tensione, fungono da strumenti di misurazione essenziali. Composti da trasformatori di corrente (TA) e trasformatori di tensione (TV), la loro funzione principale è quella di abbassare i livelli di corrente e tensione. Questa riduzione consente il monitoraggio sicuro dei flussi del sistema elettrico, l'attivazione di relè di protezione o la trasmissione di segnali di guasto al centro di controllo.

Sezionatori di terra

Il sezionatore di terra, un componente critico per la sicurezza in un sistema di alimentazione, svolge un ruolo fondamentale nel garantire la sicurezza sia del sistema che dei suoi operatori. Ciò si ottiene stabilendo una connessione a terra quando l'isolatore o l'interruttore viene aperto. Questa azione dissipa eventuali cariche elettriche persistenti sulla linea che è stata scollegata dalla fonte di alimentazione, prevenendo così situazioni pericolose.

Trasformatore step-up/down

I componenti più grandi e costosi dei quadri ad alta tensione sono il trasformatore step-up, che aumenta la tensione di un segnale elettrico per un trasporto efficiente su lunghe distanze con una perdita di potenza minima, e il trasformatore step-down, che abbassa la tensione prima di esso raggiunge apparecchiature che non possono sopportare tensioni elevate.

Interruttore di disconnessione

Nei sistemi di commutazione ad alta tensione, i sezionatori fungono da semplici interruttori meccanici che possono interrompere o ristabilire un circuito elettrico. Vengono generalmente utilizzati per collegare o scollegare le apparecchiature dalla fonte di alimentazione, solitamente per lavori di manutenzione o riparazione. Questi componenti vengono anche definiti isolatori.

Relè

Un relè è un interruttore controllato dall'elettricità e può essere utilizzato per attivare o disattivare un circuito. I relè di protezione sono progettati per identificare problemi nell'impianto elettrico e attivare l'interruttore automatico. Questo interruttore isola quindi l'apparecchiatura difettosa dalla fonte di alimentazione e aiuta a estinguere eventuali archi elettrici risultanti.

Sbarre

Le sbarre sono conduttori a bassa impedenza che collegano le apparecchiature elettriche. Nei quadri ad alta tensione, le sbarre collegano gli interruttori automatici ad alta tensione e altri componenti per facilitare la trasmissione di potenza tra diversi punti.

Ondata di arresti

Uno scaricatore di sovratensione è uno strumento che protegge le apparecchiature dai danni dovuti a tensioni elevate improvvise, come fulmini e altre fonti come sovratensioni di commutazione. Gli scaricatori per quadri ad alta tensione funzionano assorbendo l'energia della sovratensione prima che possa danneggiare l'apparecchiatura.

Batterie

Le batterie fungono da fonte di alimentazione secondaria in numerose configurazioni di quadri ad alta tensione per garantire la continuità durante le interruzioni di alimentazione. Forniscono energia sufficiente per sostenere il funzionamento dell'interruttore automatico e di altri elementi ad alta tensione, consentendo una disconnessione sicura dalla fonte di alimentazione principale.

Griglia di messa a terra

Una griglia di terra, costituita da barre o piastre metalliche interrate, viene utilizzata per reindirizzare l'energia elettrica verso terra. Così facendo, salvaguarda le apparecchiature da danni dovuti a fulmini e improvvisi aumenti di tensione.

4. Il principio di funzionamento dei quadri di alta tensione.

Ora che abbiamo acquisito una solida conoscenza dei fondamenti diquadri ad alta tensionee i suoi vari componenti approfondiamo la sua meccanica. Ecco una panoramica sintetica del suo funzionamento.

La funzione principale dei quadri ad alta tensione è quella di fornire un mezzo sicuro e affidabile per la distribuzione dell'elettricità ad alta tensione. Per raggiungere questo obiettivo, vengono utilizzati vari dispositivi per misurare il flusso di potenza, regolarlo e rilevare e isolare i circuiti difettosi dal resto del sistema. Durante il funzionamento di un interruttore del quadro, il trasformatore di corrente o il relè di protezione rileva la corrente ad alta tensione. Attiva l'interruttore automatico che interrompe il flusso di corrente e protegge le apparecchiature elettriche da eventuali danni. Oltre alle funzioni automatiche, alcune operazioni del quadro ad alta tensione possono essere eseguite manualmente, come isolare apparecchiature o linee utilizzando il sezionatore. Il mercato dei quadri ad alta tensione offre una gamma di apparecchiature con meccanismi di monitoraggio per garantire il corretto funzionamento e la manutenzione dell'impianto.

I quadri di comando e di controllo ad alta tensione sono dotati di una serie di sensori e di un pannello di controllo all'avanguardia. I sensori monitorano continuamente il sistema e trasmettono i dati al pannello di controllo per l'elaborazione e l'analisi. Se vengono rilevate anomalie o problemi, la centrale di controllo avvia misure preventive o correttive per garantire il regolare funzionamento del sistema.

5. Tipologie di quadri di alta tensione

I quadri ad alta tensione possono essere sostanzialmente classificati in due categorie: quadri isolati in aria (AIS) equadri isolati in gas(GIS). I quadri AIS si basano sull'aria come mezzo isolante primario, mentre i quadri GIS utilizzano gas, tipicamente esafluoruro di zolfo (SF6), per scopi di isolamento. Ecco uno sguardo più approfondito alle differenze tra i due tipi di quadri ad alta tensione.

Quadro ad alta tensione isolato in aria

I quadri isolati in aria per applicazioni ad alta tensione sono comunemente utilizzati in ambienti esterni, tra cui sottostazioni, centrali elettriche e vari sistemi di distribuzione elettrica. Sebbene questo tipo di quadro sia economico e di semplice manutenzione, è suscettibile a fattori ambientali come polvere, umidità e aria salina, richiedendo una manutenzione più frequente rispetto ai quadri isolati in gas.

Quadri ad alta tensione isolati in gas

I quadri isolati in gas per applicazioni ad alta tensione rappresentano un'alternativa più efficiente in termini di spazio ai quadri isolati in aria. Viene comunemente installato all'interno in aree con spazio sufficiente. Sebbene i quadri isolati in gas possano avere un costo maggiore rispetto ai quadri isolati in aria, offrono vari vantaggi, tra cui dimensioni più ridotte, maggiore affidabilità e minori esigenze di manutenzione.

6. Manutenzione dei quadri di alta tensione

Il funzionamento efficiente di numerosi sistemi elettrici dipende in larga misura dai quadri ad alta tensione. Dopo aver selezionato il tipo più adatto, il passo successivo è installare correttamente l'apparecchiatura. Una volta completata l'installazione, è essenziale attenersi alle linee guida del produttore per la manutenzione per garantire prestazioni e longevità ottimali.

Il rispetto delle linee guida di utilizzo fornite dai produttori è fondamentale per gli utenti dei quadri ad alta tensione. Queste linee guida spesso sono accompagnate da istruzioni di manutenzione e formazione per il personale. Le attività tipiche di manutenzione dei quadri ad alta tensione includono:

Manutenzione preventiva dei quadri AT

Attività di manutenzione programmata perquadri ad alta tensionehanno lo scopo di garantire che l'attrezzatura rimanga in condizioni ottimali. L'obiettivo principale è consentire agli elettricisti di rilevare e risolvere eventuali problemi prima che si aggravino. Il programma di manutenzione comprende:

Le attività di manutenzione includono l'esame accurato dei quadri ad alta tensione per individuare eventuali bulloni allentati, usura e altri potenziali problemi. Anche la pulizia delle parti è fondamentale per evitare l’accumulo di sporco e detriti. Inoltre, i test vengono condotti seguendo rigorosi protocolli di sicurezza e vengono apportate modifiche in base alle condizioni del quadro. Vengono inoltre eseguite calibrazioni per garantire la precisione dei vari componenti.

Manutenzione correttiva dei quadri AT

La manutenzione dei quadri ad alta tensione viene eseguita quando vi sono segni di un problema o quando la manutenzione preventiva suggerisce che un potenziale problema sia all'orizzonte. Questa tipologia di manutenzione comprende le seguenti attività:

Identificare il motivo principale del problema attraverso la risoluzione dei problemi, risolvere eventuali problemi riscontrati durante le riparazioni, sostituire parti gravemente danneggiate e apportare modifiche per migliorare le prestazioni del quadro o risolvere eventuali problemi di progettazione.

In sintesi

I quadri ad alta tensione svolgono un ruolo cruciale in ogni sistema elettrico. Questa guida ha delineato i vari tipi di quadri ad alta tensione e i fattori da considerare nella scelta, installazione e manutenzione dei dispositivi. Grazie a queste conoscenze, puoi garantire che il tuo quadro ad alta tensione sia in grado di fornire energia al tuo sistema elettrico in modo sicuro e affidabile.

Quando si selezionano quadri ad alta tensione per un uso specifico, è fondamentale tenere conto dei requisiti specifici del progetto. Vari fattori, tra cui spese, limitazioni spaziali, esigenze di manutenzione e fattori ambientali, influiranno tutti sulla scelta del quadro più adatto al compito.