Sistemi bus per cabine di distribuzione e di trasformazione

Per la trasmissione e la distribuzione dell'energia elettrica vengono utilizzate linee aeree o cavi di potenza con diversi livelli di tensione, la cui scelta si basa su un'analisi degli aspetti tecnici ed economici.

Per garantire un'elevata affidabilità dell'alimentazione, le reti elettriche possono essere più o meno multicatena. Ciò consente, in caso di guasto di singole linee di trasmissione, di continuare a rifornire i consumatori attraverso altre linee.

I punti sulle reti in cui convergono due o più linee sono chiamati punti nodali. In questi punti di giunzione sono sempre installati dispositivi di manovra atti a disconnettere singoli circuiti di linea in caso di guasti o di manutenzione e riparazione.

Sono presenti tutti i dispositivi di commutazione necessari per questo, nonché le apparecchiature di misurazione, controllo, protezione e ausiliari in una sottostazione di distribuzione.

Se, oltre a questi dispositivi, nella sottostazione di distribuzione sono installati dei trasformatori per modificare comunque il livello, tale sottostazione viene chiamata sottostazione.

Le cabine di distribuzione sono dotate dei seguenti elementi strutturali principali:

• Shina;
• Sezionatore;
• Interruttore di alimentazione;
• convertitori di corrente e tensione;
• limitatore di sovracorrente;
• Sezionatore di terra;
• Forse: trasformatore.

Le sottostazioni sono dotate di assiemi e componenti con caratteristiche tecniche che soddisfano i requisiti e gli eventuali carichi meccanici ed elettrici.

Poiché le sottostazioni moderne sono principalmente controllate da remoto, sono dotate di ulteriori dispositivi di monitoraggio e controllo. Inoltre, le sottostazioni sono dotate di dispositivi di misurazione e misurazione dell'elettricità fornita ai consumatori, nonché di dispositivi di protezione contro le sovratensioni.

L'elemento principale della sottostazione di distribuzione è la sbarra. Di norma, sembra una linea aerea corta. Per correnti molto elevate, viene posato in un tubo raffreddato ad olio internamente.

Esistono diversi tipi di disposizione del bus e la scelta di una particolare disposizione dipende da vari fattori come la tensione del sistema, la posizione della sottostazione nel sistema, l'affidabilità dell'alimentazione, la flessibilità e il costo.

Da un punto di vista fisico, il bus è il nodo della rete. A questo punto iniziano e finiscono righe separate, che in questo contesto vengono chiamate alimentatori.

Gli alimentatori possono essere accesi e spenti utilizzando gli interruttori. Poiché questi interruttori portano corrente di esercizio e, in caso di malfunzionamento, corrente di emergenza, vengono chiamati interruttori di potenza.

Moderni interruttori di alimentazione ad alta tensione fino a 380 kV sono in grado di accendere/spegnere in modo affidabile e senza danni correnti fino a 80 kA. Gli interruttori di alimentazione richiedono una manutenzione regolare.

Per garantire la sicurezza di tale lavoro, gli interruttori automatici sono dotati del cosiddetto sezionatori… A differenza degli interruttori di alimentazione, i sezionatori possono essere accesi / spenti solo nello stato spento, ad es. solo dopo aver aperto i relativi interruttori.

Per evitare manovre errate, i sezionatori e gli interruttori sono reciprocamente interbloccati meccanicamente.

Inoltre, i sezionatori sono progettati per creare un punto di scatto visibile, poiché negli interruttori di potenza questo punto si trova nella camera d'arco ed è nascosto alla vista. Secondo le norme di sicurezza, quando si disconnettono tratti di linee elettriche, il punto di disconnessione deve essere visibile.

Per effettuare le attività di manutenzione sulle sbarre senza interrompere l'alimentazione, la cabina di distribuzione deve essere dotata di almeno due sbarre parallele.

Per aumentare la flessibilità della rete, è possibile collegare singole partenze alle sbarre mediante sezionatori. Inoltre, per aumentare la libertà di azione, la rotaia può essere suddivisa in più sezioni (la cosiddetta sezione longitudinale della rotaia).

Grazie a questi accorgimenti, una grande rete elettrica può essere suddivisa in più sezioni con isolamento galvanico, che limita la quantità di correnti in caso di un possibile cortocircuito.

Le azioni descritte sono generalmente chiamate operazioni di commutazione correttiva e la configurazione ottimale della rete viene determinata in anticipo utilizzando la distribuzione del carico e i programmi di protezione da cortocircuito.

Ottimizzando queste operazioni, è possibile utilizzare tutto il potenziale della rete elettrica senza creare condizioni di lavoro pericolose.

Le sottostazioni di distribuzione e di trasformazione sono suddivise in quadri separati che svolgono funzioni specifiche. Ci sono pannelli di alimentazione, pannelli di alimentazione in uscita e pannelli di connessione.

Il design dei singoli pannelli è solitamente unificato. Negli schemi elettrici i quadri sono sempre rappresentati in forma unipolare. Ciò significa che in schemi di questo tipo, utilizzando simboli standard, vengono rappresentati solo i dispositivi necessari al funzionamento dell'impianto.

Schema schematico dell'alimentatore

Secondo lo schema mostrato in figura, vengono costruiti sia quadri di potenza che quadri con dispositivi di potenza in uscita. Entrambi i sezionatori sono progettati per far scattare l'interruttore insieme ai trasformatori di misura della corrente e della tensione.

Se l'impianto è composto da più bus, il numero di sezionatori di bus deve essere aumentato del numero di volte corrispondente per due bus.

I trasformatori di misura registrano i parametri rilevanti richiesti per i dispositivi di funzionamento, conteggio e protezione.

Un interruttore di messa a terra viene utilizzato per proteggere la linea dagli effetti induttivi e capacitivi delle linee adiacenti durante la manutenzione, nonché per proteggere dai fulmini. A causa della sua funzione, il sezionatore di terra è talvolta chiamato sezionatore di terra di servizio.

Per disconnettere sezioni più ampie della rete in caso di emergenza o per eseguire lavori di manutenzione necessari, vengono solitamente utilizzati almeno due bus paralleli.

Sistema a doppio binario

Utilizzando l'interruttore di alimentazione della piastra di connessione, entrambi i bus possono essere collegati a un singolo punto di nodo. Questo tipo di connessione è chiamata connessione incrociata. Grazie al collegamento trasversale, le sbarre possono essere sostituite senza interrompere l'alimentazione.

I quadri di potenza e i quadri con dispositivi di alimentazione in uscita, se necessario, possono essere collegati a bus diversi, per cui l'alimentazione non viene interrotta.

Poiché i sezionatori possono essere attivati/disattivati ​​solo nello stato spento, l'interruttore di alimentazione deve essere integrato nel collegamento dei due bus. Se le sbarre sono interconnesse, prima è necessario chiudere entrambi i sezionatori e solo successivamente l'interruttore di alimentazione.

Quando si collegano le sbarre, è necessario intraprendere un'azione appropriata (ad esempio, commutare i commutatori di carico dei trasformatori) per equalizzare i loro potenziali, altrimenti si verificheranno correnti transitorie elevate nelle sbarre quando si collegano le sbarre.

Dopo aver collegato le sbarre, è possibile effettuare qualsiasi connessione e disconnessione delle alimentazioni perché non c'è più alcuna differenza di potenziale nelle sbarre.

È solo necessario assicurarsi che l'altro sezionatore sulla stessa linea si chiuda prima di aprire un sezionatore. In caso contrario, il sezionatore sarà sotto carico quando aperto, il che può causare la distruzione e persino il danneggiamento di altri componenti dell'impianto.I sezionatori sono quindi protetti contro aperture accidentali mediante appositi dispositivi di blocco (elettrici e pneumatici).

Per studiare i processi di base che avvengono in una sottostazione di distribuzione, è possibile assemblare un circuito sperimentale con il quale è possibile eseguire operazioni di commutazione di base.

Stand sperimentale

Rappresentazione schematica dello stand sperimentale

Tale stand sperimentale per lo studio dei sistemi di autobus di distribuzione e sottostazioni di trasformazione (stand laboratorio dell'azienda tedesca Lucas-Nuelle) si trova nel centro risorse "Econtechnopark Volma".

Per una descrizione dell'attrezzatura del laboratorio di apprendimento del Centro risorse, vedere qui - e qui -

Schermata SCADA per Power Lab: doppio bus

L'analisi dei parametri di tensione e corrente viene eseguita utilizzando il software SCADA for power Lab (SO4001-3F). Per ottenere il massimo da un sistema a doppio bus, si consiglia di collegare ogni bus alla propria sorgente di tensione.