Manovre tipiche in un sistema elettrico

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1 Manovre tipiche in un sistema elettrico In un sistema elettrico per l energia sono necessari dispositivi in grado di: - inserire o disinserire carichi - inserire o disinserire elementi del sistema, per modificare il punto di lavoro o effettuare manutenzione - togliere tempestivamente dal servizio un elemento guasto, evitando sovracorrenti, sovratensioni, instabilità - mettere a terra elementi del sistema prima di accedere ad essi per lavori

2 Apparecchi di manovra & interruzione Questi dispositivi, come dice la parola, devono stabilire o interrompere una corrente in un circuito. Le operazioni di apertura e chiusura possono essere attuate: - In condizioni normali (tipicamente corrispondenti ad una corrente inferiore alla nominale, o a un lieve sovraccarico) - In condizioni anormali (tipicamente relative a correnti di guasto) Il loro funzionamento può essere manuale (anche da remoto) o automatico.

3 Apparecchi di manovra & interruzione Questi dispositivi si suddividono tipicamente in due categorie: - Sezionatori (propriamente detti, cioè a vuoto ): sono dispositivi in grado di aprire o chiudere correnti di intensità trascurabile (es.correnti capacitive di sbarra e di cavo, correnti a vuoto di trasformatori e TV); il loro stato aperto/chiuso deve essere ben visibile, oppure riportato da un indicatore affidabile - Interruttori: sono dispositivi in grado di aprire o chiudere correnti anche di elevata intensità, come quelle di corto circuito. Se associati a relè sensibili a una grandezza di guasto, diventano apparecchi di protezione.

4 Apparecchi di manovra & interruzione: Sezionatori - In condizioni di circuito chiuso questi dispositivi devono comportarsi come un conduttore ideale, cioè non devono manifestare né cadute di tensione né riscaldamento quando vengono attraversati dalla corrente nominale; inoltre devono essere in grado di sopportare per un tempo assegnato le correnti di corto circuito previste nella sezione di rete nella quale sono installati. - In condizioni di circuito aperto questi dispositivi devono comportarsi come un isolatore ideale, mantenendo elettricamente separati i circuiti ai capi dei quali sono inseriti.

5 Apparecchi di manovra & interruzione: Interruttori Questi dispositivi, oltre a svolgere le funzioni descritte per sezionatori, devono possedere anche i seguenti requisiti. - A partire da condizioni di circuito chiuso gli interruttori devono essere in grado di interrompere un numero assegnato di volte le correnti di corto circuito previste nella sezione di rete nella quale sono installati. - A partire da condizioni di circuito aperto gli interruttori devono poter chiudere un circuito anche in presenza di guasto, senza danneggiarsi o perdere le proprie caratteristiche.

6 Apparecchi di manovra & interruzione: Esistono ulteriori tipologie di dispositivi con caratteristiche intermedie: - Interruttori di manovra, che sono in grado di aprire un circuito solo in condizioni normali e di chiuderlo anche in condizioni anormali ( interruttore a parete di impianto domestico) - Interruttori di manovra-sezionatori ( sezionatori sotto carico ) che sono funzionalmente interruttori di manovra, nei quali è possibile verificare lo stato aperto/chiuso in maniera visibile - Contattori, che sono dispositivi in grado di aprire o chiudere un circuito molte volte e in rapida successione, ma solamente in condizioni normali; tipicamente monostabili, ovvero aperti se diseccitati - Fusibili, che sono dispositivi in grado solamente di aprire in maniera irreversibile un circuito, in presenza di correnti di corto circuito o di sovraccarico; a rigore essi sono apparecchi di protezione e non di manovra.

7 Apparecchi di manovra & interruzione: La tabella sintetizza la caratteristiche della apparecchiature descritte: Possono anche esistere combinazioni di due apparecchi, come fusibile+sezionatore_sotto_carico: Sezionatore valvola

8 Schemi di stazione Le stazioni elettriche inserite in una rete svolgono tipicamente le seguenti funzioni: - Smistamento linee AAT ed interconnessione con reti a tensione diversa (tipicamente con autotrasformatori 400/220 kv) - Collegamento alla rete dei gruppi di produzione (stazione annessa alla centrale) - Trasformazione dell energia elettrica alla tensione della distribuzione primaria (tipicamente con trasformatori o autotrasformatori 400/ kv e/o 220/ kv) - ( sottostazioni o cabine primarie ): Trasformazione dell energia elettrica alla tensione della distribuzione MT (tipicamente con trasformatori kV/MT)

9 Schemi di stazione L importanza delle stazioni elettriche comporta la necessità di una loro elevata affidabilità; tale obiettivo viene perseguito: - Scegliendo schemi elettrici di collegamento dei diversi componenti della stazione adeguati all importanza dell impianto (quantità di energia elettrica transitante nella stazione) - Definendo in maniera opportuna la struttura e l alimentazione dei servizi ausiliari della stazione, necessari a garantirne il corretto funzionamento anche in condizioni critiche (blackout)

10 Schemi di stazione Consideriamo un generico nodo. Ogni elemento di rete che confluisce nel nodo può essere soggetto a guasti e quindi deve poter essere isolato senza che la continuità del servizio ne risenta; introduciamo quindi un interruttore.

11 Schemi di stazione L interruttore non garantisce da solo l isolamento del circuito; è quindi necessario interporre un sezionatore. Inoltre l interruttore può essere a sua volta soggetto a guasti e quindi deve poter essere isolato senza che la continuità del servizio ne risenta; introduciamo quindi un secondo sezionatore. Infine si introducono sistemi di messa a terra delle linee fuori servizio (per evitare tensioni dovute a cariche residue o a tensioni indotte) Sistema a semplice sbarra

12 Schemi di stazione Le manovre che devono quindi essere eseguite per escludere un elemento del sistema sono: i, 1, 2, 3 (2 e 3 sono tipicamente interbloccati)

13 Schemi di stazione - Stazione a semplice sbarra Economico ma molto rigido

14 Schemi di stazione Una ulteriore esigenza è quella di mantenere in servizio una linea anche quando l interruttore ad essa collegato deve essere messo fuori servizio, per es. per manutenzione. E quindi opportuno utilizzare un ulteriore schema di stazione, denominato con sbarra di traslazione.

15 Schemi di stazione - Stazione a semplice sbarra con sbarra di traslazione n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a.

16 Schemi di stazione Lo schema a semplice sbarra è semplice ed economico, ma troppo rigido (tutti gli elementi possono essere collegati solamente alla stessa sbarra). E quindi opportuno disporre di un ulteriore schema di stazione, denominato a doppia sbarra.

17 Schemi di stazione Stazione a doppia sbarra Possibile gestire parallelo fra aree

18 Schemi di stazione Ulteriori possibili schemi sono quelli cosiddetti ad anello. Vantaggi: garantiscono il fuori servizio di un qualsiasi interruttore senza alterare gli assetti di rete.

19 Schemi di stazione Svantaggi: un guasto su linea comporta l apertura di 2 interruttori (maggiori difficoltà); inoltre gli interruttori possono essere attraversati da correnti che dipendono dall assetto e quindi il loro dimensionamento può risultare complesso. 1

20 Doppia sbarra Schemi di stazione Doppia sbarra e doppio int (no bypass) Ad anello Sbarra singola + trasl

21 Doppia sbarra a 1 int e mezzo Schemi di stazione

22 Schemi di stazione Per poter garantire il funzionamento dei sistemi di protezione e degli automatismi e la manovra degli interruttori, deve essere assicurata la continuità dell alimentazione dei servizi ausiliari anche in assenza di rete. I componenti che maggiormente influiscono sulla affidabilità della stazione (motori di comando degli interruttori, sistemi di teletrasmissione, illuminazione di emergenza, ecc.) sono alimentati in c.c. tramite batterie in tampone caricate tramite alimentazioni indipendenti (linee MT esterne alla stazione, gruppi elettrogeni, ecc.).

23 Schemi di stazione - Dal punto di vista tecnologico, le stazioni possono essere realizzate: - In aria - Blindate in SF 6 (compatte) - Le stazioni compatte sono spesso installate in ambienti chiusi, in virtù delle loro dimensioni contenute. - Le stazioni compatte, sia quelle installate all aperto che quelle installate in ambienti chiusi, non sono influenzate dagli agenti atmosferici. - Gli schemi delle stazioni sono generalmente indipendenti dalla tecnologia con la quale le stesse sono realizzate.

24 Esempi di stazioni

25 Esempi di stazioni

26 Montanti Montante di generazione Al montante di trasf. Al montante di trasf. Al montante di trasf. servizi ausiliari servizi ausiliari servizi ausiliari rigido flessibile flessibile Spesso assente: per manut. si smonta il condotto sbarre

27 Montanti Montante di trasformazione Sbarra AAT o AT - Se staz.primaria: speculare - Se cabina primaria: scaricatore, sezionat., sbarra MT - Se staz.annessa a generaz: montante di generazione

28 Montanti Montante di linea sbarra AT o AAT sbarra MT Bobina onde conv. TVC amarro linea linea in cavo Se aerea, scaricatore a corna Se non ci sono sbarre (unica linea e unico trasf), il montante di linea e quello di trasformazione si fondono in un unico montante ( di trasformazione ), che è fatto come quello di linea ma al posto del sez. lato sbarra c è uno scaricatore.