Reti elettriche: teoria e applicazioni. Schemi di stazione. Paolo Pelacchi

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 alla corrente nominale) In condizioni “anormali” (tipicamente relative a correnti di guasto) Il loro funzionamento può essere manuale (anche da remoto) o automatico. reti elettriche - schemi di stazione

Apparecchi di manovra & interruzione Questi dispositivi si suddividono tipicamente in due categorie: Sezionatori; sono dispositivi in grado di aprire o chiudere correnti di intensità trascurabile; 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. reti elettriche - schemi di stazione

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. reti elettriche - schemi di stazione

Apparecchi di manovra & interruzione: interruttori Questi dispositivi, oltre a svolgere le funzioni descritte per i sezionatori, devono possedere anche i seguenti requisiti. In 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. In condizioni di circuito aperto gli interruttori devono poter chiudere un circuito anche in presenza di guasto senza danneggiarsi o perdere le proprie caratteristiche. reti elettriche - schemi di stazione

Apparecchi di manovra & interruzione: Esistono ulteriori tipologie di dispositivi con caratteristiche intermedie: Interruttori di manovra, che sono in grado di aprire un circuito in condizioni normali e di chiuderlo anche in condizioni anormali 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 solamente in condizioni normali 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 costituiscono degli apparecchi di protezione (safety). reti elettriche - schemi di stazione

Apparecchi di manovra & interruzione: La tabella sintetizza la caratteristiche della apparecchiature descritte. reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - 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 380/220 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 380/132 kV e/o 220/132 kV) reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - 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 (assenza di rete) reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - schemi di stazione In ogni sistema elettrico sono necessari dispositivi che siano in grado di effettuare le seguenti operazioni: Inserire e disinserire carichi Inserire e disinserire elementi di sistema Togliere dal servizio in maniera tempestiva un elemento guasto Collegare a terra elementi del sistema Gli apparecchi di manovra possono sostanzialmente dividersi in Interrutori Sezionatori fusibili reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - 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. reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - 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. reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - schemi di stazione Le manovre che devono quindi essere eseguite per escludere un elemento del sistema sono reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - schemi di stazione Stazione a semplice sbarra reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - 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 definire un nuovo schema di stazione denominato “a doppia sbarra”. reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - schemi di stazione Stazione a doppia sbarra reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - 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. reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - 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. reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - schemi di stazione Una ulteriore esigenza è quella di mantenere in servizio un elemento di rete anche quando l’interruttore ad esso collegato deve essere messo fuori servizio, per es. per manutenzione. E’ quindi opportuno definire un ulteriore schema di stazione denominato “con sbarra di traslazione”. reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - schemi di stazione Stazione a semplice sbarra con sbarra di traslazione reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - schemi di stazione Montante di generatore reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - schemi di stazione Montante di trasformatore Verso stazione: speculare Verso cabina primaria: speculare senza interruttore Verso generatore: montanti di generazione reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - schemi di stazione Montante di linea reti elettriche - schemi di stazione

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reti elettriche - schemi di stazione Per poter garantire il funzionamento dei sistemi di protezione, 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.). reti elettriche - schemi di stazione

reti elettriche - schemi di stazione Dal punto di vista della tecnologia le stazioni possono essere realizzate: In aria Blindate in SF6 (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. reti elettriche - schemi di stazione