UniGear ZS1 Quadro di media tensione, isolato in aria, a tenuta d

Medium voltage products
UniGear ZS1
Quadro di media tensione,
isolato in aria, a tenuta d'arco interno
per tensioni fino a 24 kV
Indice
1.
UniGear ZS1
4Descrizione
8 Classificazione IEC
10 Caratteristiche strutturali
12 Gamma completa di prove
14Sicurezza
18 Interruttore in vuoto
22 Interruttore in gas
24 Contattore in vuoto
26 Interruttore di manovra-sezionatore
28 Carrelli di servizio
30 UFES - Sezionatore di terra ultra rapido
32 Is-limiter - limitazione della corrente di guasto
34 Trasformatori di misura
36 Sensori di misura
40 Terminazioni dei cavi
42 Distribuzione e automazione
56 Sistema di commutazione automatica
58 Unità tipiche
60 Dati tecnici
2. UniGear ZS1 - doppio sistema di sbarre
64Descrizione
66Caratteristiche
68 Unità tipiche
70 Dati tecnici
3.
Applicazioni navali
74Descrizione
76 Caratteristiche
78 Unità tipiche
80 Dati tecnici
UniGear ZS1 - doppio piano
82Descrizione
84Caratteristiche
86 Unità tipiche
88 Dati tecnici
3
1. UniGear ZS1
Descrizione
•UniGear ZS1 è la principale linea di quadri ABB diffusa su scala mondiale in
quanto prodotta in tutti i sei continenti, con le seguenti caratteristiche elettriche:
fino a 24 kV, 4000 A, 50 kA
•Base installata di oltre 150.000 pannelli in più di 100 paesi
•Ogni pannello UniGear ZS1 è costituito da un'unica unità equipaggiabile con
interruttore, contattore o interruttore di manovra-sezionatore, nonché con tutti gli
accessori disponibili per le unità convenzionali
4
•Quadri approvati per applicazioni speciali quali: navali, anti-sismiche, nucleari, e sottoposti a prove di tipo in conformità alle norme IEC, GB/DL, GOST e CSA
•Possibilità di accoppiare direttamente le unità ad altri prodotti della famiglia
UniGear
• Non è richiesto l’accesso posteriore per l'installazione o la manutenzione, in quanto
tutte le operazioni sul quadro vengono effettuate dal fronte
Caratteristiche dei quadri Applicazioni
UniGear ZS1
Gamma
• Fino a 12-17,5 kV, …4000 A, …50 kA
• Fino a 24 kV, …3150 A, …31,5 kA
• Norme IEC
• Versioni altamente personalizzate
Sicurezza
• Interblocchi di sicurezza
• Tenuta d'arco interno IAC AFLR
• Classificazione LSC-2B, PM
• Movimentazione interruttore a porta
chiusa
Flessibilità
• Vaste applicazioni
• Interruttore in vuoto e in gas SF6
• Contattore in vuoto
• Interruttore di manovra-sezionatore
• TA/TV tradizionali e sensori
• Installazione a parete e indipendente
Qualità
• Qualità ABB
• Ampia base installata
• Installazioni in numerosi paesi
Equipaggiamento
• Protezione e controllo
• Sezionatore di terra
• Sezionatore di terra ultra rapido
• Is-limiter
• Banchi di condensatori integrati
• Computer del quadro
Utility e centrali elettriche
• Stazioni di generazione di energia
• Sottostazioni
• Quadri principali e ausiliari
Industria
• Cartiere
• Cementifici
• Aziende tessili
• Aziende alimentari
• Settore automobilistico
• Estrazione
• Aziende petrolchimiche
• Oleodotti e gasdotti
• Metallurgia
• Laminazione
• Miniere
Applicazioni navali
• Piattaforme di perforazione
• Piattaforme petrolifere offshore
• Navi da crociera
• Navi portacontainer
• Navi cisterna
• Navi posa-cavi
• Traghetti
Trasporti
• Aeroporti
• Porti
• Ferrovie
• Metropolitane
Infrastrutture
• Centri commerciali
• Ospedali
• Infrastrutture e opere civili di grandi
dimensioni
5
1. UniGear ZS1
Descrizione
UniGear ZS1 è un quadro di media tensione con involucro
metallico, adatto per installazioni all'interno.
Gli scomparti delle unità sono fra loro metallicamente
segregati e le parti in tensione sono isolate in aria.
Il quadro è altamente modulare, quindi permette di
scegliere le unità da affiancare in modo da soddisfare
qualsiasi tipo di applicazione.
Le unità funzionali del quadro sono garantite a tenuta
d’arco interno in conformità alle norme IEC 62271-200,
allegato AA, accessibilità di classe A, criteri 1-5.
Tutte le operazioni di messa in servizio, manutenzione ed
esercizio possono essere eseguite dal fronte.
Gli apparecchi di manovra e i sezionatori di terra sono
manovrabili dal fronte a porta chiusa.
Il quadro può essere addossato a parete.
Apparecchi
Condizioni normali di esercizio
Il quadro UniGear ZS1 può essere equipaggiato con la più
vasta gamma di apparecchi disponibili sul mercato, fra cui:
• interruttori in vuoto estraibili con attuatore meccanico o
magnetico,
• interruttori in gas estraibili,
• contattori in vuoto estraibili con fusibili,
• interruttori di manovra-sezionatori in versione fissa.
Ciò consente di disporre di un'unica interfaccia per il quadro,
con procedure di servizio e manutenzione identiche.
Il quadro può essere equipaggiato con trasformatori di misura
o sensori per la misura di corrente e tensione e con qualsiasi
tipo di unità di controllo e protezione.
I parametri nominali del quadro vengono garantiti alle seguenti
condizioni ambientali:
• temperatura ambiente minima: – 5 °C
• temperatura ambiente massima: + 40 °C
Per valori di temperatura diversi si prega di contattare ABB.
• Umidità ambiente:
- media massima dell'umidità relativa nelle 24 ore 95%
- media massima della pressione del vapore acqueo nelle
24 ore 2,2 kPa
- media massima mensile dell'umidità relativa 90%
- media massima mensile della pressione del vapore acqueo
1,8 kPa
• La normale altitudine d'esercizio è 1.000 m s.l.m. Per
altitudini superiori si prega di contattare ABB.
• Presenza di atmosfera normale, non corrosiva e non
contaminata.
Configurazione del quadro e del sistema
di sbarre
Dallo sviluppo delle unità funzionali tradizionali a singolo
sistema di sbarre è nato il quadro UniGear ZS1 con:
• configurazione a doppio piano,
• unità compatte equipaggiate con contattori con fusibili,
• configurazione a doppio sistema di sbarre.
L'impiego di questa configurazione consente un uso
estremamente efficiente dello spazio. Inoltre, UniGear ZS1 a
singolo sistema di sbarre può essere combinato ad altri quadri
della famiglia UniGear, quali:
• UniGear 550,
• UniGear 500R,
• UniGear MCC.
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Norme
Gradi di protezione
Il quadro e i principali apparecchi in esso contenuti
rispondono alle seguenti norme:
• IEC 62271-1 per l'applicazione in generale
• IEC 62271-200 per il quadro
• IEC 62271-102 per il sezionatore di terra
• IEC 62271-100 per gli interruttori
• IEC 60071-2 per il coordinamento dell'isolamento
• IEC 60470 per i contattori
• IEC 60265-1 per gli interruttori di manovra-sezionatori
• IEC 60529 per il grado delle protezioni
I gradi di protezione del quadro rispondono alle norme IEC
60529.
Il quadro UniGear ZS1 viene di norma fornito con i seguenti
gradi di protezione standard:
• IP4X per l'involucro esterno
• IP2X per la segregazione tra gli scomparti.
Su richiesta l'involucro esterno può essere fornito con gradi di
protezione superiori; si prega di contattare ABB.
Colore delle superfici esterne
RAL7035 - grigio chiaro (porte anteriori e lamiere laterali).
Altri colori sono disponibili su richiesta.
La caratteristiche elettriche del quadro possono variare
per condizioni ambientali diverse da quelle descritte nella
precedente sezione e anche per gradi di protezione superiori
a quelli standard.
Caratteristiche elettriche del quadro UniGear ZS1 (IEC) - singolo sistema di sbarre
Tensione nominale
kV
7,2
12
17,5
24
Tensione nominale di isolamento
kV
7,2
12
17,5
24
kV 1 min
20
28
38
50
kV
60
75
95
125
Hz
Tensione di prova a frequenza industriale
Tensione di tenuta ad impulso
Frequenza nominale
Corrente nominale ammissibile di breve durata
Corrente di cresta
Corrente di tenuta all'arco interno
Corrente nominale delle sbarre principali
Corrente nominale dell'interruttore
Corrente nominale dell'interruttore con ventilazione forzata
50/60
50/60
50/60
50/60
kA 3 s
…50
…50
…50
…31,5
kA
…125
…125
…125
…80
kA 1 s
…50
…50
…50
…31,5
...4000
...4000
...4000
...3150
630
630
630
630
1250
1250
1250
1250
1600
1600
1600
1600
2000
2000
2000
2000
2500
2500
2500
2300
3150
3150
3150
2500
3600
3600
3600
2500
4000
4000
4000
3150
A
A
A
1) Per le altre versioni si prega di consultare i capitoli 2 (Doppio sistema di sbarre) e il capitolo 3 (Applicazione navali).
2) La versione GB/DL è disponibile con maggiori valori di rigidità dielettrica (42 kV) e corrente nominale ammissibile di breve durata (4 s).
3) I valori indicati sono validi sia per l'interruttore in vuoto che l'interruttore in gas SF6.
4) Per il pannello con contattore, il valore della corrente nominale è 400 A.
5) CSA: 27,6 kV
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1. UniGear ZS1
Classificazione IEC
La norma IEC 62271-200 ha introdotto nuovi criteri
riguardanti le definizioni e le classificazioni dei quadri di
media tensione.
Una delle principali modifiche introdotte da questa norma
è l’eliminazione della classificazione dei quadri in blindati,
compartimentati e a unità.
La classificazione dei quadri è stata riesaminata tenendo
conto del punto di vista dell’utilizzatore, in particolare
su alcuni aspetti quali l’operatività e la manutenzione
del quadro, secondo i requisiti e le aspettative di una
buona gestione delle sottostazioni, dall’installazione allo
smantellamento.
In tale contesto, la “perdita di continuità di servizio” è
stata scelta come criterio fondamentale per l’utilizzatore.
Secondo la norma IEC 62271-200, i quadri UniGear ZS1
possono essere definiti come segue.
Perdita della continuità di servizio LSC-2B
Le varie categorie LSC descrivono la possibilità di mantenere
sotto tensione altri scomparti e/o pannelli mentre viene aperto
uno scomparto nel circuito principale. Le categorie definite
sono:
• LSC-1: l'intero quadro deve essere messo fuori servizio per
aprire uno scomparto del circuito principale per il normale
servizio e/o la normale manutenzione oppure per accedere
ai componenti del quadro
• LSC-2A: come per LSC1 ad eccezione del fatto che le
sbarre principali e le unità funzionali adiacenti a quella
sottoposta a manutenzione possono rimanere in servizio
• LSC-2B: come per LSC-2A ad eccezione del fatto che lo
scomparto linea può rimanere in servizio
Il quadro UniGear ZS1 è classificato LSC-2B perché
gli scomparti sbarre, interruttore e linea sono segregati
fisicamente ed elettricamente fra loro. Questa categoria
definisce la possibilità di accedere allo scomparto interruttore
con le sbarre e i cavi in tensione. Se si utilizza la versione
fissa dell'interruttore di manovra-sezionatore, il pannello viene
classificato come LSC-2A, perché lo scomparto linea e lo
scomparto apparecchi non sono segregati fisicamente.
8
Segregazione metallica - PM
Per quanto concerne la tipologia delle segregazioni o degli
otturatori fra le parti in tensione e un eventuale scomparto
aperto, si distingue fra due classi di segregazione:
• classe PM (Partition of Metal - segregazione metallica)
• classe PI (Partition of Insulating material - segregazione in
materiale isolante).
Il quadro UniGear ZS1 è classificato PM, in quanto gli
scomparti sono segregati da lamiere metalliche/otturatori.
Scomparto con accesso controllato da
interblocco
Il fronte del quadro UniGear ZS1 è classificato "controllato
da interblocco" perché l'accesso agli scomparti contenenti le
parti di alta tensione, necessario per il normale esercizio e/o
la normale manutenzione, è controllato dall'intera struttura del
quadro.
Scomparto con accesso mediante
attrezzo
Il retro del quadro è classificato "accessibile con attrezzo"
perché è possibile aprire lo scomparto contenente le parti
di alta tensione (non però a scopo di normale esercizio e
manutenzione) solo utilizzando un attrezzo. Sono necessarie
procedure speciali.
Classificazione a tenuta d'arco interno IAC AFLR
Il quadro UniGear ZS1 è classificato IAC AFLR.
Durante l'installazione e messa in servizio del quadro occorre
considerare alcuni punti fondamentali:
• Livello della corrente di guasto (16...50 kA)
• Durata del guasto (0,1...1 s)
• Vie di sfogo dei gas caldi e tossici prodotti per combustione
dei materiali
• Dimensioni del locale, con particolare attenzione all'altezza
Si prega di contattare il proprio rivenditore ABB per maggiori
informazioni.
9
1. UniGear ZS1
Caratteristiche strutturali
Scomparti
Sezionatore di terra
Ogni unità è costituita da tre scomparti di potenza:
interruttore [A], sbarre [B] e linea [C] (vedere la figura 1).
Ogni unità è dotata di uno scomparto bassa tensione [D], in
cui viene alloggiata tutta la strumentazione ausiliaria.
Il quadro a tenuta d’arco interno è normalmente corredato
di un condotto [E] per lo sfogo dei gas prodotti da un arco
elettrico. Sono disponibili vari tipi di condotti di sfogo dei gas.
Tutti gli scomparti sono accessibili dal fronte, quindi gli
interventi di manutenzione possono essere eseguiti anche con
il quadro addossato a parte.
Gli scomparti sono segregati metallicamente fra loro.
Lo scomparto linea può essere dotato di un sezionatore di
terra per la messa a terra dei cavi.
Lo stesso dispositivo può essere usato anche per mettere a
terra il sistema di sbarre (unità misura e unità congiuntore).
Può anche essere installato direttamente sul sistema di sbarre
principali in uno scomparto dedicato (applicazioni di sbarra).
Il sezionatore di terra è dotato di potere di chiusura su
cortocircuito.
Il comando del sezionatore di terra avviene dal fronte del
quadro con manovra manuale o, su richiesta, motorizzata.
La posizione del sezionatore di terra è rilevabile dal fronte del
quadro per mezzo di un indicatore meccanico.
Sbarre principali
Lo scomparto sbarre contiene il sistema di sbarre principali
collegato tramite derivazioni ai contatti di sezionamento
superiori dell'interruttore.
Le sbarre principali sono realizzate in rame elettrolitico.
Per correnti fino a 2500 A il sistema è realizzato con sbarre
in piatto, mentre per correnti da 3150 A a 4000 A viene
impiegata una sbarra speciale a forma di D.
Le sbarre sono rivestite di materiale isolante.
Lo scomparto sbarre è unico per tutta la lunghezza del
quadro per potenze fino a 31,5 kA; su richiesta può essere
suddiviso in compartimenti. Per correnti di 40/50 kA, gli
isolatori passanti sono una caratteristica standard.
Collegamenti dei cavi
Lo scomparto linea contiene il sistema di derivazioni per il
collegamento dei cavi di potenza ai contatti di sezionamento
inferiori dell'interruttore.
Le derivazioni sono realizzate con sbarre in piatto in rame
elettrolitico per tutta la gamma di correnti e sono rivestite di
materiale isolante per tensioni da 17,5 e 24 kV.
10
Sbarra di terra
La sbarra di terra è realizzata in rame elettrolitico. Percorre
longitudinalmente tutto il quadro, offrendo quindi la massima
garanzia di sicurezza per il personale e per l'impianto.
Isolatori passanti e otturatori
Gli isolatori passanti nello scomparto interruttore contengono
i contatti di collegamento dell'interruttore rispettivamente con
lo scomparto sbarre e lo scomparto linea.
Gli isolatori passanti sono di tipo unipolare e sono realizzati
in resina epossidica. Gli otturatori sono di tipo metallico e
vengono azionati automaticamente durante lo spostamento
dell'interruttore dalla posizione "estratto" alla posizione
"servizio" e viceversa.
Cavi
Possono essere impiegati cavi unipolari o tripolari fino ad
un massimo di dodici per fase in funzione della tensione
nominale, delle dimensioni dell’unità e della sezione dei cavi
stessi (consultare pag. 40).
Il quadro può essere addossato alla parete perché i cavi sono
facilmente accessibili dal fronte.
Condotto di sfogo gas
Il condotto di sfogo gas è situato al di sopra del quadro e
lo percorre per tutta la lunghezza.
Ogni scomparto è dotato di un deflettore posizionato sulla
sua sommità. La pressione generata dal guasto ne provoca
l'apertura, permettendo il passaggio dei gas nel condotto.
I gas caldi e le particelle incandescenti generati dall'arco
interno devono essere di norma evacuati dal locale.
Il quadro UniGear ZS1 può essere dotato di una gamma
completa di soluzioni per soddisfare tutte le esigenze, sia
nel caso in cui sia possibile l'evacuazione direttamente
all'estremità del quadro, sia nel caso in cui sia richiesta
un'evacuazione dal fronte o dal retro.
Alcune installazioni, come ad esempio le applicazioni navali,
non consentono l'evacuazione dei gas all'esterno del locale,
quindi al fine di garantire la sicurezza del persone e rispondere
alle normative, è stata sviluppata una soluzione dedicata,
quale l'impiego di camini di evacuazione longitudinali.
Si prega di contattare ABB per maggiori informazioni.
Applicazioni di sbarra
Ogni unità del quadro può essere dotata di un'applicazione
di sbarra accessoria:
• trasformatori di corrente o tensione per le misure di sbarra
• sezionatore di terra per il sistema di sbarre
• condotto di ingresso superiore o cavi per realizzare
interconnessioni fra diverse sezioni del quadro.
Scomparti dell’unità
A Scomparto interruttore
B Scomparto sbarre
C Scomparto linea
D Scomparto bassa tensione
E Condotto di sfogo gas compatto
Figura 1: Vista in sezione del quadro UniGear ZS1 a semplice piano
11
1. UniGear ZS1
Gamma completa di prove
Il quadro UniGear ZS1 è stato sottoposto a tutte le prove
richieste dalle norme internazionali (IEC) e locali
(ad esempio le norme cinesi GB/DL e russe GOST).
Inoltre, sono state effettuate le prove richieste dai
regolamenti dei principali registri navali (LR, DNV, RINA,
BV e GL) per l'impiego dei quadri in installazioni navali.
Come indicato da queste norme, le prove sono state
effettuate sulle unità del quadro ritenute più sensibili
agli effetti delle prove stesse, quindi i risultati sono stati
estesi a tutta la gamma.
Tutte le unità del quadro sono soggette a prove di routine
in fabbrica prima della consegna.
Queste prove sono orientate al controllo funzionale del
quadro sulla base delle caratteristiche specifiche di ogni
impianto.
Prove di tipo secondo norme IEC
• Tenuta alla corrente di breve durata e di picco
• Sovratemperatura
• Tenuta d'arco interno
• Prova dielettrica
• Potere di chiusura e interruzione dell'interruttore e dei
contattori
• Potere di chiusura del sezionatore di terra
• Manovre meccaniche dell'interruttore e del sezionatore di
terra
• Grado di protezione IP.
Test di routine in fabbrica secondo
norme IEC
Descrizione delle prove di tipo secondo
norme IEC
• Tenuta alla corrente di breve durata e di picco
La prova dimostra che il circuito di potenza principale e quello
di terra resistono alle sollecitazioni provocate dal passaggio
della corrente di cortocircuito senza subire danni.
Si noti, inoltre, che sia il sistema di messa a terra
dell'interruttore estraibile che della sbarra di messa a terra del
quadro vengono sottoposti alla prova.
Le proprietà meccaniche ed elettriche del sistema di sbarre
principale e delle derivazioni superiori ed inferiori rimangono
invariate perfino in caso di cortocircuito.
• Sovratemperatura
La prova di sovratemperatura viene effettuata al valore di
corrente nominale dell'unità del quadro e dimostra che la
temperatura non diventa eccessiva in alcuna parte dell'unità
del quadro.
Durante la prova vengono controllati sia il quadro che
l'interruttore o il contattore con cui può essere equipaggiato.
• Tenuta d'arco interno
Consultare pag. 14.
• Prova dielettrica
Questa prova verifica che il quadro possieda una sufficiente
resistenza alla tensione di prova a frequenza industriale e alla
tensione di tenuta ad impulso.
La prova di tensione a frequenza industriale viene effettuata
come prova di tipo, ma è anche una prova di routine su tutte
le unità di quadro prodotte.
• Ispezione e controllo visivo
• Verifica delle sequenze meccaniche
• Controllo del cablaggio
• Verifica delle sequenze elettriche
• Tensione di prova a frequenza industriale
• Misura della resistenza dei circuiti principali
• Prova di isolamento secondario.
Prove di tipo speciale richieste dai
registri navali per applicazioni in ambito
marino
• Temperatura ambiente elevata (+ 45 °C)
• Inclinazione
• Vibrazione.
Figura 2: UniGear ZS1 durante la prova di tenuta d'arco interno
12
• Potere di chiusura e interruzione dell'interruttore
L'interruttore o il contattore viene sottoposto a prove di
interruzione della corrente nominale e della corrente di
cortocircuito.
Inoltre, viene anche sottoposto a prove di apertura e chiusura
di carichi capacitivi e induttivi, banchi di condensatori e/o
linee in cavo.
• Potere di chiusura del sezionatore di terra
Il sezionatore di terra del quadro UniGear ZS1 è in grado di
chiudersi in presenza di cortocircuito. Il sezionatore di terra è
normalmente interbloccato per impedire che venga azionato
in circuiti che sono ancora in tensione.
Tuttavia, qualora ciò dovesse accadere per qualsiasi motivo,
la sicurezza del personale sarebbe pienamente salvaguardata.
• Manovre meccaniche
Le prove di durata meccanica su tutti gli organi di manovra
garantiscono l'affidabilità delle apparecchiature. L'esperienza
generale in campo elettrotecnico indica che i guasti meccanici
sono una delle cause più comuni di guasto in un impianto.
L'interruttore viene testato effettuando numerosi cicli di
manovra, superiori a quelli che vengono di norma eseguiti
negli impianti in servizio.
Inoltre, i componenti del quadro sono inseriti in un programma
di controllo qualità. Vengono regolarmente prelevati dalle
linee di produzione dei campioni e questi vengono sottoposti
a prova di durata meccanica per verificare che la qualità del
componente prodotto sia identica a quella dei componenti
sottoposti a prova.
• Grado di protezione IP
Il grado di protezione IP è la resistenza offerta dal quadro
UniGear ZS1 contro la penetrazione di oggetti solidi e liquidi.
Questo grado di resistenza è indicato dal prefisso IP seguito
da due caratteri (per es.: IP4X).
Il primo numero identifica il grado di protezione contro la
penetrazione di oggetti solidi, mentre il secondo carattere si
riferisce ai liquidi.
Figura 3: Prova di inclinazione
Prove di tipo richieste dai registri navali
• Temperatura ambiente elevata
Le condizioni di esercizio delle apparecchiature elettriche in
installazioni navali sono generalmente più severe di quelle in
normali applicazioni terrestri.
La temperatura è uno di questi fattori e per questo motivo i
regolamenti dei registri navali richiedono che il quadro possa
funzionare a temperatura ambiente più elevata (45 °C o
superiore) di quella prevista dalle norme IEC (40 °C).
• Inclinazione
La prova viene effettuata inclinando il quadro per un tempo
definito fino a 25° alternativamente su tutti e quattro i lati ed
azionando gli apparecchi di manovra.
La prova dimostra che il quadro è in grado di resistere a
queste condizioni di servizio estreme e che tutti gli apparecchi
che contiene possono essere azionati senza inconvenienti e
senza essere danneggiati.
• Vibrazione
L'affidabilità e la robustezza del quadro UniGear ZS1
vengono definitivamente dimostrate dall'esito della prova di
resistenza alle sollecitazioni meccaniche dovute a vibrazione.
Le condizioni di esercizio su installazioni navali e piattaforme
marine richiedono che il quadro funzioni in ambienti
fortemente interessati da vibrazioni, come accade per i motori
di manovra di grandi navi da crociera oppure per gli impianti
di trivellazione di piattaforme petrolifere:
– ampiezza di 1 mm nella gamma di frequenza di 2 e 13,2 Hz
– ampiezza di accelerazione di 0,7 g nella gamma di
frequenza fra 13,2 e 100 Hz.
Figura 4: Prova di vibrazione/sismica
13
1. UniGear ZS1
Sicurezza
Nello sviluppo di un moderno quadro di media tensione
occorre necessariamente porre la sicurezza del personale
al massimo livello di importanza. Per questo motivo il
quadro UniGear ZS1 è stato progettato e provato per
garantire la tenuta all'arco interno prodotto da una
corrente di cortocircuito dello stesso livello della corrente
massima ammissibile di breve durata.
Le prove dimostrano che l'involucro metallico del quadro
UniGear ZS1 è in grado di proteggere il personale
operante in prossimità del quadro nel caso in cui un
guasto evolva fino ad innescare un arco interno.
Un arco interno è un guasto molto improbabile, sebbene
teoricamente possa essere causato da vari fattori, quali:
• difetti di isolamento derivanti dal deterioramento qualitativo
dei componenti. Le cause possono essere condizioni
ambientali avverse e la presenza di un'atmosfera fortemente
inquinata
• sovratensioni di origine atmosferica oppure generate dalla
manovra di qualche componente
• addestramento inadeguato del personale addetto
all'impianto
• rottura o manomissione degli interblocchi di sicurezza
• surriscaldamento delle zone di contatto dovuto alla
presenza di agenti corrosivi oppure in caso di insufficiente
serraggio delle connessioni
• intrusione nel quadro di piccoli animali (ad es. attraverso
l'ingresso dei cavi)
• dimenticanza di materiali all'interno del quadro durante gli
interventi di manutenzione.
Le caratteristiche del quadro ZS1 riducono fortemente
l'incidenza di questa cause di guasto, tuttavia alcune di esse
non possono essere completamente eliminate.
L'energia prodotta dall'arco interno produce i seguenti
fenomeni:
• incremento della pressione interna
• incremento della temperatura
• effetti visivi ed acustici
• sollecitazioni meccaniche alla struttura del quadro
• fusione, decomposizione e vaporizzazione dei materiali.
Se non adeguatamente controllati, questi fenomeni possono
avere conseguenze molto gravi per il personale, quali lesioni
(dovute ad onde d'urto, parti proiettate e all'apertura delle
porte) e ustioni (dovute all'emissione di gas caldi).
La prova di tenuta d'arco interno intende verificare che
le porte degli scomparti rimangano chiuse, che nessun
componente si stacchi dal quadro, perfino in presenza di
14
pressioni molto elevate, e che non fuoriescano fiamme o
gas incandescenti, garantendo in tal modo la sicurezza del
personale che opera in prossimità del quadro.
La prova test intende inoltre garantire che non si producano
fori nelle parti esterne accessibili dell'involucro e, infine, che
tutti i collegamenti al circuito di terra rimangano efficaci,
garantendo la sicurezza del personale che dovesse accedere
al quadro dopo il guasto.
La norma IEC 62271-200 prescrive le modalità di esecuzione
della prova e i criteri a cui deve rispondere il quadro.
Il quadro UniGear ZS1 risponde pienamente a tutti i cinque
criteri indicati dalla norma IEC.
Se la prova dimostra una classificazione IAC, il quadro verrà
designato come segue:
• Aspetti generali: classificazione IAC (acronimo di Internal
Arc Classified, ovvero classificato a tenuta d’arco interno)
• Accessibilità: A, B o C (quadro accessibile solo al personale
autorizzato (A), a tutti (B), non accessibile a causa
dell’installazione (C)
• F, L, R: accesso dal fronte (F – fronte), dai lati (L – laterale)
e dal retro (R – retro)
• Valori di prova: corrente di prova in chiloampere (kA) e
durata in secondi (s).
I parametri di ogni specifico impianto prevedono che
l'evacuazione dei gas caldi e delle particelle incandescenti
debba essere verificata con particolare attenzione al fine di
garantire e preservare la sicurezza del personale.
Sistemi limitatori dei guasti
La struttura del quadro UniGear ZS1 offre una protezione
completa di tipo passivo agli effetti di guasto per arco interno
per la durata di 1 secondo fino a 50 kA.
ABB ha inoltre sviluppato sistemi di protezione attivi che
consentono di ottenere importanti vantaggi:
• rilevamento ed estinzione del guasto, entro un tempo
generalmente inferiore a 100 ms, che migliorano la stabilità
della rete
• contenimento dei danni alle apparecchiature
• limitazione del tempo di fuori servizio del quadro.
Per la protezione attiva contro l'arco interno possono essere
installati nei diversi scomparti dispositivi costituiti da vari tipi
di sensori, che rilevano gli effetti immediati del guasto ed
eseguono lo sgancio selettivo degli interruttori.
I sistemi limitatori dei guasti si basano su sensori che
sfruttano la pressione o la luce generata dal guasto per arco
interno per attivare il distacco della linea guasta.
ITH
Protezione dagli archi elettrici con IED
I sensori ITH sono costituiti da microinterruttori posizionati
sulla sommità del quadro in prossimità dei deflettori di sfogo
gas dei tre scomparti di potenza (sbarre, interruttore e linea).
L'onda d'urto fa sì che i deflettori si aprano e azionino i
microinterruttori collegati agli sganciatori di apertura degli
interruttori.
Il tempo di sgancio è di 75 ms (15 ms ITH + 60 ms
interruttore).
Su richiesta, gli IED (Intelligent Electronic Device) REF615,
RET615, REM615 e REF610 possono essere dotati di una
protezione dagli archi elettrici rapida e selettiva. Si tratta di
un sistema di protezione da guasti per arco a due o tre canali
per la supervisione di eventuali archi elettrici a carico degli
scomparti interruttore, linea e sbarre delle unità del quadro.
Il tempo di sgancio totale è di 72 ms (12 ms IED + 60 ms
interruttore).
TVOC
UFES (Ultra fast Earthing Switch)
Questo sistema è costituito da un dispositivo di monitoraggio
elettronico alloggiato nello scomparto di bassa tensione, a cui
fanno capo sensori ottici. Questi sono distribuiti negli scomparti
di potenza e sono collegati al dispositivo per mezzo di fibre
ottiche.
Quando viene superato un livello di luce prestabilito, il
dispositivo determina l’apertura degli interruttori.
Per evitare che il sistema possa intervenire per luce
occasionalmente generata da fenomeni esterni (flash di una
macchina fotografica, riflesso di luci esterne, ecc.), è possibile
collegare anche trasformatori di corrente al dispositivo di
monitoraggio.
Il modulo di protezione invia all'interruttore il comando di
apertura solo se riceve contemporaneamente il segnale della
luce e quello di corrente di cortocircuito.
Il tempo di sgancio totale è di 62 ms (2 ms TVOC + 60 ms
interruttore).
Il sezionatore di terra ultra rapido UFES è un apparecchio dal
design innovativo, in grado di mettere a terra tutte e tre le fasi
in meno di 4 ms dal rilevamento di un guasto per arco interno.
Per maggiori informazioni consultare il capitolo dedicato a
pag. 30.
kA2 s
REA
Questo sistema offre la stessa funzionalità del sistema TVOC.
È costituito da un'unità centrale (REA 101) e da unità di
estensione opzionali (REA 103, 105, 107), che consentono di
realizzare soluzioni personalizzate con sgancio selettivo. Per
maggiori informazioni consultare il capitolo dedicato a pag. 50.
Il tempo di sgancio totale è di 62,5 ms (2,5 ms REA + 60 ms
interruttore).
Fusione
Acciaio
Fusione
Rame
Fusione
Cavi
0
100
200
500 ms
Figura 5: Durata dell'arco e danni provocati
15
1. UniGear ZS1
Sicurezza
Il quadro UniGear ZS1 è provvisto di tutti gli interblocchi e gli accessori necessari per garantire il massimo livello
di sicurezza ed affidabilità per l’impianto e gli operatori.
Interblocchi
Gli interblocchi meccanici di sicurezza sono previsti di serie
[1÷5] (vedere la tabella dedicata a pag. 17).
Sono previsti dalle norme IEC e quindi sono necessari per
garantire la corretta sequenza di manovre.
Gli interblocchi di sicurezza ABB garantiscono il massimo
livello di affidabilità, perfino in caso di errore accidentale, e
consentono di ottenere la massima sicurezza di sistema per
gli operatori.
Chiavi
L'impiego degli interblocchi a chiave è molto importante nella
realizzazione di logiche di interblocco tra unità dello stesso
quadro oppure di altri quadri di media, bassa e alta tensione.
Le logiche vengono realizzate mediante distributori di chiavi
oppure inanellando le chiavi stesse.
Il carrello degli apparecchi [6] può essere bloccato in
posizione "estratto" e la relativa chiave di blocco può essere
rimossa solo con gli apparecchi in questa posizione.
Le manovre di chiusura [7] e di apertura [8] del sezionatore
di terra possono essere bloccate mediante le chiavi (la logica
delle chiavi è illustrata nella tabella a pag. 17).
Questi blocchi possono essere applicati anche al sezionatore
di terra delle applicazioni di sbarra.
Le manovre di inserzione/estrazione dell'interruttore [9] e
apertura/chiusura del sezionatore di terra [10] possono
essere impedite per mezzo di blocchi a chiave, che bloccano
l'inserimento delle relative leve di manovra.
Il blocco a chiave può essere applicato anche al sezionatore
di terra delle applicazioni di sbarra. Le chiavi possono essere
sempre rimosse dalla rispettiva sede.
Lucchetti
Le porte degli scomparti interruttore [11] e linea [12] possono
essere bloccate in posizione "chiuso" per mezzo di lucchetti.
Questi sono applicabili ad entrambe le versioni di chiusura,
vale a dire con maniglia centrale (standard) o viti (opzionale).
Le manovre di inserzione/estrazione degli apparecchi [13] e di
16
Figura 6: Doppio interblocco a chiave sul sezionatore di terra
apertura/chiusura del sezionatore di terra [14] possono essere
impedite applicando i lucchetti alle aperture di inserimento
delle relative leve di manovra. Il lucchetto può essere
applicato anche al sezionatore di terra delle applicazioni di
sbarra.
Gli otturatori metallici di segregazione [15] fra gli scomparti
interruttore, sbarre e linea possono essere bloccati per mezzo
di due lucchetti indipendenti sia in posizione "aperto" che
"chiuso".
Il quadro è predisposto per lucchetti con diametro da 4 a 8 mm.
Magneti di blocco
I magneti di blocco permettono di realizzare logiche di
interblocco automatiche senza l'intervento umano.
Le manovre di inserzione/estrazione dell'interruttore [16] e
apertura/chiusura del sezionatore di terra [17] possono essere
interbloccate.
Questi magneti possono essere applicati anche al sezionatore
di terra delle applicazioni di sbarra.
I magneti operano con logica attiva, quindi la mancanza di
tensione ausiliaria disattiva il blocco in condizioni di sicurezza.
Tipi di interblocchi
Interblocchi di sicurezza di serie (obbligatori)
Tipo
1
2
3
4
5
Descrizione
Condizione da rispettare
A
Inserzione/estrazione degli apparecchi
Apparecchi in posizione "aperto"
B
Chiusura degli apparecchi
Carrello in posizione definita
A
Inserzione degli apparecchi
Spina multicontatto degli apparecchi inserita
B
Rimozione della spina multicontatto degli apparecchi
Carrello in posizione di prova
A
Chiusura del sezionatore di terra
Carrello in posizione di prova
B
Inserzione degli apparecchi
Sezionatore di terra in posizione "aperto"
A
Apertura della porta dello scomparto apparecchi
Carrello in posizione di prova
B
Inserzione degli apparecchi
Porta dello scomparto apparecchi chiusa
A
Apertura della porta dello scomparto linea
Sezionatore di terra in posizione "ON"
B
Apertura del sezionatore di terra
Porta dello scomparto linea chiusa
Nota: Gli apparecchi sono interruttori e contattori.
Chiavi (a richiesta)
6
Blocco all'inserzione degli apparecchi
La chiave può essere rimossa solo se il carrello è in posizione
"estratto"
7
Blocco alla chiusura del sezionatore di terra
La chiave può essere rimossa solo se il sezionatore di terra è aperto
8
Blocco all’apertura del sezionatore di terra
La chiave può essere rimossa solo se il sezionatore di terra è chiuso
9
Inserimento della leva di inserzione/estrazione
degli apparecchi
La chiave può sempre essere rimossa
10
Inserimento della leva di manovra del sezionatore
di terra
La chiave può sempre essere rimossa
Lucchetti
11
Apertura della porta dello scomparto apparecchi
12
Apertura della porta dello scomparto linea
13
Inserimento della leva di inserzione/estrazione degli apparecchi
14
Inserimento della leva di manovra del sezionatore di terra
15
Apertura o chiusura degli otturatori
Magneti di blocco (a richiesta)
16
Inserzione/estrazione degli apparecchi
Magnete in tensione
17
Apertura/chiusura del sezionatore di terra
Magnete in tensione
Dispositivi accessori
20
Fail-safe degli otturatori
Il dispositivo blocca gli otturatori in posizione "chiuso" quando
l'apparecchio viene rimosso dallo scomparto. L'operatore non può
aprire manualmente gli otturatori. Gli otturatori possono essere
azionati solo dal carrello dell'apparecchio o dal carrello di servizio
(consultare il capitolo dedicato a pag. 28).
21
Matrice di compatibilità apparecchio - unità di
quadro
La spina multicontatto dell'apparecchio e la relativa presa dell’unità
di quadro sono equipaggiate con una matrice meccanica, che rende
impossibile l’inserzione dell'apparecchio in un'unità di quadro con
corrente nominale non adeguata.
Comando meccanico dell'interruttore
Lo scomparto apparecchi è dotato di un dispositivo meccanico, che
rende possibile la chiusura e/o apertura degli interruttori direttamente
tramite i pulsanti del comando frontale, mantenendo la porta chiusa.
I comandi possono essere eseguiti con gli interruttori in posizione
"servizio" o "estratto".
22
17
1. UniGear ZS1
Interruttore in vuoto
Il quadro UniGear ZS1 può essere equipaggiato con la
più ampia gamma di apparecchi attualmente disponibile
sul mercato e, tra questi, l'interruttore in vuoto occupa
una posizione di fondamentale importanza in tutti i settori
della distribuzione primaria.
Gli interruttori in vuoto coprono l'intera gamma dei
parametri del quadro e, quindi, la gamma integrale di
applicazioni possibili.
La pluriennale esperienza maturata nello sviluppo e
nell'impiego delle ampolle in vuoto si riflette oggi nella
Figura 7: UniGear ZS1
18
gamma di interruttori ABB, che si distinguono per le
eccezionali caratteristiche elettriche e meccaniche,
la durata estremamente lunga, i ridotti requisiti di
manutenzione, la compattezza e l'impiego di tecniche
costruttive altamente innovative.
ABB sviluppa e produce una gamma completa di ampolle
da utilizzare in interruttori e contattori e per tutte le
applicazioni di media tensione.
Interruttore VD4
Le ampolle degli interruttori di media tensione VD4 impiegano
il vuoto per l’estinzione dell’arco elettrico e come mezzo
isolante.
Grazie alle insuperabili proprietà del vuoto e della tecnica
interruttiva utilizzata, l'interruzione della corrente avviene
senza strappo dell'arco e senza generazione di sovratensioni.
Il ripristino delle proprietà dielettriche dopo l'interruzione è
estremamente rapido.
Gli interruttori VD4 vengono impiegati per la protezione di
cavi, linee aeree, motori, trasformatori, generatori e banchi di
condensatori.
Poli
Gli interruttori di media tensione VD4 impiegano ampolle in
vuoto incapsulate in poli (1).
Le ampolle incapsulate rendono l’interruttore resistente agli
urti, e lo proteggono da depositi di polvere e umidità.
Figura 8: Interruttore VD4 con attuatore meccanico
L'ampolla in vuoto alloggia i contatti e costituisce la
camera interruttiva.
Gli interruttori ABB utilizzano le tecniche di interruzione in
vuoto più avanzate: a flusso magnetico radiale per interruttori
dalle prestazioni medio-basse e a flusso magnetico assiale
per quelli con elevato potere di interruzione.
Entrambe le tecniche garantiscono la distribuzione omogenea
dell'arco su tutta la superficie dei contatti, consentendo di
ottenere le migliore prestazioni a tutti i valori di corrente.
La struttura dell'ampolla in vuoto è relativamente semplice.
L'involucro esterno è costituito da un isolatore ceramico,
chiuso alle estremità da coperture in acciaio inossidabile. I
contatti sono realizzati in rame puro e cromo sinterizzato e
saldati ai terminali in rame. Una membrana metallica consente
il movimento del gruppo mobile contatti-terminali, garantendo
al tempo stesso il mantenimento del vuoto nell'ampolla. I
componenti dell'ampolla vengono saldati in un ambiente sotto
vuoto per garantire nell'ampolla valori di vuoto inferiori a 10-5 Pa.
L’ampolla non contiene quindi materiale ionizzabile. Al
distacco dei contatti si genera comunque un arco elettrico,
costituito esclusivamente dalla fusione e vaporizzazione del
materiale dei contatti.
Nell’ampolla è integrata una schermatura metallica che
cattura i vapori metallici emessi durante l’interruzione e che
controlla il campo elettrico. La particolare forma dei contatti
genera un campo magnetico che forza l’arco a ruotare e ad
interessare una superficie molto più ampia rispetto a quella
dell'arco a contatto fisso.
Tutto ciò, oltre a limitare lo stress termico sui contatti, rende
trascurabile l’erosione dei contatti e, soprattutto, permette di
controllare il processo di interruzione anche con correnti di
cortocircuito molto elevate.
L’arco elettrico permane sostenuto dall’energia esterna fino al
passaggio della corrente per lo zero naturale.
Le ampolle in vuoto ABB sono ampolle a corrente zero e sono
esenti da reinneschi.
La celere riduzione della densità di corrente e la rapida
condensa dei vapori metallici, simultaneamente al passaggio
della corrente per lo zero, permettono di ripristinare la massima
rigidità dielettrica fra i contatti dell'ampolla in pochi millesimi di
secondo. La supervisione del livello di vuoto non è necessaria
in quanto i poli dell'interruttore sono sistemi a pressione sigillati
a vita e non necessitano di manutenzione.
( 1)Gli interruttori fino a 17,5 kV - 1250 A - 31,5 kA sono realizzati con poli
in poliammide.
19
1. UniGear ZS1
Interruttore in vuoto
Comando
Interruttore eVD4
L’interruttore VD4 è dotato di un comando meccanico ad
accumulo di energia.
Lo sgancio è libero e consente quindi manovre di apertura e
chiusura indipendenti dall’operatore.
Il sistema di molle di comando è ricaricabile sia manualmente
sia mediante un motoriduttore. L’apertura e la chiusura
dell’apparecchio possono essere eseguite per mezzo dei
pulsanti posti sul fronte del comando oppure tramite gli
sganciatori elettrici (chiusura, apertura e minima tensione).
Gli interruttori sono sempre dotati di dispositivo di antirichiusura
per eliminare la possibilità di comandi di apertura e chiusura
contemporanei, comandi di chiusura con molle scariche o con i
contatti principali non ancora in posizione di fine corsa.
L'interruttore eVD4 è un sistema completo di protezione di
linee elettriche di media tensione con installazione "plug and
play". Rappresenta un'evoluzione del concetto tradizionale
di interruttore, in quanto un solo apparecchio è in grado di
eseguire funzioni di interruzione, misura, protezione, controllo e
comunicazione.
L'interruttore eVD4 deriva dalla serie VD4 e ne ha ereditato le
caratteristiche di rinomata affidabilità e robustezza.
L'interruttore eVD4 integra l'unità di protezione RBX615
basata sulla tecnologia ABB Relion® con sensori di corrente e
tensione combinati.
Grazie a questa soluzione integrata, il MTTR (tempo medio di
riparazione) del sistema gestito da eVD4 è molto inferiore a
quello delle soluzioni tradizionali. Ciò rende l'interruttore eVD4
la soluzione ideale per tutte le installazioni in cui è richiesto un
elevato grado di continuità di servizio.
L'interruttore eVD4 è disponibile in versione fissa ed
estraibile per il quadro UniGear ZS1 ed è meccanicamente
intercambiabile con l'interruttore VD4.
Carrello
I poli e il comando sono fissati su un carrello metallico di
supporto e movimentazione.
Il carrello è provvisto di un sistema a ruote che rende possibili
le operazioni di estrazione ed inserzione dell’apparecchio nello
scomparto del quadro a porta chiusa. Il carrello consente la
messa a terra efficace dell’interruttore attraverso la struttura
metallica dell'unità del quadro.
Il carrello dell'interruttore in vuoto può essere motorizzato.
Le manovre di inserzione ed estrazione possono essere
eseguite per mezzo di comandi elettrici, sia localmente
dall'operatore che mediante un sistema remoto.
Interfaccia apparecchio-operatore
La parte frontale dell'interruttore contiene l'interfaccia utente,
dotata dei seguenti accessori:
• pulsante di apertura
• pulsante di chiusura
• contamanovre
• indicatore dello stato di interruttore aperto e chiuso
• indicatore dello stato delle molle di comando cariche e
scariche
• dispositivo di carica manuale delle molle di comando
• selettore di esclusione dello sganciatore di minima tensione
(opzione).
Figura 9: Interruttore eVD4 con sensori a bordo e unità di protezione e controllo RBX 615.
20
Interruttore VM1
Norme
Il comando meccanico ad accumulo di energia di tipo
convenzionale degli interruttori VD4 può essere sostituito
con un comando ad attuatore magnetico, dando origine agli
interruttori della serie VM1.
Tutte le caratteristiche degli interruttori descritte in questo
capitolo rimangono invariate, ad eccezione del comando.
Il comando si basa su un numero di componenti estremamente
ridotto.
• Attuatore a magneti permanenti. Il cuore del comando è
costituito dall'attuatore magnetico, che esegue le manovre
di chiusura e apertura e mantiene i contatti principali nelle
rispettive posizioni assunte dopo la manovra. Il magnete
trasmette il comando alle ampolle per mezzo di un'unica leva
di trasmissione
• Dispositivo elettronico di controllo. Tutte le funzioni (sgancio,
manovra, ricarica dell'energia e autodiagnostica) sono
eseguite dal controllore elettronico integrato. L'interruttore è
equipaggiato con un alimentatore multitensione in corrente
continua e alternata
• Condensatori. L'energia necessaria alla commutazione del
comando è ottenuta per mezzo di un banco di condensatori
integrato. L'energia accumulata garantisce la sequenza
completa di richiusura O-C-O
• Sensori di posizione. La posizione dei contatti dell'interruttore
viene rilevata per mezzo di sensori elettronici di prossimità.
IEC 62271-100 per l’interruttore.
Figura 10: Interruttore VM1 con attuatore magnetico
21
1. UniGear ZS1
Interruttore in gas
Il quadro UniGear ZS1 può anche essere equipaggiato
con interruttori in gas SF6.
Le serie di interruttori in vuoto e in gas ABB sono tra
loro meccanicamente intercambiabili e quindi la stessa
unità di quadro può accogliere indistintamente i due
apparecchi. Solo ABB è in grado di offrire apparecchi di
entrambe le tecniche per tutta la gamma di applicazioni,
livelli di tensione (12-17,5-24 kV), corrente nominale
(630...4000 A) e potere d'interruzione (16...50 kA).
Ciò consente di scegliere la soluzione ottimale per le
caratteristiche dell'impianto e per le utenze da manovrare
e proteggere.
La lunga e comprovata esperienza di ABB dimostra
che i due tipi di interruttori sono ugualmente validi e
complementari.
Interruttore HD4
Gli interruttori di media tensione HD4 impiegano il gas
esafluoruro di zolfo (SF6) per l’estinzione dell’arco elettrico e
come mezzo isolante.
Grazie alle eccellenti proprietà del gas SF6, l'interruzione
della corrente avviene senza strappo dell'arco e senza
generazione di sovratensioni. Non si assiste ad alcun
fenomeno di reinnesco dopo l'interruzione; inoltre, il ripristino
delle proprietà dielettriche dopo l'interruzione è estremamente
rapido.
Gli interruttori in gas sono disponibili per tutti i campi di
applicazione della distribuzione elettrica. Sono particolarmente
raccomandati per l'uso su banchi di condensatori, motori,
trasformatori con isolamento in olio e in impianti dove
sono installati componenti particolarmente sensibili alle
sollecitazioni dielettriche e dinamiche (ad esempio vecchi cavi
o trasformatori).
La combinazione di tecniche di compressione e
autogenerazione permette di ottenere le migliori prestazioni
a tutti i valori di corrente. Entrambe le tecniche sono sempre
presenti, ma mentre la prima opera in modo ottimale
nell’interruzione di basse correnti, la seconda agisce
efficacemente durante le manovre a valori elevati di corrente.
La tecnica autopuffer consente l'impiego di quantità di
gas inferiori a quelle richieste da interruttori basati su altre
tecniche. Per lo stesso motivo, anche la pressione del gas
è notevolmente ridotta. La tecnica autopuffer garantisce la
tenuta della tensione di isolamento e il potere di interruzione
fino al 30% di quello nominale, anche a pressione relativa pari
a zero.
L'intera gamma di interruttori HD4 utilizza la medesima
pressione del gas per tutti i livelli di tensione nominale
(12-17,5-24 kV). La supervisione del livello di pressione del
gas SF6 non è necessaria in quanto i poli dell'interruttore
sono sistemi a pressione sigillati a vita e non necessitano di
manutenzione.
Sono comunque dotati di un dispositivo di controllo della
pressione per verificare che le caratteristiche generali non
vengano alterate in seguito a trasporto o cattivo impiego.
Poli
I poli dell'interruttore HD4 impiegano il sistema di interruzione
autopuffer, combinando le tecniche di compressione e
autogenerazione in un'unica soluzione.
Il sistema autopuffer è la tecnica più innovativa nel campo
degli interruttori in gas e trae le sue origini dagli apparecchi di
alta tensione.
Figura 11: Interruttore HD4
22
Comando
Carrello
L’interruttore HD4 è dotato di un comando meccanico ad
accumulo di energia. Lo sgancio è libero e consente quindi
manovre di apertura e chiusura indipendenti dall’operatore.
Il sistema di molle di comando è ricaricabile sia manualmente
sia mediante un motoriduttore. Il comando è identico per
tutta la serie e presenta una gamma di accessori e ricambi
standardizzati.
Tutti i componenti accessori sono facilmente sostituibili per
mezzo di connettori spina-presa.
L’apertura e la chiusura dell’apparecchio possono essere
eseguite per mezzo dei pulsanti posti sul fronte del comando
oppure tramite gli sganciatori elettrici (chiusura, apertura e
minima tensione).
Gli interruttori sono sempre dotati di dispositivo di
antirichiusura per eliminare la possibilità di comandi di
apertura e chiusura contemporanei, comandi di chiusura
con molle scariche o con i contatti principali non ancora in
posizione di fine corsa.
I poli e il comando sono fissati su un carrello metallico di
supporto e movimentazione.
Il carrello è provvisto di un sistema a ruote che rende possibili
le operazioni di estrazione ed inserzione dell’apparecchio nello
scomparto del quadro a porta chiusa.
Il carrello consente la messa a terra efficace dell’interruttore
attraverso la struttura metallica dell'unità del quadro.
Interfaccia apparecchio-operatore
La parte frontale dell'interruttore contiene l'interfaccia utente,
dotata dei seguenti accessori:
• pulsante di apertura
• pulsante di chiusura
• contamanovre
• indicatore dello stato di interruttore aperto e chiuso
• indicatore dello stato delle molle di comando cariche e
scariche
• dispositivo di carica manuale delle molle di comando
• selettore di esclusione dello sganciatore di minima tensione
(opzione)
• indicatore a LED della pressione del gas (opzionale).
Interruttore HD4-HXA per forti
componenti unidirezionali
La gamma di interruttori HD4 è arricchita dalla versione HD4HXA.
Questa serie di interruttori mantiene tutte le caratteristiche
descritte in questo capitolo, ma si distingue per la capacità di
commutare carichi con forti componenti unidirezionali.
Per poteri di interruzione uguali o inferiori a 40 kA, gli
interruttori HD4-HXA sono in grado di interrompere carichi
con componente unidirezionale pari a IDC = 100%, fino
a tensioni di servizio di 13,8 kV; a 50 kA la percentuale di
componente unidirezionale IDC è ridotta al 50%. Questi
interruttori possono essere installati in tutti gli impianti
interessati da forti componenti unidirezionali, ma trovano di
norma applicazione in sistemi di protezione per trasformatori
e protezione di circuiti ausiliari presso centrali di generazione
di energia.
Norme
IEC 62271-100 per l’interruttore.
IEC 60376 per il gas SF6.
Figura 12: Interruttore HD4-HXA
23
1. UniGear ZS1
Contattore in vuoto
I contattori di media tensione V-Contact VSC sono
apparecchi idonei per funzionare in corrente alternata e
vengono di norma impiegati per comandare utenze che
richiedono un elevato numero di manovre orarie.
Sono idonei per comandare e proteggere motori,
trasformatori e banchi di rifasamento.
Se equipaggiati con fusibili adeguati, possono essere
impiegati in circuiti con livelli di guasto fino a 1000 MVA.
La durata elettrica dei contattori V-Contact VSC è definita
dalla categoria AC3 con 100.000 manovre (chiusura/
apertura) e corrente interrotta di 400 A.
Contattore V-Contact VSC
Questi contattori sono costituiti da un monoblocco in resina
contenente i seguenti componenti:
• ampolle in vuoto
• parti mobili
• attuatore magnetico
• alimentatore multitensione
• accessori e contatti ausiliari.
I contattori V-Contact sono disponibili nelle seguenti versioni:
• VSC7/P per tensioni fino a 7,2 kV.
• VSC7/PG per tensioni fino a 7 kV con tensione di prova a
frequenza industriale di 32 kV.
• VSC12/P per tensioni fino a 12 kV.
• VSC12/PG per tensioni fino a 12 kV con tensione di prova a
frequenza industriale di 42 kV.
Entrambe le versioni sono disponibili con un comando a
ritenuta elettrica o meccanica.
I contattori V-Contact VSC sono meccanicamente
intercambiabili con i precedenti contattori V-Contact V/P
e con tutta la serie di interruttori ABB; la stessa unità di
quadro può quindi accogliere entrambi gli apparecchi senza
modifiche.
Una versione di contattori V-Contact VSC fino a 400 A viene
impiegata anche nel quadro compatto UniGear MCC.
Comando
Data la presenza dell'attuatore magnetico, i contattori
V-Contact VSC necessitano di una quantità trascurabile di
energia ausiliaria in tutte le configurazioni (15 W allo spunto 5 W continuativa).
Il contattore V-Contact VSC è disponibile in tre diverse
configurazioni:
• SCO (singola manovra di comando). Il contattore si chiude
quando viene erogata tensione ausiliaria all'ingresso
dell'alimentatore multitensione, mentre si apre quando la
tensione ausiliaria si interrompe
• DCO (doppia manovra di comando). Il contattore si chiude
quando viene erogata tensione ausiliaria all'ingresso di
chiusura dell'alimentatore multitensione, mentre si apre
quando viene erogata tensione all'ingresso di apertura; la
funzione di antirichiusura è sempre disponibile
• A richiesta, la configurazione DCO è disponibile anche con
una funzione di minima tensione ritardata. Questa funzione
consente l'apertura automatica del contattore quando
il livello di tensione ausiliaria scende al di sotto dei livelli
definiti dalle norme IEC.
L'apertura può essere ritardata da 0 a 5 secondi
(impostazione definita dal cliente mediante dip-switch).
Tutte le configurazioni sono disponibili per 1.000.000 manovre
meccaniche.
Fusibili
Il contattore è dotato di fusibili di media tensione per la
protezione delle utenze.
Il coordinamento tra contattore, fusibili e unità di protezione
è garantito in conformità alle norme IEC 60470 per gli
apparecchi di classe C.
Il telaio portafusibili è di norma predisposto per l'installazione
di tre fusibili con dimensioni e percussore di tipo medio,
secondo le norme di seguito indicate:
• DIN 43625
• BS 2692
Figura 13: Contattore V-Contact VSC
24
Possono essere impiegati i seguenti fusibili:
• tipo DIN con lunghezza di 192, 292 e 442 mm
• tipo BS con lunghezza di 235, 305, 410, 453 e 553 mm.
I telai portafusibili sono provvisti di dispositivo di apertura
automatica anche in caso di intervento di un solo fusibile.
Tale dispositivo non consente la chiusura del contattore in
caso di mancanza anche di un solo fusibile.
La gamma ABB di fusibili per la protezione dei trasformatori
è denominata CEF, mentre quella per motori e condensatori
CMF.
Norme
• IEC 60470 per il contattore
• IEC 60282-1 per i fusibili
Figura 14: Fusibile secondo le norme DIN
Caratteristiche elettriche
VSC7/P
VSC12/P
Tensione nominale
kV
7,2
12
Tensione nominale di isolamento
kV
7,2
12
kV 1 min
Tensione di prova a frequenza industriale
20
28 (3)
(3)
Tensione di tenuta ad impulso
kV
60
75
Frequenza nominale
Hz
50/60
50/60
kA
Corrente nominale ammissibile di breve durata
Corrente di cresta
Corrente di tenuta all'arco interno
(2)
Corrente nominale massima del contattore
…50
…50
kA
…125
…125
kA 1 s
…50
…50
A
400
400
(1)
(1) Limitata dai fusibili.
(2) I valori di tenuta all'arco interno sono garantiti negli scomparti a monte dei fusibili (sbarre e apparecchi) dalla struttura del quadro e nello scomparto a valle (linea) dalle proprietà limitatrici dei
fusibili.
(3) A richiesta sono disponibili in un pannello dedicato il VSC7/PG per tensione di prova a frequenza industriale di 32 kV e il VSC12/PG per tensione di prova a frequenza industriale di 42 kV.
Prestazioni limite del contattore con fusibili
3,6 kV
7,2 kV
Motori
kW
1000
1800
12 kV
3000
Trasformatori
kVA
2000
2500
2500
Condensatori
kVAR
1000
1800
3000
Massima corrente di carico dei fusibili
Linea
Trasformatori
Motori
Condensatori
Tensione nominale
Fusibile
Carico massimo
Fusibile
Carico massimo
Fusibile
Carico massimo
3,6 kV
200 A
160 A
315 A
250 A
450 A
360 A
7,2 kV
200 A
160 A
315 A
250 A
355 A
285 A
12 kV
200 A
160 A
200 A
160 A
200 A
160 A
25
1. UniGear ZS1
Interruttore di manovra-sezionatore
Le unità UniGear possono essere equipaggiate con
interruttori di manovra-sezionatori ABB NAL.
Queste unità sono impiegate per la manovra e la
protezione di linee e trasformatori oppure nelle centrali
elettriche per i trasformatori di servizio ausiliari.
Gli interruttori di manovra-sezionatori NAL sono
sezionatori di media tensione isolati in aria, costituiti
da un supporto fisso a cui sono applicati gli isolatori di
supporto (superiori e inferiori), il sistema di contatti (fissi
e mobili) e le pinze di ritenuta (dei fusibili o delle barre di
isolamento).
Interruttore di manovra-sezionatore
NAL-NALF
L'interruttore di manovra-sezionatore è dotato di due sistemi
di contatti mobili a lame, il principale (attraversato dalla
corrente di carico con il sezionatore in posizione "chiuso") e il
rompiarco (attraversato dalla corrente durante le manovre di
apertura e chiusura).
Questa soluzione consente di non sollecitare i contatti
principali e, quindi, di mantenere inalterate le caratteristiche
elettriche dell'apparecchio.
Durante l'apertura dell'interruttore di manovra-sezionatore
l'aria viene compressa dai pistoni contenuti nei cilindri degli
isolatori superiori. Nel momento di apertura e separazione
dei contatti, un getto d'aria compressa che fuoriesce dagli
appositi ugelli consente il raffreddamento e la deionizzazione
dell'arco.
Figura 15: Interruttore di manovra-sezionatore NALF
26
Si ha di conseguenza un graduale aumento della resistenza
d'arco che ne determina l'estinzione. Il movimento dei pistoni
è sincronizzato con i contatti rompiarco dell'interruttore di
manovra-sezionatore in modo da garantire il massimo afflusso
di aria nel momento di separazione dei contatti e ottenere in
tal modo una sicura estinzione dell'arco.
L'unità può essere equipaggiata con barre di isolamento (unità
interruttore di manovra-sezionatore NAL) oppure con fusibili
di media tensione (unità interruttore di manovra-sezionatore
NALF con fusibili).
L'interruttore di manovra-sezionatore NALF è dotato di un
meccanismo di sgancio automatico per l'intervento dei fusibili
ed utilizza fusibili in conformità alla norma DIN 43625. La
gamma ABB di fusibili per la protezione dei trasformatori è
denominata CEF. Ogni unità è dotata di un sezionatore di terra
con potere di chiusura per la messa a terra dei cavi.
Il comando dell'interruttore di manovra-sezionatore, così
come del sezionatore di terra, avviene dal fronte del quadro
con manovra manuale.
La posizione di entrambi gli apparecchi può essere rilevata
direttamente dal fronte del quadro attraverso un oblò
d'ispezione.
L'unità del quadro può essere equipaggiata con tre
trasformatori di corrente o sensori di misura.
L'unità sezionatore linea (DF) è costituita da due scomparti di
potenza: sbarre e interruttore di manovra-sezionatore/linea.
Quest'ultimo contiene sia l'interruttore di manovra-sezionatore
che i terminali di collegamento dei cavi di potenza.
La segregazione tra gli scomparti di potenza avviene
automaticamente alla chiusura del sezionatore di terra. Un
otturatore di tipo isolante crea una completa separazione
fra i contatti fissi dell'interruttore di manovra-sezionatore,
rendendo quelli superiori inaccessibili agli operatori. In tal
modo si rendono possibili eventuali interventi di manutenzione
sui cavi e sui fusibili, mantenendo in servizio la restante parte
del quadro.
L'unità UniGear ZS1 con interruttore di manovra-sezionatore
fisso è classificato LSC-2A, perché gli scomparti linea e
apparecchi non sono fisicamente segregati fra loro.
L'interruttore di manovra-sezionatore, il sezionatore di
terra e la porta di accesso allo scomparto linea sono tra
loro interbloccati per garantire la massima sicurezza per il
personale e la corretta sequenza di manovre.
Ogni unità del quadro è dotata di uno scomparto per la
strumentazione ausiliaria, dove sono alloggiati tutti gli
strumenti e il cablaggio ausiliario.
Tutte le unità del quadro sono accessibili dal fronte, pertanto
gli interventi di manutenzione e di servizio possono essere
eseguiti anche con il quadro addossato a parete.
Norme
• IEC 60265-1 per l'interruttore di manovra-sezionatore
• IEC 60282-1 per i fusibili
Caratteristiche elettriche
Tensione nominale
kV
12
17,5
24
Tensione nominale di isolamento
kV
12
17,5
24
kV 1 min
28
38
50
Tensione di tenuta ad impulso
kV
75
95
125
Frequenza nominale
Hz
50/60
50/60
50/60
kA (1)
...25
...25
...20
kA
...100
...100
...63
A
100
63
63
kA 1 s
...40
...40
...25
Tensione di prova a frequenza industriale (1)
(1) È disponibile la versione B/DL con livelli superiori delle caratteristiche dielettriche.
Interruttore di manovra-sezionatore NALF con fusibili
Corrente nominale ammissibile di breve durata
Corrente di cresta
Corrente nominale massima dei fusibili
Corrente di tenuta all'arco interno (2)
(1) Limitata dai fusibili.
(2) I valori di tenuta all'arco interno sono garantiti nello scomparto a monte dei fusibili (sbarre) dalla struttura del quadro e nello scomparto a valle (linea) dalle proprietà limitatrici dei fusibili.
Tabella di selezione dei fusibili per la protezione dei trasformatori
Tensione nominale
trasformatore
[kV]
Potenza nominale trasformatore (kVA)
25
50
75
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
Tensione nominale
fusibile
[kV]
1000 1250 1600 2000
Fusibile CEF In [A]
3
16
25
25
40
40
50
63
80
100
125
5
10
16
25
25
25
40
40
50
63
80
100
125
6
6
16
16
25
25
25
40
40
50
63
80
100
125
10
6
10
16
16
16
20
20
25
31,5
40
50
63
80
100
125
12
6
6
10
16
16
16
20
20
25
40
40
50
63
80
100
125
15
6
6
10
10
16
16
16
20
20
25
40
40
50
63
80
100
20
6
6
6
10
10
16
16
16
20
20
25
31,5
40
50
63
80
24
6
6
6
6
10
10
16
16
16
20
20
25
40
40
50
63
3,6/7,2
12
125
80
17,5
24
I valori nella tabella sono stati calcolati in conformità alle norme IEC 60787 e IEC 62271-105 (per tensioni d'esercizio fino a 24 kV). Sono state ipotizzate le seguenti condizioni d'esercizio dei
trasformatori:
• Massimo sovraccarico di lunga durata – 150%
• Correnti di spunto magnetizzante – 12×In per 100 ms
• Tensione di cortocircuito del trasformatore in conformità alla norma IEC 60076-5
• Condizioni d'esercizio ambiente standard dei fusibili
La tabella riporta nel dettaglio la corrente nominale di un particolare fusibile per una data tensione di linea e una data potenza del trasformatore. Per criteri diversi occorre rivedere la selezione
dei fusibili.
I limiti indicati per la corrente nominale del fusibile non sono obbligatori per l'interruttore di manovra-sezionatore NALF / NAL senza il sistema di sgancio del fusibile. I valori di corrente nominale dei corrispondenti fusibili per queste applicazioni sono indicati nel catalogo ABB “FUSIBILI”.
27
1. UniGear ZS1
Carrelli di servizio
La gamma UniGear ZS1 è corredata di tutti i carrelli di
servizio necessari per le operazioni di servizio e le attività
di manutenzione.
I carrelli si suddividono in quattro diverse tipologie:
• messa a terra senza potere di chiusura
• messa a terra con potere di chiusura
• prova cavi
• sezionamento
Carrello di messa a terra senza potere di
chiusura
Questi carrelli svolgono la stessa funzione dei sezionatori di
terra senza potere di chiusura.
Non possiedono, quindi, alcuna capacità di realizzare la
messa a terra di circuiti in tensione in condizioni di guasto.
Sono impiegati per garantire una messa a terra fissa
supplementare, come richiesto dalle procedure di servizio
e manutenzione, ad ulteriore garanzia di sicurezza del
personale.
L'utilizzo di questi carrelli prevede l'estrazione
dell'apparecchio (interruttore o contattore) dal quadro e la sua
sostituzione con il carrello.
Le unità predisposte all’uso dei carrelli di messa a terra sono
provviste di un blocco a chiave che, se attivato, ne impedisce
l’inserzione.
Questi carrelli sono disponibili in due versioni:
• messa a terra del sistema di sbarre principale
• messa a terra dei cavi di potenza.
Figura 16: Carrello di servizio HD4
28
Durante la fase di inserzione il carrello di messa a terra delle
sbarre principali aziona solo l'otturatore superiore e mette a
terra i contatti collegati alle derivazioni superiori (e quindi al
sistema di sbarre principale) tramite la struttura del quadro.
Durante la fase di inserzione il carrello di messa a terra dei
cavi di potenza aziona solo l'otturatore inferiore e mette a
terra i contatti collegati alle derivazioni inferiori (e quindi ai cavi
di potenza) tramite la struttura del quadro.
Questi carrelli possono essere impiegati anche nelle unità
congiuntore. In questo caso, i carrelli mettono a terra uno dei
due lati del sistema di sbarre principale.
Carrello di messa a terra con potere di
chiusura
Questi carrelli svolgono la stessa funzione dei sezionatori di
terra con potere di chiusura.
Sono costituiti da interruttori provvisti dei soli terminali
superiori (messa a terra delle sbarre principali) o inferiori
(messa a terra dei cavi di potenza). I contatti sprovvisti dei
terminali sono cortocircuitati mediante una barra in rame e
collegati a terra tramite il carrello dell’apparecchio.
Questi carrelli mantengono tutte le caratteristiche degli
interruttori, quali il pieno potere di chiusura e apertura su
circuiti in tensione in condizioni di guasto.
Sono impiegati per garantire una messa a terra di estrema
efficacia su circuiti sollecitati da guasto. Consentono la rapida
esecuzione di manovre di apertura e chiusura con comando
elettrico a distanza.
L'utilizzo di questi carrelli prevede l'estrazione dell'apparecchio (interruttore o contattore) dal quadro e la sua
sostituzione con il carrello. Le unità predisposte all’uso dei
carrelli di messa a terra sono provviste di un blocco a chiave
che, se attivato, ne impedisce l’inserzione.
Questi carrelli sono disponibili in due versioni:
• messa a terra del sistema di sbarre principale
• messa a terra dei cavi di potenza.
Durante la fase di inserzione il carrello di messa a terra
delle sbarre principali aziona solo l'otturatore superiore e
predispone i contatti collegati alle derivazioni superiori (e
quindi al sistema di sbarre principale) per la chiusura a terra
tramite comando.
Durante la fase di inserzione il carrello di messa a terra dei
cavi di potenza aziona solo l'otturatore inferiore e predispone
i contatti collegati alle derivazioni inferiori (e quindi ai cavi di
potenza) per la chiusura tramite comando.
Questi carrelli possono essere impiegati anche nelle unità
congiuntore. In questo caso, i carrelli mettono a terra uno dei
due lati del sistema di sbarre principale.
Carrello di prova dei cavi di potenza
Questi carrelli consentono di eseguire prove di isolamento sui
cavi di potenza senza accedere allo scomparto linea oppure
scollegare i cavi dal quadro.
L'utilizzo di questi carrelli prevede l'estrazione dell'apparecchio
(interruttore o contattore) dal quadro e la sua sostituzione con
il carrello.
Durante la fase di inserzione il carrello aziona solo l’otturatore
inferiore e, mediante i connettori di cui è provvisto, consente il
collegamento dei cavi delle apparecchiature di prova.
Questi carrelli possono essere impiegati solo nelle unità arrivo/
partenza a porta aperta.
Carrello di sezionamento
Questo sezionatore consente il collegamento dei contatti
superiori del quadro direttamente a quelli inferiori. Il
collegamento è reso estremamente sicuro grazie all’impiego
dei poli degli interruttori per isolare le sbarre di collegamento
dall’ambiente esterno. Nelle unità arrivo/partenza, il carrello
collega il sistema di sbarre principale ai cavi di potenza,
mentre nelle unità congiuntore i due lati del sistema di sbarre.
Questo carrello trova applicazione nei quadri UniGear per la
realizzazione di unità arrivo/partenza senza interruttore in reti
radiali, per l'esecuzione di collegamenti in cavo tra due quadri
disposti uno di fronte all'altro, nella realizzazione di unità di
interconnessione e nella creazione di unità congiuntore-risalita
con doppio sezionamento (entrambe le unità sono costituite
in questo caso da congiuntori; la prima è equipaggiata con un
interruttore, l'altra con un carrello di sezionamento).
Le unità predisposte all’uso dei carrelli di sezionamento sono
provviste di un blocco a chiave che, se attivato, ne impedisce
l’inserzione.
Carrello di messa a terra del
sistema di sbarre principale,
senza potere di chiusura.
Carrello di messa a terra dei
cavi di potenza, senza potere
di chiusura.
Carrello di messa a terra del
sistema di sbarre principale,
con potere di chiusura.
Carrello di messa a terra dei
cavi di potenza, con potere di
chiusura.
Carrello di prova cavi.
Carrello di sezionamento.
29
1. UniGear ZS1
UFES - Sezionatore di terra ultra rapido
Il sezionatore di terra UFES (Ultra Fast Earthing Switch) è
un innovativo apparecchio estremamente rapido, in grado
di mettere a terra tutte e tre le fasi in meno di 4 ms dal
rilevamento di un guasto per arco interno.
Il sezionatore di terra UFES è in grado di soddisfare un'ampia
gamma di applicazioni nei quadri UniGear ZS1:
• installazione nello scomparto sbarre con involucro superiore
• installazione nello scomparto linea (12/17.5 kV, 50 kA)
Il tempo di intervento estremamente breve dell'elemento di
manovra primario, in connessione con il rilevamento rapido
e affidabile della corrente di guasto e della luce, garantisce
l'estinzione di un guasto per arco interno subito dopo la
sua formazione. In tal modo si impedisce efficacemente il
verificarsi di danni termici e meccanici all'interno del sistema
protetto del quadro.
Vantaggi in caso di guasto per arco interno:
• drastica riduzione dei costi di riparazione: nessun rischio di
danni alle apparecchiature del quadro. Nessuna sostituzione
del pannello guasto
• elevata disponibilità del sistema: dopo aver ispezionato ed
eliminato il motivo del guasto, il quadro può essere rimesso
in servizio molto rapidamente
• sicurezza degli operatori notevolmente superiore in caso di
malfunzionamento dovuto ad errore umano in condizioni di
manutenzione.
Figura 17: Dispositivo elettronico per funzione di
misura, logica e di sgancio, tipo QRU1
Figura 18: Elemento di manovra primario tipo U1
Caratteristiche elettriche limite nei quadri UniGear ZS1
IEC
Tensione nominale di isolamento (rms) (1)
kV 12
17.5
24
Tensione di prova a frequenza industriale (rms)
kV 28
38
50
Tensione di tenuta ad impulso (picco)
kV 75
95
125
Frequenza nominale
Hz 50/60
50/60
50/60
Corrente nominale ammissibile di breve durata (rms) (1)
kA 50
50
31.5
Corrente nominale di chiusura in cortocircuito
kA 125
125
80
3
3
Durata nominale del cortocircuito
s 3
(1) La versione GB/DL è disponibile con maggiori valori di rigidità dielettrica (42 kV) e corrente nominale ammissibile di breve durata (4 s).
30
Sovrapressione in bar
1.6
1.4
I(t)
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
tTC
20.0 40.0 60.0 80.0 100.0120.0
Tempo in ms
Corrente di cortocircuito In
Componente DC
Durata d’arco con UFES
Eliminazione definitiva della corrente di guasto mediante l’interruttore
a monte - 80 ms + x tempo
Tempo di raggiungimento dei criteri di sgancio
Figura 19: In rari casi, un guasto all'interno di uno scomparto del quadro,
ad esempio dovuto ad un difetto, ad una condizione di servizio eccezionale
oppure soprattutto ad un malfunzionamento per errore umano, può
scatenare un arco interno. Più rapida è l'estinzione dell'arco, minori
saranno i danni subiti dalle apparecchiature del quadro.
1.
2.
TA
Curva di pressione con UFES (4 ms)
Curva di pressione senza UFES
tTC
Tempo di raggiungimento dei criteri di sgancio
Figura 20: Prevenzione di gravi effetti di un guasto per arco interno, quali
- rapido aumento della temperatura (fino a 20.000 °C)
- rapido aumento della pressione (vedi figura)
- combustione dei materiali
In questi casi l'estinzione dell'arco è più rapida.
4.
Interruttore
QRU
Interruttore
TA
I k“
UFES
5.
Interruttore
TA
I k“
UFES
Tempo in ms
tTC + < 4 ms
3.
Interruttore
Interruttore
0
0 10
20
3040 5060 708090100
QRU
I k“
UFES
TA
I k“
QRU
UFES
QRU
I k“
UFES
QRU
(Opzionale)
I(t)
I(t)
0.0 5.0 10.015.020.025.0
Tempo in ms
I(t)
0.0 5.0 10.015.020.025.0
Tempo in ms
I(t)
0.0 5.0 10.015.020.025.0
Tempo in ms
I(t)
0.0 5.0 10.015.020.025.0
Tempo in ms
0.0 20.040.060.080.0100.0
120.0
Tempo in ms
Figura 21: Descrizione della sequenza di eventi
1. Formazione dell'arco interno
2. Rilevamento dell'arco per mezzo del dispositivo elettronico (luce e corrente)
3. ~ 1-2 ms in seguito a rilevamento: segnale di sgancio agli elementi di manovra primari dell'UFES
4. ~ 4-3 ms dopo il rilevamento: messa a terra trifase mediante intervento degli elementi di manovra primari dell'UFES:
- interruzione della tensione dell'arco: estinzione immediata dell'arco
- flusso di corrente di guasto al potenziale di terra controllato tramite gli elementi di manovra primari dell'UFES
5. Eliminazione definitiva della corrente di guasto mediante l'interruttore a monte
31
1. UniGear ZS1
IS-limiter: limitazione della corrente di
guasto
L'impiego di IS-limiter riduce le correnti di cortocircuito sia
in sistemi nuovi che nelle estensioni di sistemi esistenti,
consentendo un risparmio dei costi.
Si supponga un cortocircuito a valle di un interruttore di linea
partenza. L'oscillogramma di seguito illustrato mostra il flusso
delle correnti di cortocircuito nella prima semionda.
Una corrente di cortocircuito di 31,5 kA può fluire alla
posizione del guasto attraverso ogni trasformatore. Si
produce pertanto una corrente di cortocircuito di 63 kA, che
corrisponde al doppio della capacità del quadro.
In questo caso, il flusso della corrente attraverso l'IS -limiter è
rappresentato dalla corrente i2.
Si può notare che l'IS-limiter opera con una tale rapidità da
escludere qualsiasi tipo di contributo del trasformatore T2 alla
corrente di cortocircuito di picco (i 1 + i2). Pertanto, per questa
applicazione è idoneo un quadro con potenza di 31,5 kA.
Le correnti di cortocircuito sono troppo elevate?
L'IS-limiter, un apparecchio con tempo di manovra
estremamente rapido, risolve il problema.
La crescente domanda mondiale di energia solleva la
necessità di trasformatori e generatori integrativi o più potenti
e di una maggiore interconnessione fra le singole reti di
distribuzione.
Ciò comporta il superamento delle correnti di cortocircuito
ammissibili per le apparecchiature, con conseguenti gravi
danni per effetto dinamico o termico o addirittura la totale
distruzione delle apparecchiature.
La sostituzione delle apparecchiature esistenti e delle
connessioni in cavo con nuove apparecchiature in possesso
di una maggiore resistenza a cortocircuito è spesso
tecnicamente impossibile o antieconomica per l'utilizzatore.
T1
lnk = 31,5 kA
T2
l1
lnk = 31,5 kA
l2
l = l 1+ l 2
Schema unifilare
di un congiuntore
per un sistema con
lnk = 31,5 kA
e con un
lS - limiter
lnk perm.= 31,5 kA
i
160 kA
i = i 1+ i 2
senza Is-limiter
Corrente i = i1+ i2
nella posizione
del guasto
80 kA
)
(31,5 kA x χ x
i = i 1+ i 2
con Is-limiter
l1
l2
t
Figura 22: Diagramma di applicazione dell'IS-limiter
Figura 23: IS-limiter
Dati tecnici
Tensione nominale
kV
12,0
17,5
24,0
36,0/40,5
Corrente nominale
A
1250/2000/2500/
3000/40001)
1250/2000/2500/
3000/40001)
1250/1600/2000/
2500 1)/3000 1)
1250/2000/25001)
fino a 210
fino a 210
fino a 140
fino a 140
Corrente di interruzione
1) con ventilatore di raffreddamento
32
kARMS
Potenziali applicazioni
Un tale apparecchio di manovra è in grado di soddisfare
un'ampia gamma di applicazioni che gli apparecchi
convenzionali non sono in grado di garantire. Si illustrano di
seguito le più importanti.
Vantaggi di tutte le applicazioni di IS-limiter:
• riduzione delle correnti di cortocircuito nella posizione del
guasto
• nessun aggiornamento dei quadri esistenti.
Opzione A, figura 24
Esercizio accoppiato-parallelo di due sistemi.
Vantaggi:
• migliore qualità dell'energia
• maggiore affidabilità del sistema
• riduzione dell'impedenza di rete
• flusso di carico ottimale.
Opzione B, figura 24
IS-limiter nella linea del generatore per proteggere il sistema di alta
tensione.
Vantaggi:
• possibilità di collegare il generatore indipendentemente dal
potere di cortocircuito del sistema
• nessuna necessità di modificare il sistema di sbarre
esistente
• nessuna necessità di un costoso interruttore del generatore.
Opzione C, figura 24
IS-limiter e reattore collegati in parallelo.
Vantaggi:
• prevenzione di perdite di rame del reattore
• prevenzione di cadute di tensione nel reattore
• nessun campo elettromagnetico del reattore.
Opzione D, figura 25
Alimentazione di servizio di stazioni e rete pubblica.
Vantaggi:
• possibilità di collegare la linea del generatore privato/
industriale alla rete (completamente carica)
• sgancio selettivo dell'I S-limiter (l'IS-limiter interviene solo per
guasti in cortocircuito nella rete).
Opzione E, figura 26
Se, nel caso di due IS-limiter installati in un quadro,
è richiesto uno sgancio selettivo, è necessaria una misura
della corrente totale.
Vantaggio: L'I S-limiter interviene come segue:
• cortocircuito nella sezione A: sgancio solo dell'IS-limiter n° 1
• cortocircuito nella sezione B: sgancio dell'IS-limiter n° 1 e n° 2
• cortocircuito nella sezione C: sgancio solo dell'IS-limiter n° 2.
110 kV
31,5 MVA
12%
Opzione
B
40 MVA
8%
10 kV/31,5 kA
10 kV/40 kA
Opzione
A
Opzione
C
Figura 24: Tre possibili applicazioni dell'IS-limiter in un'unica rappresentazione (opzione A, B, C)
IııkT = 15 kA
10 kV/25 kA
10 kV/16 kA
IııkG = 3 kA
Opzione
D
Figura 25: Punto di collegamento dell'Is-limiter con una rete di distribuzione pubblica (opzione D)
T1
T2
IT
A
T3
IT
1
IS-1
B
IT
2
IS-2
3
C
Figura 26: Impiego di più di un Is-limiter con caratteristiche selettive (opzione E)
33
1. UniGear ZS1
Trasformatori di misura
Trasformatori di corrente a norme DIN
I trasformatori di corrente del tipo a norme DIN sono isolati in
resina e vengono impiegati per alimentare misure e protezioni.
Questi trasformatori possono essere a nucleo avvolto o a
barra passante con uno o più nuclei, con prestazioni e classi
di precisione adeguate alle esigenze dell'impianto.
Questi dispositivi rispondono alla norma IEC 60044-1.
Le loro dimensioni sono conformi alla norma DIN 42600
Narrow Type, nelle versioni Medium e Long Size fino a 2500
A, mentre sono di tipo toroidale nella gamma di correnti da
3150 A a 4000 A (tipo KOKS).
I trasformatori di corrente possono inoltre essere forniti
di presa capacitiva per il collegamento a dispositivi di
segnalazione di presenza tensione.
I trasformatori di corrente sono normalmente montati a valle
dello scomparto apparecchi per la misura delle correnti di
fase dell'unità del quadro. È possibile anche il montaggio a
monte dello scomparto apparecchi (applicazioni di sbarra)
per la misura delle correnti di sbarra o per la realizzazione
di particolari schemi di protezione. La gamma ABB di
trasformatori di corrente è denominata TPU.
Figura 28: TPU 1250 A
Trasformatori di corrente toroidali
I trasformatori toroidali sono di tipo isolato in resina e vengono
impiegati per alimentare misure e protezioni.
Questi trasformatori possono essere a nucleo chiuso o
apribile.
Possono essere impiegati sia per la misura delle correnti di
fase che per il rilevamento della corrente di guasto a terra.
Rispondono alle norme IEC 60044-1.
Figura 29: TPU 2500 A
Figura 27: Trasformatore di corrente toroidale
34
Figura 30: KOKS 3150 A
Trasformatori di tensione
I trasformatori di tensione sono di tipo isolato in resina
epossidica e vengono impiegati per alimentare misure e
protezioni.
Sono disponibili per il montaggio fisso o per l’installazione su
carrelli rimovibili ed estraibili.
Rispondono alle norme IEC 60044-2.
Le loro dimensioni sono conformi alla norma DIN 42600
Narrow type.
Questi trasformatori possono essere a uno o due poli,
con prestazioni e classi di precisione adeguate ai requisiti
funzionali degli strumenti ad essi collegati.
Quando sono installati su carrelli rimovibili o estraibili, sono
dotati di fusibili di protezione di media tensione.
I carrelli estraibili consentono anche la sostituzione dei fusibili
con il quadro il servizio. L'estrazione del carrello a porta
chiusa comporta automaticamente la chiusura di un otturatore
metallico di segregazione fra le parti in tensione del quadro e
lo scomparto misura.
I trasformatori di tensione di tipo fisso possono essere
installati direttamente sul sistema di sbarre principale in uno
scomparto dedicato (applicazioni di sbarra).
La gamma ABB di trasformatori di tensione è denominata
TJC, TDC,TJP.
Figura 32: TV unipolare - tipo TJC
Figura 33: TV bipolare - tipo TDC
Figura 31: Carrello TV con fusibili
Figura 34: TV unipolare con fusibile - tipo TJP
35
1. UniGear ZS1
Sensori di misura
Trasformatori di misura elettronici
Caratteristiche dei sensori
La tecnologia del futuro per la misura di correnti e tensioni
nei quadri UniGear intelligenti è un trasformatore di misura
(appartenente, secondo le attuali norme IEC, al gruppo dei
trasformatori di misura elettronici), chiamato brevemente
“sensore”. Questi sensori sostituiscono i trasformatori di
misura convenzionali con nucleo ferromagnetico.
La caratteristica distintiva dei sensori ABB è il livello del
segnale di uscita, perfettamente adattato alle esigenze delle
apparecchiature a microprocessore, le quali non necessitano
di potenza per l’alimentazione ma solo di un segnale.
Il livello del segnale di uscita analogica dipende dal principio
utilizzato e può essere:
– nell'ordine di mV per il sensore di corrente (il valore
caratteristico è 150 mV alla corrente primaria nominale).
– nell'ordine di volt per i sensori di tensione in cui il rapporto
di partizione è 1:10000 (ad es. uscita 1/√3 V per tensione
nominale del sistema 10000/√3 kV sul lato primario/
ingresso).
Il quadro UniGear ZS1 può essere equipaggiato con i sensori
di tipo KEVCD.
Per quanto concerne le dimensioni, il sensore di tipo a blocco
KEVCD è conforme alle norme DIN. Sono disponibili due
versioni: una versione con misura di corrente e funzione di
indicazione della tensione, l'altra sia con misura di corrente
che di tensione. Tutte le misure/indicazioni per ogni fase
vengono realizzate all'interno di uno stesso strumento,
pertanto non sono necessari dispositivi aggiuntivi.
I sensori di corrente e tensione non presentano
strutturalmente un nucleo ferromagnetico. Ciò comporta
numerosi importanti vantaggi:
– il comportamento del sensore non è influenzato dalla non
linearità e ampiezza della curva di isteresi; ciò comporta una
risposta precisa e lineare per un'ampia gamma dinamica di
grandezze misurate
– si può utilizzare un unico dispositivo/sensore sia per la
misura che per la protezione (non sono necessari dispositivi
separati)
– non si verificano perdite di isteresi, quindi i sensori
presentano un'ottima risposta anche a frequenze diverse da
quella nominale, garantendo un segnale molto selettivo per
le funzioni di protezione, in modo da ottenere un'analisi dei
guasti molto precisa e un'efficace localizzazione dei guasti
– i sensori non presentano stati di funzionamento pericolosi
(non sussistono problemi di uscite cortocircuitate o aperte)
e ciò comporta un'elevata sicurezza per i dispositivi
circostanti e il personale. Il segnale di uscita rimane molto
basso perfino in situazioni di guasto della rete
– l'impiego di sensori elimina la possibilità di fenomeni di
ferrorisonanza, aumentando ulteriormente la sicurezza e
l'affidabilità della rete di distribuzione; inoltre, non sono
necessari ulteriori dispositivi di protezione, cablaggi o
particolari investimenti.
Secondaria
Sensore ABB
Uscita
Us
Livello di saturazione
TA standard
is
10 A
100 A
1000 A
10000 A
Corrente primaria
Figura 35: Linearità dei sensori ABB e confronto con la forma d'onda dei segnali di uscita di un trasformatore di corrente convenzionale in saturazione.
36
I sensori ABB sono collegati agli apparecchi di misura
e protezione per mezzo di cavi schermati e connettori,
garantendo un elevato grado di immunità ai disturbi
elettromagnetici.
La precisione di questi sensori, compreso il cablaggio,
viene verificata e testata, quindi è garantita la disponibilità
di informazioni precise fino allo strumento di misura. Inoltre,
l'impiego di sensori e relè ABB garantisce una totale
precisione del sistema, vale a dire assicura la precisione
dell'intera catena di misura (sensori più IED) superiore all'1%.
Vantaggi dei sensori
Data la risposta lineare e l'ampio campo dinamico, i sensori
sono dispositivi molto più standardizzati (rispetto a numerosi
diversi modelli di TA e TV). Pertanto, è molto più semplice
selezionare il modello adeguato (semplificazione delle attività
di ingegneria) ed è possibile ridurre le parti di ricambio.
La significativa riduzione del consumo di energia durante il
funzionamento dei sensori per effetto di perdite trascurabili
indotte dai sensori (assenza di ferro = nessuna perdita di
isteresi; corrente inferiore sull'avvolgimento e trascurabile
in uscita = perdite ridotte sull'avvolgimento dei sensori)
comporta un enorme risparmio in termini di energia persa
e un aumento minimo di temperatura (con conseguente
miglioramento delle condizioni termiche e dello stato di
invecchiamento all'interno dell'applicazione). Si ottengono
in tal modo dispositivi notevolmente più leggeri rispetto ai
TA o TV convenzionali. Di conseguenza, non sono necessari
impianti/attrezzi speciali per trasportarli e ciò consente una
riduzione dei costi di trasporto.
Il rapido collegamento dei sensori ai dispositivi elettronici
senza necessità di attrezzi particolari, semplifica e riduce gli
oneri di montaggio.
Figura 36: Sensore di corrente e tensione di tipo a blocco KEVCD
37
1. UniGear ZS1
Sensori di misura
Sensore di corrente
Il sensore di corrente si basa sul principio della bobina di
Rogowski. La bobina di Rogowski funziona nello stesso
modo dei trasformatori di corrente convenzionali a nucleo
ferromagnetico (TA). La principale differenza fra la bobina
di Rogowski e il TA è che gli avvolgimenti della bobina
sono avvolti su un nucleo non magnetico, invece che
ferromagnetico. Di conseguenza, i segnali di uscita dalle
bobine di Rogowski sono lineari, in quanto il nucleo non
magnetico non è soggetto a saturazione. Le bobine di
Rogowski producono una tensione in uscita (US), vale a
dire una derivata temporale scalare della corrente primaria
misurata (I P).
Ip
uS
dip (t)
uS (t)=M –––––––
dt
Figura 37: Principio di funzionamento della bobina di Rogowski
L’integrazione del segnale di uscita del sensore di corrente
viene effettuata all’interno dell’IED connesso per ottenere le
informazioni sul valore effettivo di corrente.
Nel caso di corrente primaria solo sinusoidale (I p) alla frequenza
nominale definita come:
ip (t) = √2 Ip sin(ωt)
la tensione in uscita dalla bobina di Rogowski è
us (t) = M
Ip ωcos(ωt)
In questo caso, il valore efficace (r.m.s.) del segnale d’uscita
potrebbe essere misurato facilmente anche senza un convertitore,
impiegando un voltmetro o un oscilloscopio, osservando uno
sfasamento di 90° rispetto alla corrente primaria.
38
La tensione in uscita è sfasata di 90° rispetto alla forma
d'onda della corrente primaria.
Per questo motivo, per informazioni semplici e grossolane sul
segnale di corrente misurato è possibile utilizzare voltmetri
con elevata impedenza d'ingresso. Tuttavia, per ottenere
informazioni esatte e precise in condizioni di transitori,
conoscere il contenuto di diverse componenti di frequenza
o eventuali distorsioni della forma d'onda della corrente
che si presentano nella rete di distribuzione, è necessaria
l'integrazione di un segnale di tensione prodotto dalla bobina
di Rogowski. Questa funzionalità è già garantita dagli IED
forniti da ABB, che offrono una misura molto precisa della
corrente primaria.
La tensione in uscita della bobina di Rogowski dipende dalla
frequenza, pertanto il valore nominale della tensione è 150 mV
a 50 Hz e 180 mV a 60 Hz. Dopo aver impostato la frequenza
nominale nell'IED, il sensore fornisce informazioni precise
sul segnale di corrente primaria misurata perfino in presenza
di diverse armoniche (nessuna perdita di isteresi e nessuna
saturazione), quindi garantisce prestazioni corrette per tutte le
funzioni di protezione.
In teoria, la risposta dell'uscita della bobina di Rogowski è
lineare nella gamma dinamica illimitata della corrente primaria
misurata. Le restrizioni d'uso della bobina di Rogowski
sono dovute ad altre limitazioni, ad es. le dimensioni
dell'applicazione, i sistemi di fissaggio, ecc. È sufficiente una
sola bobina per coprire l'intera gamma di correnti primarie, ad
es. il tipo KECA 250B1 è stato testato con successo fino ad
una corrente termica continua di 2000 A. Il sensore KEVCD
include un conduttore primario, pertanto sono necessari
solo due tipi di questo sensore per coprire l'intera gamma di
corrente primaria da 0 a 3200 A.
Questi dispositivi rispondono alla norma IEC 60044-8.
Sensore di tensione
Il sensore di tensione si basa sul principio del divisore
resistivo. È costituito da 2 elementi resistivi che dividono il
segnale d'ingresso in modo da poter collegare un dispositivo
di misura a bassa tensione standard.
La principale differenza fra il divisore resistivo e il
trasformatore di tensione convenzionale (TV) è il loro
principio di funzionamento. Nel TV la tensione viene indotta
nell'avvolgimento. Nel divisore resistivo, la tensione viene
semplicemente divisa in relazione alle resistenze degli
elementi resistivi, pertanto non si verifica alcuna induzione.
R2
US = ––––––– Up
R1 + R2
Figura 38: Principio di funzionamento del divisore resistivo
Gli elementi resistivi utilizzati sono costituiti da materiale
ceramico stabile su cui è applicato uno speciale rivestimento
resistivo non induttivo.
Il segnale di uscita è una tensione direttamente proporzionale
alla tensione primaria, pertanto non è necessaria alcuna
integrazione o calcolo supplementare.
Nel caso di corrente primaria solo sinusoidale (UP) alla frequenza nominale, definita come:
Il rapporto di ripartizione standard utilizzato nei sensori ABB è
10000/1. Ciò assicura un segnale di uscita sufficiente e sicuro
per un’ulteriore calcolo all’interno dell’IED.
Per ottenere informazioni sul segnale di tensione misurato
è possibile utilizzare voltmetri con elevata impedenza
d'ingresso, tuttavia si raccomanda di utilizzare gli IED ABB, in
quanto il relativo collegamento è stato testato e verificato.
Il divisore resistivo non presenta né nucleo ferromagnetico né
avvolgimento, pertanto non comporta il rischio di fenomeni
di ferrorisonanza come per i TV e non necessita di ulteriori
dispositivi di smorzamento a tale scopo. L'impiego di tali
divisori aumenta notevolmente la sicurezza e l'affidabilità della
rete, nonché la sicurezza del personale in tutte le circostanze.
Non sussistono problemi o pericoli in caso di cortocircuito dei
terminali secondari. Inoltre, il sensore può rimanere connesso
perfino durante le prove di tensione a frequenza industriale del
quadro.
Il divisore resistivo opera correttamente perfino durante
transitori, in cui sono presenti, oltre a corrente continua,
anche altre componenti di frequenza (l'assenza di nucleo
ferromagnetico del divisore elimina la possibilità di saturazione
a diverse frequenze). Ciò consente una valutazione non
distorta dei transitori e un'analisi precisa delle funzioni di
protezione. Oltre alla possibilità di misurare le componenti DC
durante i transitori, il divisore resistivo consente anche una
misura precisa della componente continua della tensione.
Data la risposta lineare e l'assenza di saturazione, è
sufficiente un solo divisore per coprire l'intera gamma di
tensioni da 0 a 24 kV. Ciò nonostante, nel caso di un unico
sensore di tensione generale, potrebbe essere necessario
tenere conto di altri requisiti meccanici o dimensioni/distanze
per diversi livelli di tensione. Proprio per questo, il sensore
KEVCD è disponibile in due diverse altezze, conformi
alle dimensioni delle norme DIN. La versione del sensore
selezionata può essere utilizzata anche per livelli di tensione
inferiori alla massima tensione primaria nominale.
Questi dispositivi rispondono alla norma IEC 60044-7.
up (t) = √2Up sin(ωt)
La tensione d’uscita dal divisore di tensione resistivo è
R2
up (t) = ––––––– √2Up sin(ωt)
R1 + R2
Anche in questo caso, il valore del segnale d’uscita potrebbe essere
facilmente misurato impiegando un voltmetro o un oscilloscopio.
39
1. UniGear ZS1
Terminazioni dei cavi
Terminazioni per cavi isolati in polimero
1 – 24 kV
È di fondamentale importanza che i cavi di potenza utilizzati
nel quadro siano provvisti di adeguate terminazioni e, a tale
scopo, ABB ha sviluppato un'ottima gamma di prodotti di
facile utilizzo per la preparazione e la terminazione dei cavi.
I cavi di potenza MT sono di norma progettati con conduttore
di alluminio o rame, isolamento in materiale polimerico, guaina
isolante estrusa, calza metallica, armatura (opzionale) e
guaina protettiva esterna polimerica.
Per ottenere una portata di corrente sicura ed affidabile è
necessario prevedere una buona connessione meccanica
fra il conduttore del cavo e la sbarra. ABB offre capicorda
meccanici studiati appositamente per adattarsi al conduttore
del cavo mediante avvitamento. È inoltre indispensabile
guidare correttamente il campo elettrico prodotto dai cavi; per
questo motivo ABB fornisce terminazioni applicate a freddo
in gomma, che creano una pressione attiva attorno al cavo.
Inoltre, se il cavo è progettato con una calza metallica non
contenente rame, devono essere utilizzati speciali kit di messa
a terra per controllare opportunamente eventuali correnti di
guasto. L'armatura del cavo deve avere lo stesso potenziale
di terra della guaina del cavo, pertanto è necessario
utilizzare ulteriori accessori di collegamento, sempre messi a
disposizione da ABB. Informazioni dettagliate sono riportate
nella documentazione tecnica separata relativa agli accessori
per cavi.
40
Applicazioni e caratteristiche
In base alla struttura del cavo, è necessario utilizzare la
tipologia corretta di accessori per cavi. Se si utilizzano cavi
unipolari schermati esclusivamente con calza in rame, è
sufficiente utilizzare un capocorda e una terminazione adatta
alle effettive dimensioni del cavo.
Il vantaggio delle terminazioni applicate a freddo è la
possibilità di rinunciare all'impiego di calore o fiamme libere
per l'installazione (fatta eccezione per la sigillatura delle
derivazioni sui cavi tripolari). Dopo la preparazione del cavo,
la terminazione viene semplicemente fatta scivolare sul cavo
senza l'impiego di attrezzi. Se si utilizza un cavo tripolare o un
cavo schermato con nastro di rame o con foglio di alluminio
oppure un cavo con armatura, è necessario impiegare altri
accessori.
Un altro fattore molto importante è la corretta preparazione
dei cavi e, anche a tale scopo, ABB offre eccellenti strumenti.
Prodotti raccomandati per la terminazione dei cavi
La terminazione dei cavi prestampata di tipo Kabeldon
SOT può essere impiegata su qualsiasi cavo polimerico,
indipendentemente dalla relativa struttura o dalle dimensioni
del conduttore. La terminazione di tipo SOT 10 è progettata
per i cavi da 7,2 kV, mentre la terminazione SOT 24 copre
tensioni da 17,5 e 24 kV. Poche varianti di terminazioni
sono adatte per un'ampia gamma di dimensioni di cavi. La
gamma di prodotti ABB include anche altri accessori, quali
kit di messa a terra, guarnizioni di supporto per cavi tripolari
e materiale di schermatura per armatura dei cavi. Contattare
ABB per maggiori informazioni.
Figura 39: Terminazione dei cavi ABB Kabeldon tipo SOT 10 con capocorda bimetallico tipo SKSB
Figura 40: Terminazione dei cavi ABB Kabeldon tipo SOT 24 con capocorda bimetallico tipo SKSB
Designazione e dimensioni
Livello di tensione
Dimensioni conduttore
Designazione
Kabeldon
Diametro
sull'isolamento
mm
7,2 kV
12 kV
17,5 kV
1 - 7,2
SOT 101
10.5 - 15
10 - 35
-
-
-
1 - 7,2
SOT 102
12,9 - 25,8
50 - 150
-
-
-
SOT 103
21,4 - 34,9
185 - 300
-
-
-
SOT 241 A
11 - 15
-
10 - 35
-
-
kV
1 - 7,2
12 - 17,5
mm²
24 kV
12 - 17,5
SOT 241
15 - 28
-
50 - 185
50 - 150
-
12 - 17,5
SOT 242
24 - 39
-
240 - 500
185 - 300
-
-
-
-
-
-
-
12 - 17,5
SOT 242 B
38 - 54
-
630 (**)
630 (**)
-
24
SOT 241 A
11 - 15
-
-
-
10
24
SOT 241
15 - 28
-
-
-
25 - 120
24
SOT 242
24 - 39
-
-
-
150 - 400
24
SOT 242 B
38 - 54
-
-
-
500 - 630 (**)
24
(**) Può essere installata su cavi da 800 e 1000 mm2 utilizzando nastro in gomma siliconica 2342 come sigillante.
41
1. UniGear ZS1
Distribuzione e automazione
Filosofia di protezione ABB
In qualità di fornitore di IED (Intelligent Electronic Device,
ovvero dispositivi elettronici intelligenti) di protezione in oltre
70 paesi, ABB comprende perfettamente l'esistenza di diverse
filosofie di protezione derivanti dalle legislazioni locali, dai
requisiti ambientali e dalle applicazioni tecniche. Per questo
motivo, ABB ha elaborato una filosofia di protezione che
non solo soddisfa le esigenze e i requisiti specifici di diversi
sistemi di distribuzione, ma crea anche uno stato di sicurezza
e assoluta tranquillità sia per i proprietari dei sistemi che per
gli utilizzatori.
Il principale obiettivo di un sistema di protezione con IED
ABB è riconoscere gli stati anomali del sistema elettrico o il
funzionamento anomalo dei componenti del sistema. Sulla
base dei dati acquisiti dall'IED, il sistema di protezione avvia
42
misure correttive che ripristinano il normale stato operativo del
sistema oppure isolano il guasto per limitare eventuali danni
al sistema e lesioni fisiche al personale. Ciò garantisce un
ambiente sicuro per tutti.
I sistemi di protezione non impediscono il verificarsi di guasti
di rete, ma si attivano solo all'insorgenza di anomalie nel
sistema elettrico. Tuttavia, un'attenta selezione delle funzioni
e dei metodi di protezione offerti dagli IED ABB per le
specifiche esigenze di protezione del sistema elettrico e dei
relativi componenti non solo garantisce la migliore protezione
per il sistema elettrico, ma migliora anche il rendimento e
l'affidabilità del sistema di protezione, minimizzando gli effetti
dei guasti nella rete e impedendo che un eventuale guasto
possa diffondersi ai componenti sani della rete causando
anomalie e disturbi.
Vantaggi di un sistema di protezione
completo
La velocità operativa, la sensibilità, la selettività e l'affidabilità
del sistema di protezione sono fattori importanti che meritano
una certa attenzione. Esiste una stretta correlazione fra
la velocità operativa del sistema di protezione e i rischi e i
danni causati da un guasto alla rete. L'automazione delle
sottostazioni offre funzioni di supervisione e controllo a
distanza, che accelerano la localizzazione dei guasti e il
successivo ripristino dell'alimentazione. Inoltre, il rapido
funzionamento degli sganciatori di protezione minimizza i
picchi di carico post-guasto, che, unitamente a cadute di
tensione, aumentano il rischio che il guasto possa diffondersi
ai componenti sani della rete. La sensibilità della protezione
deve essere adeguata per consentire il rilevamento di guasti
a terra ad alta resistenza e di cortocircuiti nei componenti più
distanti della rete. Una selettività affidabile è fondamentale
per circoscrivere il più possibile perdite di alimentazione e
consentire la sicura localizzazione del componente guasto
della rete.
Terminali di protezione monofunzione e
multifunzione
Elevati requisiti
Alimentazione da entrambe
le estremità
Linee ad anello
Schema
unifilare HMI*
Localizzatore guasti
Linee radiali
con dispositivi
di richiusura/
sezionatori
Supervisione qualità energia
Linee
radiali
Caratteristiche dell’IED
Tipo di linea
Protezione
distanziometrica
Linee con generazione distribuita
È possibile quindi adottare azioni correttive mirate al
componente guasto della rete e ripristinare l’alimentazione
con la massima rapidità.
Il sistema di protezione deve presentare anche un elevato
grado di affidabilità. Ciò significa, ad esempio, che se un
interruttore subisce un guasto, tale guasto verrà identificato
ed eliminato dalla protezione di back-up.
L’automazione delle sottostazioni consente all’operatore
di avere il perfetto controllo della sottostazione. Inoltre, il
sistema di automazione di sottostazione (SA) migliora la
qualità dell'energia della rete di trasmissione e distribuzione
in condizioni d'esercizio normali, ma, soprattutto, in caso
di guasto e durante la manutenzione della sottostazione.
Un sistema di automazione di sottostazione (SA) o SCADA
(controllo di supervisione e acquisizione dati) offre tutti
i vantaggi della tecnologia digitale per la protezione e il
controllo delle reti. I terminali possono essere facilmente
impostati e parametrizzati secondo le specifiche esigenze
del sistema mediante un facile e sicuro accesso tramite la
postazione dell'operatore.
Adeguati metodi di protezione e una completa funzionalità
aumentano il rendimento del sistema di protezione.
La definizione di “funzionalità completa” varia in funzione dei
requisiti della rete o del sistema elettrico protetto. Mentre per
alcune applicazioni di rete sono sufficienti IED di protezione
monofunzione, reti e sistemi più complessi richiedono IED
di protezione multifunzione avanzati. Gli IED di protezione
monofunzione includono una serie di funzioni di protezione,
ad esempio per uno specifico tipo di applicazione.
I principali vantaggi di questi IED di protezione sono
la ridondanza e il prezzo. Uno o più IED di protezione
monofunzione garantiscono una protezione sufficiente in gran
parte delle applicazioni.
Comunicazione
Richiusura automatica
Funzione singola
* Interfaccia Uomo Macchina
Requisiti standard
Figura 41: Confronto fra linee con requisiti standard ed elevati
43
1. UniGear ZS1
Distribuzione e automazione
Protezione delle linee
Applicazioni e caratteristiche
Le applicazioni di protezione possono dividersi
approssimativamente in due categorie principali, vale a dire
le applicazioni standard (che utilizzano una protezione basata
sulla misura della corrente) e le applicazioni con requisiti
elevati (che utilizzano una protezione basata sulla misura della
corrente e della tensione) e varie combinazioni di queste due
categorie.
Lo schema o il sistema di protezione selezionato deve
soddisfare i requisiti specifici dell’applicazione relativamente a
sensibilità, selettività e velocità di manovra della protezione.
I requisiti di protezione sono determinati principalmente dalla
struttura fisica della rete o del sistema elettrico e, in gran
parte dei casi, tali requisiti possono essere soddisfatti con IED
di protezione di massima corrente non direzionale/direzionale.
In reti o sistemi elettrici con struttura più complessa è
necessario introdurre funzioni di protezione più avanzate,
come una protezione distanziometrica o una protezione
differenziale di linee.
Il sistema di protezione di massima e minima tensione ha lo
scopo di supervisionare il livello di tensione della rete. Se il
livello di tensione diverge dal valore target in misura superiore
al limite ammesso per un intervallo di tempo prestabilito, il
sistema di protezione di massima e minima tensione interviene
attuando una serie di misure per limitare la durata di questa
condizione anomala e le conseguenti sollecitazioni sul sistema
o sui relativi componenti.
Per impedire ingenti interruzioni a causa di disturbi di
frequenza, le sottostazioni sono di norma equipaggiate con
IED di protezione di minima frequenza che, a loro volta,
controllano vari schemi di distacco dei carichi di potenza.
Questi sono solo alcuni esempi delle principali funzioni di
protezione delle linee.
In funzione dei requisiti, è possibile selezionare e configurare
un adeguato tipo di IED in modo da ottenere una soluzione
globale per diversi tipi di linea.
In linea generale, le funzioni di protezione richieste differiscono
notevolmente fra i vari tipi di linea, ad esempio per le
caratteristiche della sorgente di corrente di guasto e il tipo
di funzioni più avanzate che possono essere ulteriormente
necessarie per soddisfare i requisiti base dell’applicazione di
protezione.
Prodotti consigliati
I prodotti raccomandati per la protezione delle linee fanno
parte della famiglia di IED di protezione basati su tecnologia
ABB Relion®. Questi IED sono frutto di numerosi anni di
esperienza, maturata da un’ampia gamma di applicazioni e
requisiti di funzionalità dei clienti ABB in tutto il mondo. Anche
i noti IED della serie RE500 hanno svolto un importante ruolo
nel decretare il successo di ABB in questo settore.
I prodotti Relion ® sono stati progettati per implementare gli
standard fondamentali della norma IEC 61850. La precisa
implementazione del protocollo di comunicazione per
sottostazioni IEC 61850 copre la comunicazione sia verticale
che orizzontale fra IED.
Figura 42: Unità di protezione e controllo di linea REF630
44
• Unità di protezione e controllo di linee REF630: questa
unità offre un’importante protezione per linee aeree e linee
in cavo di reti di distribuzione dell’energia. L’unità REF630
si adatta sia a reti con neutro isolato che a reti con neutro
messo a terra tramite resistenza o impedenza.
Sono disponibili quattro configurazioni predefinite per
rispondere ai requisiti tipici di controllo e protezione delle
linee.
Le configurazioni predefinite possono essere impiegate come
tali oppure modificate ed estese nella loro funzionalità con
funzioni aggiuntive liberamente selezionabili per adattare in
modo specifico l’IED, soddisfacendo i più esigenti requisiti di
applicazione individuali.
• Unità di protezione e controllo di linee REF615: è
un IED per linee dedicato e perfettamente allineato per la
protezione, il controllo, la misura e la supervisione di sistemi
di distribuzione dell’energia delle utility e dell’industria.
Garantisce la protezione generale di linee aeree, linee in
cavo e sistemi di sbarre di sottostazioni di distribuzione
dell’energia.
Figura 43: Unità di protezione e controllo di linea REF615
È adatta sia a reti con neutro isolato che a reti con neutro
messo a terra tramite resistenza o impedenza. Inoltre,
facendo uso degli avanzati sistemi di comunicazione tipici
degli IED, l’unità REF615 può essere utilizzata anche per la
protezione di reti di distribuzione ad anello e magliate, nonché
reti radiali.
Attualmente, la serie REF615 comprende otto configurazioni
standard per soddisfare le più comuni applicazioni di
protezione e controllo delle linee e non solo i requisiti di
protezione attuali, ma anche quelli futuri.
• Unità di protezione di linee REF610: questa unità è
studiata principalmente per la protezione di linee arrivo e
partenza nelle sottostazioni di distribuzione dell’energia di
sistemi con messa a terra tramite resistenza e con neutro
direttamente a terra. L’unità REF610 è idonea per applicazioni
navali e off-shore. Provvista di una funzione di protezione
opzionale contro gli archi elettrici, l’unità REF610 offre inoltre
una rapida protezione dai guasti per arco interno delle sbarre
della sottostazione. L’unità REF610 viene inoltre impiegata per
la protezione di back-up di motori, trasformatori e generatori,
per aumentare la ridondanza di protezione in applicazioni
critiche sia a livello industriale che di utility.
Figura 44: Unità di protezione di linea REF601
45
1. UniGear ZS1
Distribuzione e automazione
Protezione dei trasformatori
Prodotti consigliati
Il trasformatore di potenza è uno dei componenti più
importanti e una delle unità di maggiore funzionalità nella rete
di distribuzione dell'energia.
Un'alta disponibilità del trasformatore di potenza è quindi
un fattore prioritario per impedire il verificarsi di guasti nel
sistema di distribuzione dell'energia.
Sebbene i trasformatori di potenza di alta qualità siano in sé
molto affidabili, possono occasionalmente verificarsi guasti
dovuti a stati di avaria dell'isolamento. Questi guasti, che
si presentano sotto forma di cortocircuiti e/o guasti a terra,
provocano generalmente gravi danni agli avvolgimenti e al
nucleo del trasformatore. I danni sono proporzionali al tempo
necessario per risolvere i guasti, quindi il trasformatore di
potenza deve essere scollegato con la massima rapidità. Il
trasformatore di potenza deve essere trasportato in un’officina
per le dovute riparazioni, una procedura molto dispendiosa
dal punto di vista temporale. Il funzionamento di una rete
elettrica in cui il trasformatore di potenza è fuori servizio
è sempre molto oneroso. Un guasto al trasformatore di
potenza comporta spesso ripercussioni più gravi sul sistema
elettrico rispetto ad un guasto alla linea, che, in genere, può
essere risolto piuttosto rapidamente. È quindi estremamente
importante impiegare IED di protezione rapidi e affidabili
per rilevare guasti al trasformatore e avviare la procedura di
sgancio.
Le dimensioni, il livello di tensione e l’importanza del
trasformatore di potenza determinano la scelta del tipo e
della quantità di dispositivi di protezione e supervisione da
impiegare per limitare i possibili danni di un guasto. Il costo
del sistema di protezione è irrilevante rispetto al costo totale
del trasformatore di potenza e ai costi causati da eventuali
guasti allo stesso.
I prodotti raccomandati per la protezione dei trasformatori
fanno parte della famiglia ABB Relion® comprendente IED
di protezione. Questi IED sono frutto di numerosi anni di
esperienza, maturata in un'ampia gamma di applicazioni
sulla base dei requisiti di funzionalità dei clienti ABB in tutto il
mondo.
Anche i noti IED della serie RE500 hanno avuto un importante
ruolo nel decretare il successo di ABB in questo settore.
I prodotti Relion ® sono stati progettati per implementare
gli standard fondamentali della norma IEC 61850. La pura
implementazione del protocollo di comunicazione per
sottostazioni IEC 61850 copre la comunicazione verticale e
orizzontale fra IED.
Figura 45: Unità di protezione e controllo per trasformatori RET630
46
• Terminale di protezione e controllo per trasformatori
RET630: si tratta di un IED completo per la gestione dei
trasformatori, progettato per la protezione, il controllo,
la misura e la supervisione di trasformatori di potenza,
trasformatori di unità e step-up, inclusi blocchi trasformatoregeneratore in reti di distribuzione delle utility e dell'industria.
Questo terminale fornisce la protezione principale per
trasformatori di potenza a due avvolgimenti e blocchi
generatore-trasformatore di potenza.
Sono disponibili due configurazioni predefinite per soddisfare
le specifiche esigenze di protezione e controllo dei
trasformatori. Le configurazioni predefinite possono essere
impiegate come tali oppure possono essere modificate
ed estese nella loro funzionalità con funzioni aggiuntive
liberamente selezionabili per adattare in modo specifico
l'IED, soddisfacendo i più esigenti requisiti di applicazione
individuali.
• Terminale di protezione e controllo per trasformatori
RET615: si tratta di un IED dedicato per la protezione e il
controllo di trasformatori di potenza a due avvolgimenti,
trasformatori di unità e step-up, inclusi blocchi trasformatoregeneratore in reti di distribuzione delle utility e dell'industria.
Il terminale RET615 è disponibile in otto configurazioni
standard per soddisfare i principi di messa a terra del neutro
del trasformatore con schemi di protezione ad alta impedenza
o protezione ristretta da guasto a terra a bassa impedenza.
Vengono compensate matematicamente le differenze del
rapporto TA e spostamenti di fase di tutti i gruppi vettoriali
dei trasformatori comunemente impiegati. Il terminale
RET615 presenta anche funzioni di controllo locale e remoto
dell'interruttore sul lato AT del trasformatore.
Figura 46: Unità di protezione e controllo per trasformatori RET615
47
1. UniGear ZS1
Distribuzione e automazione
Protezione dei motori
Prodotti consigliati
In linea generale, la protezione dei motori deve proteggere da
stati di massima corrente, carico squilibrato, guasto a terra e
cortocircuito. Tuttavia, la protezione fondamentale per i motori
è quella termica, in quanto il surriscaldamento è il principale
fattore di rischio per un motore.
I motori non devono essere protetti solo da guasti elettrici,
ma anche da eventuali modalità errate di azionamento.
ABB prospetta soluzioni incentrate su avanzate protezioni
termiche, che impediscono un errato azionamento dei motori.
La protezione da sovraccarico termico è necessaria per
proteggere il motore sia da sovraccarichi a breve termine che
a lungo termine, quindi riveste una grande importanza per il
rendimento del motore. Stati di sovraccarico di breve durata
si verificano soprattutto durante l’avviamento del motore.
L’azionamento improprio di un motore in funzione non
danneggia necessariamente l’impianto, ma ne riduce la vita
utile. Pertanto, un sistema di protezione del motore affidabile
e versatile non solo protegge il motore, ma ne prolunga anche
il ciclo di vita, contribuendo a migliorare la redditività del
capitale investito nelle motorizzazioni.
I prodotti raccomandati per la protezione dei motori fanno
parte della famiglia di IED di protezione ABB Relion®.
Questi IED sono frutto di numerosi anni di esperienza,
maturata da un’ampia gamma di applicazioni e requisiti di
funzionalità dei clienti ABB in tutto il mondo.
Anche i noti IED della serie RE500 hanno svolto un importante
ruolo nel decretare il successo di ABB in questo settore.
I prodotti Relion ® sono stati progettati per implementare gli
standard fondamentali della norma IEC 61850. La precisa
implementazione del protocollo di comunicazione per
sottostazioni IEC 61850 copre la comunicazione sia verticale
che orizzontale fra IED.
Figura 47: Unità di protezione e controllo di motori REM630
Figura 48: Unità di protezione e controllo di motori REM615
48
• Unità di protezione e controllo di motori REM630:
questo IED completo di gestione motori è progettato per la
protezione, il controllo, la misura e la supervisione di motori
asincroni di medie-grandi dimensioni in sistemi elettrici
industriali di media tensione.
L’unità REM630 appartiene alla famiglia di prodotti ABB
Relion ® e alla serie di prodotti 630 ed è caratterizzata da
scalabilità funzionale e flessibilità di configurazione. Presenta
inoltre funzioni di controllo necessarie per la gestione di quadri
controllo motori industriali.
L’unità REM630 garantisce la protezione principale per motori
asincroni e relative trasmissioni. L’IED di gestione motori è
studiato per motori asincroni di medie-grandi dimensioni
controllati da interruttore e contattore in un’ampia gamma
di applicazioni di trasmissioni, quali trasmissioni motorizzate
per pompe, ventilatori, compressori, frantumatori, trituratori,
ecc. La configurazione predefinita può essere utilizzata
come tale oppure facilmente personalizzata o estesa con
funzioni aggiuntive, mediante le quali l’IED di gestione motori
può essere perfettamente adattato in modo da soddisfare
esattamente i requisiti specifici di una data applicazione.
• Unità di protezione e controllo di motori REM615: è
un IED per motori dedicato e perfettamente allineato per la
protezione, il controllo, la misura e la supervisione di sistemi
di motori asincroni nell’industria manufatturiera e di processo.
L’unità REM615 viene di norma impiegata con motori di alta
tensione controllati da interruttore o contattore, nonché motori
di bassa tensione di medie-grandi dimensioni controllati
da contattore in un’ampia gamma di trasmissioni. L’unità
REM615 è disponibile in tre configurazioni standard, ciascuna
delle quali include funzioni base di protezione dei motori,
funzioni di protezione di massima e minima tensione, nonché
misura della potenza e dell’energia. L’avviamento/arresto sia
locale che remoto del motore risulta inoltre facilitato.
• Relè di protezione di motori REM610: è un IED per la
protezione, la misura e la supervisione di motori di bassa
tensione asincroni di medie-grandi dimensioni e di motori
di alta tensione asincroni di piccole-medie dimensioni
nell’industria manufatturiera e di processo.
L’IED REM610 può essere impiegato con trasmissioni
motorizzate controllate da interruttore o contattore in
un’ampia gamma di applicazioni. Potenziato da una scheda
add-on opzionale per sensori RTD o elementi termistore,
questo IED può essere impiegato per la misura diretta della
temperatura di parti critiche di motori, quali cuscinetti e
avvolgimenti. Viene inoltre impiegato per la protezione di
linee in cavo e trasformatori di distribuzione, che beneficiano
quindi della protezione da sovraccarico termico oltre che della
protezione di massima corrente di fase, da guasto a terra e da
sbilanciamento di fase.
Figura 49: Unità di protezione di motori REM610
49
1. UniGear ZS1
Distribuzione e automazione
Protezione di massima e minima
tensione
Il terminale REU615 è disponibile in due configurazioni
"già pronte", denominate A e B, progettate per due delle
applicazioni più comuni degli IED.
La configurazione A del terminale REU615 è preimpostata
per applicazioni di protezione basate sulla tensione e sulla
frequenza nei sistemi elettrici e di distribuzione delle utility
e dell'industria, incluse reti con generazione e distribuzione
dell'energia.
Tale configurazione è prevista per l'uso in quadri di media
tensione con unità misura tensione separata.
Essa garantisce una supervisione dello stato di massima e
minima tensione delle sbarre, nonché un monitoraggio della
frequenza e tensione residua di rete.
La configurazione B è preimpostata per la regolazione
automatica della tensione. Entrambe le configurazioni
consentono inoltre un controllo dell'interruttore e assicurano
funzioni di misura e supervisione. La funzione di regolazione
della tensione della configurazione B è studiata per una
regolazione automatica e manuale dei trasformatori di potenza
equipaggiati con un commutatore sotto carico motorizzato.
Il terminale REU615 fa parte della famiglia di prodotti di
protezione e controllo ABB Relion®, precisamente della
serie 615. Gli IED serie 615 sono caratterizzati da un design
compatto ed estraibile. Riprogettata dalle basi, la nuova serie
615 è stata studiata per implementare l’intera potenzialità
della norma IEC 61850 sulla comunicazione e l'interoperabilità
dei dispositivi di automazione per sottostazioni.
Figura 50: Unità di protezione di massima e minima tensione REU615
50
Protezione contro gli archi elettrici
Un cortocircuito per arco elettrico all’interno di un quadro è
di norma provocato da un oggetto estraneo entrato nell'unità
o da un guasto dei componenti. L’arco produce un effetto di
pressione e calore simile a quello di un’esplosione, causando
in genere danni estesi al quadro e agli operatori.
Un adeguato sistema di protezione protegge quindi la
sottostazione da guasti per arco, riducendo al minimo il
tempo di permanenza dell’arco e impedendo il prodursi
di eccessivo calore e di ingenti danni. Questo sistema di
protezione minimizza i danni materiali e consente il sicuro e
regolare ripristino della distribuzione di energia. Il sistema può
quindi offrire vantaggi economici ancor prima che si verifichi
un guasto per arco. Dato che i quadri più obsoleti sono anche
più soggetti a guasti per archi, un sistema di protezione
contro archi elettrici estende effettivamente la vita utile del
quadro, rendendo più redditizio il capitale investito.
L’aspetto più importante di questa tecnologia è la
salvaguardia dell'incolumità fisica degli operatori.
Figura 51: Unità di protezione contro gli archi elettrici REA 101 con
estensioni REA 103, REA 105 e REA 107
Applicazioni e caratteristiche
L’arco elettrico può essere causato da guasti di isolamento,
dispositivi malfunzionanti, collegamenti di cavi o sbarre
difettosi, sovratensione, corrosione, inquinamento, umidità,
ferrorisonanza (trasformatori di misura) e perfino dal fenomeno
di invecchiamento dovuto a sollecitazione elettrica. Gran
parte di queste potenziali cause di guasto per arco può
essere prevenuta attuando sufficienti misure di manutenzione.
Tuttavia, nonostante le precauzioni adottate, anche l’errore
umano può causare guasti per arco.
L’aspetto tempo è cruciale nel rilevamento e nella riduzione
al minimo degli effetti di un arco elettrico. Un guasto per arco
della durata di 500 ms può causare gravi danni all’impianto.
Se il tempo di permanenza dell’arco è inferiore a 100 ms, i
danni sono spesso di entità ridotta, ma se l’arco viene estinto
in meno di 35 ms, i suoi effetti sono pressoché trascurabili.
In linea generale, gli IED di protezione non sono
sufficientemente rapidi per garantire sicuri tempi di
eliminazione del guasto in caso di guasti per arco.
Ad esempio, il tempo operativo dell'IED di massima corrente
che controlla l’interruttore di arrivo può dover essere ritardato
di centinaia di millesimi di secondo per motivi di selettività.
Questo ritardo può essere evitato installando un sistema
di protezione contro gli archi elettrici. Il tempo totale di
eliminazione dei guasti può quindi ridursi ad un massimo di
2,5 ms più il tempo di corsa dei contatti dell’interruttore.
Inoltre, in caso di guasti nello scomparto linea, la protezione
contro gli archi elettrici può impedire che si verifichino casi di
richiusura automatica.
Prodotti consigliati
• Sistema di protezione contro gli archi elettrici REA 101:
questo sistema e le sue unità di estensione REA 103, REA
105 e REA 107 sono progettati per la protezione di quadri di
media e bassa tensione isolati in aria.
L’unità centrale REA 101 funziona indipendentemente
o assieme alle altre unità REA 101. REA è il sistema di
protezione contro gli archi elettrici più rapido sul mercato, in
quanto garantisce tempi di sgancio di ben 2,5 ms.
REA è provvisto di un elemento integrato di rilevamento rapido
di massima corrente e, quindi, funziona indipendentemente da
altre unità di protezione di linea.
Gli IED di protezione di linea REF615 e REF610 includono
una funzione di protezione contro gli archi elettrici per lo
scomparto linea.
Figura 52: Tipica configurazione con REA 101 e sottounità 103
51
1. UniGear ZS1
Distribuzione e automazione
Sistema di automazione di stazioni
COM600
COM600, il sistema di automazione delle stazioni, comprende
un gateway di comunicazione, una piattaforma di automazione
e un’interfaccia utente per sottostazioni di distribuzione a livello
di utility e industriale.
La funzionalità gateway garantisce una connettività IEC 61850
senza soluzione di continuità fra gli IED delle sottostazioni e i
sistemi di controllo e gestione a livello di rete.
La piattaforma di automazione con processore logico rende
il sistema COM600 una piattaforma di implementazione
flessibile per le funzioni di automazione delle sottostazioni. Il
sistema COM600 integra funzionalità basate sulla tecnologia
web, garantendo l’accesso ai dispositivi e ai processi delle
sottostazioni tramite un’interfaccia uomo-macchina (HMI)
basata sul web browser.
Figura 53: Sistema di automazione di stazioni COM600
52
Prodotto
Il sistema di automazione delle stazioni COM600 offre
funzionalità web server, mettendo a disposizione un'interfaccia
uomo-macchina (HMI) per il controllo e il monitoraggio di
sottostazioni. La comunicazione sicura consente l'accesso
all'HMI della sottostazione tramite Internet o LAN/WAN a
qualsiasi utente autorizzato con PC standard e web browser.
Collegando un laptop all'unità in loco, si ottiene a livello della
sottostazione un'HMI per una completa funzionalità di controllo
e supervisione.
Il sistema di automazione di stazioni COM600 offre inoltre
funzioni di gateway per la mappatura di dati e segnali fra
sottostazioni e sistemi di livello superiore, quali SCADA, DSC.
Il sistema COM600 è progettata per una facile integrazione di
sistema e interoperabilità basata su soluzioni preconfigurate
utilizzando pacchetti di connettività per gli IED ABB.
Applicazioni e caratteristiche
Grazie al design compatto e robusto, il sistema COM600
è perfettamente idoneo per ambienti avversi. L'involucro
soddisfa il grado di protezione IP4x e non contiene parti mobili
soggette a consumo ed usura. Il sistema COM600 si basa
sulla tecnologia embedded a garanzia di una lunga durata
e massima disponibilità. Le caratteristiche e le dimensioni
compatte del sistema COM600 ne consentono la facile
installazione nello scomparto di bassa tensione dei pannelli
UniGear ZS1. Il sistema COM600 è idoneo sia per applicazioni
di utility che industriali.
Il sistema COM600 integra la funzionalità "OPC Server", che
assicura un unico punto d'ingresso a tutte le informazioni
di una sottostazione. La conformità alla norma IEC 61850
garantisce la connettività e la comunicazione senza soluzione
di continuità con apparecchiature specifiche di una data
applicazione.
Il sistema COM600 risponde pienamente alla norma IEC 61850
per l'automazione della distribuzione. Garantisce quindi una
totale interoperabilità con qualsiasi IED, sistema e accessorio a
norma IEC 61850, semplificando la progettazione e la messa in
servizio del sistema.
La messa in servizio degli IED ABB è diretta grazie al supporto
dello straordinario pacchetto di connettività ABB, che
semplifica la configurazione del sistema e riduce il rischio di
errori durante l'integrazione nel sistema, minimizzando in tal
modo le operazioni di configurazione e i tempi di set-up.
Per maggiori informazioni consultare la guida tecnica e la guida
del prodotto COM600 disponibili nel sito:
http://www.abb.com/substationautomation
Ingegneria
di accesso
remoto
Ingegnerizzazione
sistema di
controllo
distribuito
EMS/
scada
OPC client/server
wan
Switch Ethernet
GPS
Protocolli seriali
(DNP3, IEC 60870-5-101)
LAN1
Switch Ethernet
Protocolli TCP/IC
(IEC 61850, DNP3,
Modbus®)
REF610
Protocolli seriali
(Modbus®)
REF610
REF615 REF615
REF601 REF601
Quadro di distribuzione secondaria
Figura 54: Panoramica di un sistema che utilizza COM600
53
1. UniGear ZS1
Distribuzione e automazione
Guida alla selezione dei relè
Applicazione
REF
610
Protezione basata sulla misura della tensione
Protezione di linee (arrivo e/o partenza)
615
630
542+
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Protezione di linee con elevati requisiti
RED
54_
Protezione di trasformatori
Protezione di trasformatori con elevati requisiti
615
•
•
Protezione di motori
Protezione di motori con elevati requisiti
•
Protezione di generatori e motori sincroni
Protezione distanziometrica
•
•
•
•
•
•*
•*
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Protezione differenziale di linea
•
Protezione di back-up
•
Protezione contro gli archi elettrici
o
•
o
Protocolli di comunicazione
IEC61850-8-1
o
•
IEC60870-5-103
•
•
DNP 3.0
•
•
SPA
•
•
•
LON
•
•
Modbus
•
•
•
•
•
Profibus
o
•*
•*
•*
•*
3 manovre
5 manovre
Oscilloperturbografo
•
•
Estraibilità
•
•
Funzioni supplementari
Localizzatore guasti
Richiusura automatica
•
•
•
2 manovre
5 manovre
5 manovre
o (5 manovre)
•
•
•
Controllo commutatore sotto carico
Schema unifilare HMI**
•
•
•
•
•
•
Controllo locale
•
•
•
•
•
•
Controllo remoto
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Supervisione dello stato
Supervisione della qualità dell’energia
Ingressi analogici (TV/TA)
•
-/4
Ingressi dei sensori
Ingressi / uscite binari/e
9/8
•
5/8
18/13
RTD*** / ingressi mA
Uscite mA
* Con convertitore del protocollo d’interfaccia
** HMI - Interfaccia Uomo Macchina
*** RTD - Rilevatore di temperatura resistivo
**** 27 se le uscite sono statiche
1) REU615 con configurazione A, per protezione basata sulla misura della tensione e della frequenza
2) REU615 con configurazione B, per controllo del commutatore
o= opzionale
s = applicazione secondaria
54
-/5
•
32/27
•
42/24****
8/-
6
o (4)
o (4)
18/13
REM
610
615
RET
630
54_
615
630
•
REU
54_
610
•
•
s
615
•
(1)
•
REX
REA
521
10_
•
•
•
s
•
•
•
• (² )
•
•
•
•
•
•
•
•
•
o
•*
•
•
•
•
•
o
•
•*
•
o
•
•
•
•
•
•*
o
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•(*)
•
•
•
•
•*
•
•
•
•
•
•
•
•
•*
•*
o
•*
•*
5 manovre
•
•
•
•
•*
•
•
•
•
•
•
5 manovre
•
•
•
•
• (² )
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
-/4
-/5
4/5
-/7
3/9
•
5/8
12/10
6/-
6/2
32/27
-/3
•
14/13
8/-
4/-
6/2
32/27
•
5/8
8/-
1/3
6/2 (² )
55
1. UniGear ZS1
Sistema di commutazione automatica
I sistemi di commutazione automatica vengono impiegati
per assicurare la massima continuità di servizio, fornendo
alle utenze energia senza interruzioni.
Tutto ciò è possibile utilizzando sistemi di vario genere,
basati su tecniche di diverso tipo.
Di seguito sono riportate le tecniche più comuni, con i
rispettivi tempi medi di commutazione:
• Ritardata:
1500 ms
• Dipendente dalla tensione residua:
400-1200 ms
• Sincronizzata (ATS):
200-500 ms
• Ad alta velocità (HSTS):
30-120 ms
I primi due sistemi sono i più semplici e possono essere
realizzati anche con logica e strumenti convenzionali.
Garantiscono tempi di commutazione medi e possono essere
quindi impiegati in impianti in cui eventuali cadute di tensione
non risultano particolarmente critiche.
Gli altri due sistemi (ATS – Automatic Transfer System e
HSTS – High Speed Transfer System) richiedono invece
apparecchiature a microprocessore ad elevato contenuto
tecnologico.
Garantiscono rapidi tempi di commutazione e trovano
applicazione in impianti il cui processo è particolarmente
critico. Di fatto, commutazioni non estremamente veloci
causerebbero gravi malfunzionamenti o l'arresto del processo
stesso.
ABB è in grado di offrire tutti i sistemi di commutazione, dal
più semplice al più complesso.
ATS
L’unità REF542plus può essere utilizzata nei quadri di media
tensione per gestire la commutazione automatica e manuale
fra due diverse linee arrivo.
Il tempo necessario alla commutazione automatica effettuata
tramite l'unità REF542plus è compreso fra 200 e 300 millesimi
di secondo (inclusi i tempi di manovra degli interruttori).
Questo tempo può variare all'interno del range indicato in
funzione della complessità delle logiche di commutazione
previste nel software.
I quadri equipaggiati con REF542plus, adeguatamente
programmati, sono un sistema completo ed efficiente,
in grado di gestire la commutazione fra un sistema di
alimentazione e un altro alternativo, oppure di riconfigurare la
rete passando da una distribuzione a doppio radiale ad una a
semplice sistema, in modo del tutto automatico.
È inoltre possibile eseguire la stessa manovra manualmente
da una postazione di controllo remoto, oppure dal fronte del
quadro con la supervisione del personale utente.
La commutazione manuale comporta l'esecuzione del
parallelo di passaggio: mediante la funzione di controllo
sincronismo (synchro-check – codice 25) implementata
dall'unità REF542plus, le linee di alimentazione
vengono chiuse contemporaneamente al verificarsi della
sincronizzazione dei vettori di tensione per poi essere
scollegate a commutazione avvenuta.
Le applicazioni descritte non necessitano di strumentazione
aggiuntiva.
Figura 55: Schema unifilare del quadro UniGear ZS1 con architettura REF542plus adatta ad eseguire, oltre alle protezioni e alle misure del quadro, anche
la commutazione automatica e manuale
56
Dispositivo di commutazione rapida
SUE3000
Dati i suoi svariati campi di applicazione, il dispositivo SUE
3000 è predisposto per diverse configurazioni di quadri.
Attualmente, le cadute di tensioni o le totali interruzioni
dell'alimentazione costituiscono i massimi problemi per la qualità
dell'energia. Il dispositivo di commutazione rapida SUE3000
garantisce una salvaguardia ottimale della fornitura di energia.
Questo dispositivo assicura un'alimentazione continua alle
utenze mediante una commutazione automatica dell'energia ad
un'alimentazione di riserva e protegge il processo da onerosi
tempi di inattività. Inoltre, grazie alla possibilità di commutazioni
di energia attivate manualmente, ad esempio per sgomberi
mirati, l'installazione è considerevolmente semplificata.
• Confronti fra reti permanenti
Ciò che contraddistingue in modo distintivo il dispositivo di
commutazione rapida SUE3000 da concetti concorrenti è
la costante disponibilità dei criteri di sincronicità, in quanto
questi vengono calcolati online dal dispositivo SUE3000.
Per questo motivo, in caso di intervento, la modalità
di commutazione interessata è già stata definita e può
intervenire immediatamente. Ciò significa che è potenziata
al massimo la probabilità di una commutazione rapida.
I sistemi che attendono il momento di intervento per
avviare la determinazione dello stato della rete non hanno
l'opportunità, tenendo conto di tutta una serie di aspetti fisici,
di implementare una commutazione rapida e di limitare al
minimo il tempo di interruzione.
• Campi di applicazione
Il dispositivo di commutazione rapida SUE3000 trova
applicazione in campi in cui un qualsiasi disturbo
all'alimentazione elettrica comprometterebbe la produzione
con conseguenti costi o perdita di produttività.
I possibili campi di utilizzo includono, ad esempio:
• Impianti ausiliari di alimentazione di centrali elettriche
• Impianti tecnologici in campo ambientale
• Alimentazione di processi industriali continui.
Per garantire una costante disponibilità di energia, l'utenza viene
alimentata almeno da due linee sincronizzate indipendenti l'una
dall'altra e dotate rispettivamente di dispositivi di commutazione
rapida SUE3000.
Il dispositivo di commutazione rapida SUE3000 ha la funzione di
garantire un funzionamento ininterrotto dei dispositivi collegati in
caso di interruzione dell'alimentazione, tenendo conto di diversi
fattori fisici. A tale scopo implementa una commutazione quasi
istantanea ad un'alimentazione alternativa.
Figura 56: Dispositivo di commutazione rapida SUE 3000
• Modalità e tempi di commutazione
Sono disponibili quattro modalità di commutazione, nello
specifico: commutazione rapida, commutazione alla
coincidenza di prima fase, commutazione della tensione
residua, commutazione a tempo. La commutazione rapida è
la modalità di commutazione ottimale per ridurre al minimo
il tempo di interruzione dell'alimentazione di tensione in
caso di guasto. In caso di commutazione rapida, il tempo
di commutazione totale dal momento in cui si verifica un
guasto nell'alimentazione principale al momento in cui entra in
funzione l'alimentazione alternativa è inferiore a 100 ms.
Figura 57: Esempio di quadro
57
1. UniGear ZS1
Unità tipiche
M - Misure 58
R - Risalita
IFD - Linea arrivo/partenza diretta
RM - Risalita con misure
Estraibile
BT - Congiuntore
Estraibile
Estraibile
IF - Linea arrivo/partenza
Estraibile
Estraibile
Schema unifilare delle unità tipiche
IFDM - Linea arrivo/partenza
diretta con misure
DF - Unità interruttore di manovra-
sezionatore
Schema unifilare delle applicazioni di sbarra
Trasformatori di corrente
Trasformatori di tensione
Ingresso linea in condotto
Sezionatore di terra
Simboli grafici
Interruttore
Contattore
Interruttore di
manovra-sezionatore
Sezionatore
Barra di sezionamento
Presa e spina
Trasformatori di
tensione
Trasformatori di
corrente
Fusibile
Terra
Ingresso linea in cavo
Ingresso linea in
sbarra
Legenda dei componenti
Componenti standard
Accessori
Soluzioni alternative
59
1. UniGear ZS1-singolo sistema di sbarre
Dati tecnici
Unità: ... 12 kV - 17.5 kV - ... 31.5 kA
Larghezza (mm)
650
Altezza (mm)
2200/2595
Altezza con condotto di sfogo gas (mm)
2675
Profondità (mm)
1340
Corrente nominale (A)
630 1250 1600 2000 2500 630 1250 1600 2000 2500 3150 3600 4000 1600 2000 2500 3150 3600 4000
IF
Unità duplex arrivo/partenza
BT
Congiuntore
R
Risalita
RM
Risalita con misure
M
Misure
IFD
Arrivo/partenza diretta
IFDM
Arrivo/partenza diretta
con misure
DF
Unità interruttore di
manovra-sezionatore
IFC
Pannello contattore
800
1000
2200/2595
(1)
2675
(4)
2200/2595
(1)
2675
(4)
1340
1390
(1)
(4)
1340
(2)
(2)
1390
1405
(2)
(3)
(2), (6)
Unità: ... 12 kV - 17.5 kV - 40 / 50 kA
Larghezza (mm)
650
Altezza (mm)
2200/2595
Altezza con condotto di sfogo
gas (mm)
2700
Profondità (mm)
40 kA
50 kA
IF
BT
Congiuntore
R
Risalita
RM
Risalita con misure
M
Misure
IFD
Arrivo/partenza diretta
IFDM
Arrivo/partenza diretta
con misure
IFC
Pannello contattore
1000
2200/2595
2700
(4)
2200/2595
(1)
2700
(4)
1340
1390
Corrente nominale (A)
Unità duplex arrivo/
partenza
800
(1)
1390
630
1250
1600
2000
2500
3150
(4)
1340
1390
630
3600
1455
1390
4000
2000
1390
Unità: ... 24 kV - ... 31.5 kA
Larghezza (mm)
800
2325/2720
Altezza con condotto di sfogo gas (mm)
Profondità (mm)
Corrente nominale (A)
IF
Unità duplex arrivo/partenza
BT
Congiuntore
R
Risalita
RM
Risalita con misure
M
Misure
IFD
Arrivo/partenza diretta
IFDM
Arrivo/partenza diretta
con misure
1000
2325/2720
(1)
2733
(4)
2733
(4)
1700
(5)
1700
(5)
630
1250
1600
2000
2500
630
(1)
1250
1600
(1) L’altezza dell’unità è in funzione dell’altezza dello scomparto bassa tensione, disponibile nelle versioni da 705 e 1100 mm.
(2) Per le caratteristiche delle unità equipaggiate con contattore, consultare pag. 25.
(3) Per le caratteristiche delle unità equipaggiate con interruttore di manovra-sezionatore, consultare pag. 26.
(4) Per altre soluzioni disponibili contattare ABB.
(5) Per corrente di breve durata fino a 25 kA è disponibile una versione con profondità di 1560 mm.
(6) Versione disponibile solo con interruttori in vuoto.
60
2000
2500
1405
1455
2500
(2), (6)
Altezza (mm)
(1)
3150
3150
3600
4000
Altezza con condotto di sfogo gas
Altezza
Scomparti dell’unità
A Scomparto interruttore
B Scomparto sbarre
C Scomparto linea
D Scomparto bassa tensione
E Condotto di sfogo gas
Larghezza
Figura 58: Esempio di quadro con condotto
di sfogo gas provvisto di camini
superiori (l'altezza totale del quadro è 2530 mm per 12-17,5 kV fino a 40 kA)
Profondità
Figura 59:Esempio di quadro con condotto di sfogo gas (l'altezza totale del quadro
è 2675 mm per 12-17,5 kV fino a 40 kA)
Figura 60:Esempio di quadro UniGear ZS1 con scomparto di bassa tensione altezza 1100 mm
61
62
63
2. UniGear ZS1-doppio sistema di sbarre
Descrizione
Il doppio sistema di sbarre è stato incluso fin dall'inizio
nello sviluppo del quadro UniGear ZS1.
I quadri UniGear ZS1 a doppio sistema di sbarre vengono
utilizzati principalmente da utility, sottostazioni e industrie
pesanti. L'utilizzo di questo prodotto è comunque
raccomandato nei casi in cui è richiesto un aumento della
continuità di servizio.
L’impiego di quadri UniGear ZS1 a doppio sistema di sbarre
può essere necessario quando sono richieste le seguenti
funzioni:
• distacco di carico delle unità partenza con un diverso livello
di importanza in condizioni d’emergenza
• sezionamento di particolari unità partenza dalla rete normale
• equilibrio delle unità partenza su sistemi a doppio sistema di
sbarre in condizioni di servizio normali
• flessibilità durante le procedure di ispezione e manutenzione
senza interruzione del carico
• possibilità di estensione senza effettuare il fuori servizio del
quadro
• sezionatore di sbarra motorizzato che consente la rapida
commutazione fra i due sistemi di sbarre in condizioni
d'emergenza (possibile solo con congiuntore trasversale
chiuso)
• libero accesso ad un sistema di sbarre durante interventi di
manutenzione, mentre l'altro sistema di sbarre è in servizio
e lo scomparto interessato è fuori servizio
< 2500 A
< 2500 A
< 4000 A
• le unità arrivo e le unità partenza più importanti possono
essere provviste di due interruttori per consentire una
ridondanza delle apparecchiature
• interventi di manutenzione e di prova dell’interruttore senza
spegnimento delle unità linea
• pochi componenti e meno apparecchi di manovra.
< 4000 A
Figura 61: Esempio di una sezione di un quadro UniGear ZS1 a doppio sistema di sbarre
64
< 4000 A
< 2500 A
I quadri UniGear ZS1 a doppio sistema di sbarre si basano su
due diversi schemi:
• due sistemi di sbarre, due sezionatori di sbarra e un
interruttore (fino a 2500 A-12-17,5 e 2000 A-24 kV)
• due sistemi di sbarre, due scomparti interruttore con uno o
due interruttori; questa versione è chiamata sistema duplex
(fino a 4000 A - 12-17,5 kV e 2500 A - 24 kV).
Entrambi gli schemi offrono una ridondanza del sistema di
sbarre (sezionamento fisico fra i sistemi di sbarre sorgente) e
consentono condizioni di servizio affidabili e ininterrotte.
Grazie alle numerose unità standard disponibili, il quadro
può essere adeguatamente configurato per soddisfare tutti i
requisiti di allestimento.
Ogni unità del quadro può essere equipaggiata con interruttori
o contattori.
Tutti i componenti e gli accessori significativi sono identici a
quelli impiegati per le unità UniGear ZS1 a semplice e doppio
piano, quindi sono garantite le stesse procedure di servizio e
manutenzione.
Il sistema ABB a doppio sistema di sbarre può essere
equipaggiato con una sola sezione oppure con due o più
sezioni per soddisfare le richieste più esigenti dei clienti.
In queste pagine vengono riportati due esempi di sezioni:
• una sezione a doppio sistema di sbarre (figura 61)
• due sezioni a doppio sistema di sbarre (figura 62).
< 2500 A
< 4000 A
< 2500 A
Caratteristiche elettriche IEC
Tensione nominale
Tensione di prova
kV
12
17,5
24
kV 1 min
28*
38*
50
Tensione di tenuta ad impulso
kV
75
95
125
Frequenza nominale
Hz
50/60
50/60
50/60
31,5
31,5
25
80
80
63
kA 1 s fino a
31,5
31,5
25
Corrente nominale delle
sbarre principali
A fino a
4000
4000
2500
Corrente termica
nominale dell'interruttore
A fino a
4000
4000
2500
Corrente nominale
ammissibile di breve durata
Corrente di cresta
Corrente di tenuta all'arco
interno
kA 3 s fino a
kA fino a
Corrente nominale unità
doppio sezionatore di sbarra
A
Corrente nominale unità duplex
A
Corrente nominale unità duplex
con ventilazione forzata
A
630
630
630
1250
1250
1250
1600
1600
1600
2000
2000
2000
2500
2500
-
3150
3150
-
3600
3600
2500
4000
4000
-
1) Per altre versioni consultare il capitolo n° 1 (semplice piano) e il capitolo n° 3 (doppio
piano).
2) I valori indicati sono validi sia per l'interruttore in vuoto che per l'interruttore in gas SF6.
3) Per il pannello con contattore, il valore della corrente nominale è 400 A.
* 42 kV (GB/DL)
< 4000 A
< 4000 A
< 2500 A
< 4000 A
< 2500 A
Figura 62: Esempio di due sezioni di un quadro UniGear ZS1 a doppio sistema di sbarre
65
2. UniGear ZS1-doppio sistema di sbarre
Caratteristiche
Scomparti
Sezionatori di sbarra
Ogni pannello è composto da quattro scomparti di potenza
indipendenti: apparecchi (A), sbarra 1 (B1), sbarra 2 (B2) e
linea (C) (consultare pag. 67).
Tutti gli scomparti sono fra loro metallicamente segregati.
Nella parte frontale/superiore, il pannello è provvisto di uno
scomparto per accogliere la strumentazione ausiliaria (D).
Il quadro UniGear ZS1 a doppio sistema di sbarre è a tenuta
d'arco interno e provvisto di un condotto per l'evacuazione
dei gas prodotti dall'arco elettrico (E).
Ogni scomparto dell’unità è dotato di un deflettore
posizionato sulla sua sommità.
La pressione generata dal guasto ne provoca l’apertura,
permettendo il passaggio dei gas nel condotto.
Lo scomparto apparecchi è accessibile dal fronte. La chiusura
della porta di questi scomparti è disponibile in due versioni,
con godroni o maniglia centrale.
La rimozione degli apparecchi (interruttori e contattori) dal
quadro e dai rispettivi scomparti avviene per mezzo di un
unico carrello dedicato.
Gli scomparti sbarre e linea sono accessibili dal retro del
quadro per mezzo di pannelli asportabili.
Tutte le operazioni di normale esercizio sono eseguite dal
fronte, mentre quelle di manutenzione e messa in servizio
richiedono l'accesso anche dal retro del quadro.
I sezionatori di sbarra delle unità IF sono progettati per
funzionare come sezionatori a due posizioni (aperto e chiuso),
con manovra manuale (vale a dire senza molle).
La manovra di apertura e chiusura del sezionatore di sbarra
avviene dal fronte del pannello e la posizione è indicata sul
fronte del pannello da indicatori meccanici.
I sezionatori di sbarra sono separati e i rispettivi scomparti
sbarre sono segregati l’uno dall’altro per garantire la seguente
condizione:
• deve essere possibile eseguire interventi di manutenzione
e, inoltre, estendere il quadro con unità integrative,
mantenendo uno dei due sistemi di sbarre in tensione
• un guasto generatosi all’interno di uno scomparto (ad es.
perdita di isolamento) non deve provocare alcun danno agli
altri scomparti oppure richiedere lo spegnimento dell’unità.
I sezionatori di sbarra sono provvisti di finecorsa per il
rilevamento della posizione d'esercizio e possono essere
manovrati manualmente o, a richiesta, tramite comando
motorizzato.
I sezionatori di sbarra sono provvisti di tutti i necessari
dispositivi di interblocco.
Gli interblocchi fra i due sezionatori e l'interruttore vengono
implementati mediante magneti di blocco.
Figura 63: Sezionatore di sbarra in posizione "chiuso"
Figura 64: Sezionatore di sbarra in posizione "aperto"
66
Il sezionatore di sbarra è costituito da un tubo in rame
mobile inserito all’interno di un isolatore in resina epossidica.
Il contatto elettrico è garantito da due o quattro molle
di collegamento (in funzione delle caratteristiche del
sezionatore).
I cappucci di isolamento protettivi supplementari sono montati
su entrambi i lati dell’isolatore, garantendo al dispositivo un
elevato grado di affidabilità.
7
2
1
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
7
Figura 65: Pannello frontale con aperture di manovra del sezionatore di sbarra
Porta dello scomparto apparecchi
Scomparto bassa tensione
Manovra di inserzione/estrazione (apparecchi)
Manovra del sezionatore di terra
Sezionatore di sbarra B1 aperto/chiuso
Sezionatore di sbarra B2 aperto/chiuso
Condotto di sfogo gas
Figura 66: Doppio sistema di sbarre con due sezionatori di sbarra
Figura 67: Due scomparti sbarre
67
2. UniGear ZS1-doppio sistema di sbarre
Unità tipiche
Schema unifilare delle unità tipiche
IF - Arrivo/partenza
M - Misure
68
IF e IFM - Sbarra A duplex
BTL - Congiuntore longitudinale
IF e IFM - Sbarra B duplex
BTT - Congiuntore
trasversale
RL - Risalita
longitudinale
RLM - Risalita longitudinale con
misura
Applicazioni di sbarra
Trasformatori di tensione montati sulla sommità
Legenda dei componenti
Sezionatore di terra montato sulla sommità
Componenti standard
Accessori
Condotto di ingresso posizionato sulla sommità
Soluzioni alternative
69
2. UniGear ZS1-doppio sistema di sbarre
Dati tecnici
Unità ... 12 - 17,5 kV - ... 31,5 kA
Profondità (mm)
Altezza (mm)
2021
2021
2021
2200/2595 (1)
2200/2595 (1)
2200/2595 (1)
2700 (2)
2700 (2)
2700 (2)
Altezza con condotto di sfogo gas (mm)
Larghezza (mm)
Corrente nominale (A)
IF
Unità duplex arrivo/partenza
IF
Unità duplex
arrivo/partenza
IFM
Unità duplex arrivo/partenza
con misure
BTT
Congiuntore trasversale
M
Misure
BTL
Congiuntore longitudinale
RL
Risalita longitudinale
RML
Risalita longitudinale
con misure
650
630
1250
1600
800
2000
2500
1600
2000
2500
3150
1000
3500
4000
2500
3150
Unità ... 24 kV - ... 25 kA
Profondità (mm)
2570
Altezza (mm)
2400/2720
Altezza con condotto di sfogo gas (mm)
3000
Larghezza (mm)
800
Corrente nominale (A)
IF
630
2570
2400/2720 (1)
(1)
3000 (2)
(2)
1000
1250
1600
Unità arrivo/partenza
IF
Unità duplex arrivo/partenza
IFM
Unità duplex arrivo/partenza con misure
BTT
Congiuntore trasversale
M
Misure
BTL
Congiuntore longitudinale
RL
Risalita longitudinale
RLM
Risalita longitudinale con misure
Le unità IF e IFM duplex, M, BTL, RL e RLM sono disponibili per connessioni sia del sistema di sbarre A che B.
1) L'altezza dell'unità è in funzione dell'altezza dello scomparto bassa tensione, disponibile nelle versioni da 705 e 1100 mm.
2) Per altre soluzioni disponibili contattare ABB.
70
2000
2500
1600
2000
2500
3500
4000
Altezza
Altezza con condotto di sfogo gas
Larghezza
Profondità
Scomparti dell’unità
A Scomparto apparecchi
B Scomparto sbarre
C Scomparto linea
D Scomparto bassa tensione
E Condotto di sfogo gas
71
72
73
3. Applicazioni navali
Descrizione
Il mercato navale può essere suddiviso in quattro diversi
segmenti:
• navi passeggeri (navi da crociera e traghetti)
• imbarcazioni industriali (navi cisterna, navi di perforazione,
petroliere, navi da carico, ecc.)
• piattaforme (di perforazione ed estrazione petrolifera)
• marina.
In questo tipo di applicazioni, la gamma di temperature, le
vibrazioni e l'assetto variabile sono condizioni particolarmente
aggravanti che influenzano la funzionalità dei componenti a
bordo, come i quadri.
ABB è il produttore leader di quadri isolati in aria per applicazioni
navali, installati da tutti i principali cantieri navali (Brasile, Cina,
Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Giappone, Corea,
Italia, Norvegia, Singapore, Spagna, Regno Unito e Stati Uniti).
Il quadro idoneo per le applicazioni navali è UniGear ZS1 nella
configurazione a semplice e doppio piano fino ad una tensione
nominale di 7,2-12 kV (con l’opzione per 17,5 kV), perché
in grado di offrire numerose caratteristiche dedicate e unità
tipiche speciali.
A livello mondiale sono in servizio oltre 10.000 pannelli ABB a
bordo di qualsiasi tipo di imbarcazione. I registri navali e i clienti
finali (cantieri navali o armatori) necessitano di quadri che siano
prodotti in conformità con i requisiti di prova dei registri navali
per le apparecchiature a bordo.
A tale scopo vengono eseguite prove atte a testare il rispetto
delle principali disposizioni dei registri navali: DNV, LR, RINA,
BV, GL, ABS, KR e le disposizioni russe.
Per garantire i comfort e le strutture necessari, grossi impianti
di generazione dell’energia elettrica e sistemi di controllo
devono essere concentrati in ingombri notevolmente ridotti.
Il quadro UniGear ZS1 è disponibile nella versione a semplice
piano con possibilità di accoppiamento ad un doppio piano ed
offre un'ampia gamma di apparecchi e unità di controllo per
soddisfare i requisiti delle applicazioni navali.
I quadri UniGear ZS1 rappresentano soluzioni tecniche ideali
per le applicazioni navali:
• la struttura a tenuta d’arco, gli interblocchi di sicurezza
meccanici, gli otturatori di segregazione automatici e il
controllo degli apparecchi a porta chiusa garantiscono la
sicurezza del personale durante gli interventi di installazione,
manutenzione e servizio
• l’involucro esterno presenta un elevato grado di protezione
(fino a IP43)
• sono garantite segregazioni metalliche fra ogni scomparto e
la messa a terra di tutti i componenti accessibili al personale:
apparecchi, otturatori, porte e intero telaio del quadro
• è prevista un’elevata resistenza al fuoco grazie allo scarso
utilizzo di materie plastiche e resine: le apparecchiature
ausiliarie e il cablaggio sono altamente autoestinguenti.
74
Figura 68: UniGear ZS1 a semplice piano per applicazioni navali
Pannello "Shore connection"
Durante la sosta in porto, per alimentare i normali processi e le utenze, le navi
mantengono in funzione i propri sistemi di generazione di energia e, di conseguenza,
costituiscono una fonte di notevole inquinamento fortemente localizzata.
Nei porti con intenso traffico di imbarcazioni, questa pratica crea un impatto negativo
sia a livello ambientale che per la salute delle comunità locali circostanti.
Data la continua espansione dei commerci globali, le emissioni navali costituiscono un
problema ambientale di crescenti proporzioni.
Oggi, la sostenibilità è un concetto chiave nell'industria navale, in cui è in atto
l'implementazione di forti misure su vari fronti per ridurre drasticamente le emissioni navali.
Una di queste misure è il sistema di alimentazione "shore-to-ship", che elimina i
problemi di inquinamento e l'emissione di particelle inquinanti, nonché la rumorosità e le
vibrazioni delle imbarcazioni nei porti.
Il pannello UniGear ZS1 Shore Connection viene fornito sotto forma di cabina pronta,
provvista sia di un modulo di potenza che di un modulo di controllo.
In funzione della configurazione del sistema e dei requisiti a bordo, la cabina può essere
equipaggiata con connettori per cavi alloggiati sul fronte della cabina oppure con
aperture per l'ingresso cavi attraverso il pavimento della cabina.
Tutte le apparecchiature sono fabbricate e testate in fabbrica secondo le norme
internazionali e i registri di classificazione navale.
Condizioni ambientali per la classificazione delle apparecchiature a bordo
• Temperatura ambiente da 0 °C a + 45 °C
• Inclinazione fino a 25° permanente.
Vibrazioni nella gamma di frequenza di 2 …100 Hz alla seguente ampiezza di
movimento
• Ampiezza di 1 mm nella gamma di frequenza 2…13,2 Hz
• Ampiezza di accelerazione di 0,7 g nella gamma di frequenza di 13,2 … 100 Hz.
Gamma completa di prove
Oltre che a tutte le prove richieste dalle norme internazionali (IEC), il quadro UniGear
ZS1 è stato sottoposto anche alle prove richieste dai principali registri navali (LR,
DNV, RINA, BV, GL, KR e russo) per l’impiego a bordo.
Per maggiori informazioni su prove specifiche richieste dai principali registri navali,
consultare pag. 13.
Caratteristiche elettriche IEC
Tensione nominale
kV
7,2
12
Tensione nominale di isolamento
kV
7,2
12
kV 1 min
20
28
Tensione di tenuta ad impulso
kV
60
75
Frequenza nominale
Hz
50 / 60
50 / 60
Tensione di prova a frequenza industriale
Corrente nominale ammissibile di breve durata
Corrente di cresta
Corrente di tenuta all'arco interno
kA 3 s
...50
...50
kA
...125
...125
kA 1 s
...40
...40
kA 0,5 s
...50
...50
1250...4000
1250...4000
Corrente nominale delle sbarre principali
A
Corrente nominale dell'interruttore
A
630...3150
630...3150
Corrente nominale dell'interruttore con ventilazione forzata
A
3600...4000
3600...4000
1) I valori indicati sono validi sia per l'interruttore in vuoto che l'interruttore in gas SF6.
2) Per il pannello con contattore, il valore della corrente nominale è 400 A.
75
3. Applicazioni navali
Caratteristiche
Di seguito vengono descritte le caratteristiche necessarie per
le applicazioni navali, non facenti parte della configurazione
standard.
Grado di protezione
A richiesta, l'involucro esterno del quadro UniGear ZS1
è disponibile con diversi gradi di protezione. Il grado di
protezione standard necessario per le applicazioni navali è
IP42 o IP43:
• IP42: protezione da corpi estranei con diametro di 1 mm e dalla
penetrazione di acqua con un'inclinazione massima di 15°
• IP43: protezione da corpi estranei con diametro di 1 mm e dalla
penetrazione di acqua con un'inclinazione massima di 60°.
Canaletta per interconnessioni
Sulla sommità, e precisamente sullo scomparto di bassa
tensione, il quadro può essere dotato a richiesta di canaletta
per interconnessioni. Questa canaletta alloggia le morsettiere
a cui fa capo il cablaggio fra i pannelli.
Condotto di sfogo gas
Il quadro UniGear ZS1 è a tenuta d'arco interno e provvisto
di un condotto per l'evacuazione dei gas prodotti dall'arco
elettrico. Tale condotto è fissato sulla sommità dello
scomparto. Negli impianti navali i gas di scarico non possono
essere normalmente evacuati dal locale, quindi il condotto
di sfogo gas deve essere sempre chiuso su entrambi i latiestremità e dotato di camini superiori.
Nei casi in cui è possibile evacuare i gas caldi dal locale, può
essere previsto il condotto di sfogo gas standard.
Porte
La porta dello scomparto apparecchi e del pannello posteriore
è sempre provvista di corrimano. Inoltre, tutte le porte
(scomparto bassa tensione, apparecchi e linea) sono provvisti
di un adeguato fermo per bloccarle in posizione aperta.
Cavi
UniGear ZS1 a semplice piano
Le unità IF e IFM a semplice piano vengono realizzate
principalmente nella versione più profonda (1650-1700 mm).
Questa configurazione consente di ottenere le seguenti
caratteristiche:
• ingresso cavi inferiore e superiore
• adeguata distanza dei terminali dei cavi (requisiti minimi):
- 700 mm in caso di ingresso inferiore
- 1000 mm in caso di ingresso superiore.
Le unità IF con profondità standard (1340-1390 mm) vengono
inoltre impiegate come alternativa in caso di problemi di
spazio.
Questa versione dell'unità consente esclusivamente l'ingresso
cavi inferiore e una distanza dei terminali dei cavi da 440 a
535 mm, in funzione della corrente nominale.
UniGear ZS1 a doppio piano
Per le unità a doppio piano sono valide tutte le
raccomandazioni previste per le unità a semplice piano.
La distanza dei terminali dei cavi delle unità IF è 600 mm per
tutte le seguenti configurazioni:
• ingresso cavi inferiore (entrambe le unità)
• ingresso cavi superiore (entrambe le unità)
• ingresso cavi inferiore e superiore (un'unità dall'alto,
un'unità dal basso)
1 Condotto di sfogo gas
2Deflettori
3 Camini superiori
Figura 69: UniGear ZS1 con condotto di sfogo gas compatto, provvisto di camini superiori
76
Configurazione composta, costituita da pannelli a semplice piano, doppio piano e
quadro controllo motori
Unità partenza
con interruttori
Unità misura
Unità arrivo
Unità
contattore
Congiuntore
Unità partenza
Risalita
Unità
contattore
Unità arrivo
Unità misura
Unità partenza
con interruttori
Unità partenza
Ispezione termografica
L’ispezione termografica è necessaria in genere sui terminali
dei cavi di potenza e, a volte, sui sistemi di sbarre principali.
Di norma, è richiesto il primo tipo di ispezione, perché i guasti
ai terminali dei cavi rappresentano gran parte dei guasti nei
quadri, mentre i guasti nei sistemi di sbarre sono piuttosto
rari.
L’ispezione e la supervisione termografica possono avvenire
in due modi:
• ispezione temporanea mediante una telecamera IR
attraverso un adeguato oblò d’ispezione
• supervisione continua mediante sensori IR installati
all’interno del quadro.
Il primo sistema (ispezione temporanea) richiede una
telecamera IR (ad infrarossi) e un oblò d’ispezione per ogni
scomparto da controllare.
Il secondo sistema richiede la supervisione continua.
Si tratta di un sistema di supervisione della temperatura
basato sull’impiego di sonde termiche ad infrarossi collegate
ad una centralina (sono collegabili 8 sensori ad ogni
centralina).
Dati i vincoli costruttivi del quadro, l'ispezione termografica
delle sbarre principali può essere effettuata esclusivamente
utilizzando il sistema di supervisione termica.
I cavi di potenza possono essere supervisionati con entrambi
i sistemi.
Per quanto riguarda il quadro UniGear ZS1 a doppio piano
occorre evidenziare che, dati i vincoli costruttivi del quadro,
l'ispezione termografica sia delle sbarre principali che dei
cavi di potenza può essere eseguita solo con il sistema di
supervisione termica.
Figura 70: Esempio di ispezione termografica nel quadro UniGear ZS1 a semplice piano
77
3. Applicazioni navali
Unità tipiche
Per le unità tipiche utilizzate nelle applicazioni navali,
consultare pag. 58 per la versione UniGear ZS1 a semplice
piano e pag. 86/87 per la versione UniGear ZS1 a doppio
piano. Di seguito si descrivono le unità non facenti parte della
configurazione standard.
Unità trasformatore di messa a terra
Dal punto di vista elettrico, gli impianti navali si basano su reti
isolate (neutro isolato).
Questa configurazione comporta le seguenti conseguenze:
• la rete può essere esercita in condizioni di guasto a terra
monofase
• difficoltà di rilevare guasti a terra a causa del basso valore
di corrente.
Per aumentare la sensibilità e consentire il funzionamento
degli sganciatori in presenza di guasti a terra monofase, si
possono prevedere due soluzioni:
• collegare l'avvolgimento secondario del generatore a terra
mediante un resistore
• installare un trasformatore di terra nella rete.
Per questo motivo, la gamma UniGear ZS1 deve essere
integrata con due unità tipiche supplementari:
• ME: unità di misura sbarre con unità trasformatore di messa
a terra
• RE: risalita con unità trasformatore di messa a terra.
In caso di quadri con sezione a singolo sistema di sbarre, si
può utilizzare l’unità ME; in caso di quadri provvisti di sezioni
a doppio sistema di sbarre, si devono impiegare entrambe le
unità ME e RE per coprire tutte le possibili configurazioni.
78
Caratteristiche supplementari delle unità
misure e risalita
Le unità M e R devono essere provviste di TV fissi, anziché di
TV estraibili con fusibili.
In questa configurazione, il cosiddetto “scomparto
apparecchi”, dove è alloggiato il carrello TV viene utilizzato
come scomparto supplementare di strumentazione ausiliaria.
Tale scomparto deve essere completamente separato dagli
scomparti di potenza mediante segregazioni metalliche e
progettato come uno scomparto bassa tensione per quanto
concerne le norme di sicurezza.
Le pareti laterali e posteriori interne dello scomparto
sono dotate di una piastra grigliata per il fissaggio della
strumentazione ausiliaria.
Questo scomparto viene altresì provvisto del relativo condotto
di ingresso cavi dal fondo sul lato sinistro e di uscita nello
scomparto bassa tensione montato sulla sommità.
ME – Unità misure con trasformatore di messa a terra
RE – Unità risalita con misure e trasformatore di messa a terra
79
3. Applicazioni navali
Dati tecnici
7,2 - 12 kV - ... 31,5 kA
Larghezza unità (mm)
650
Profondità unità (mm)
1650
Corrente nominale (A)
630
IF
Unità duplex arrivo/partenza (1)
( 3)
IFM
Unità duplex arrivo/partenza con misure ( 1)
( 3)
1250
1600
Larghezza unità (mm)
650
Profondità unità (mm)
1340
Corrente nominale (A)
IF
Unità arrivo/partenza (2)
BT
Congiuntore
R
Risalita
RE
Risalita con trasformatore di messa a terra
RM
Risalita con misure
M
Misure
ME
Misure con trasformatore di messa a terra
(1) Ingresso cavi inferiore e superiore
(2) Ingresso cavi inferiore
(3) Fino a 50 kA con contattore in vuoto
80
630
( 3)
1250
1600
2000
2500
2000
2500
7,2 - 12 kV - ... 40-50 kA
Larghezza unità (mm)
650
Profondità unità (mm)
Corrente nominale (A)
1650
400
IF
Unità duplex arrivo/partenza (1)
( 3)
IFM
Unità arrivo/partenza con misure ( 1)
( 3)
1250 1600 2000 2500 3150 4000
1340
Profondità unità (mm)
IF
Unità arrivo/partenza (2)
BT
Congiuntore
R
Risalita
RE
Risalita con trasformatore di messa a terra
RM
Risalita con misure
M
Misure
ME
Misure con trasformatore di messa a terra
1650
630
400
1700
1250 1600 2000 2500 3150 4000
650
Larghezza unità (mm)
Corrente nominale (A)
1000
1700
1000
1390
1250 1600 2000 2500 3150 4000
1340
630
1390
1250 1600 2000 2500 3150 4000
( 3)
(1) Ingresso cavi inferiore e superiore
(2) Ingresso cavi inferiore
(3) Fino a 50 kA con contattore in vuoto
81
3. Applicazioni navali
UniGear ZS1 a doppio piano
Descrizione
UniGear ZS1 è disponibile anche con singolo sistema di
sbarre nella configurazione a doppio piano. Ogni pannello
è composto da due unità sovrapposte completamente
indipendenti tra loro e identiche, dal punto di vista
funzionale, a due unità a semplice piano affiancate.
Grazie alle numerose unità tipiche disponibili, il quadro può
essere opportunamente configurato per soddisfare tutti i
requisiti di installazione. Ogni unità può essere provvista di
interruttori o contattori, nonché di tutti gli accessori disponibili
per le unità del quadro UniGear ZS1 a semplice piano.
Tutti i componenti importanti sono identici a quelli impiegati
per le unità a semplice piano, quindi sono garantite le stesse
procedure di servizio e manutenzione.
Il quadro UniGear ZS1 a doppio piano si contraddistingue
soprattutto per l'efficiente impiego dello spazio. Tutte le
configurazioni consentono una drastica riduzione dello spazio
occupato, con particolare riguardo alla larghezza del quadro
(30...40% in meno in configurazioni tipiche).
Se ne raccomanda l'impiego in installazioni con un elevato
numero di utenze, equipaggiate sia con interruttori che con
contattori.
Può essere impiegato come quadro controllo motori per
applicazioni fino a 12 kV.
Tutte le caratteristiche delle unità a semplice e doppio piano
sono identiche.
La corrente nominale complessiva del sistema di sbarre è data
dalla somma delle correnti delle due semisbarre superiore e
inferiore. Le unità a doppio piano possono essere accoppiate
direttamente con unità a semplice piano, offrendo in tal modo
la possibilità di estensione su entrambi i lati del quadro.
Il quadro deve essere accessibile anche dal retro per le
procedure di installazione e manutenzione, mentre tutte le
operazioni di servizio vengono eseguite dal fronte.
Il quadro UniGear ZS1 a doppio piano può essere impiegato
in due configurazioni tipiche:
• completa a doppio piano
• composta a semplice e doppio piano.
Figura 71: Esempio di configurazione completa di un quadro UniGear ZS1 a doppio piano
82
La soluzione completa adotta solo pannelli a doppio piano
per realizzare tutte le unità tipiche: arrivo, congiuntore, risalita,
misure di sbarre e partenza.
La soluzione composta, invece, impiega entrambe le
configurazioni a semplice e doppio piano: la prima per le unità
arrivo, congiuntore e risalita, la seconda per le unità misure di
sbarra e partenza.
La soluzione completa a doppio piano raggiunge l'obiettivo
di massima riduzione delle dimensioni e può essere utilizzata
per correnti nominali relativamente ridotte (corrente massima
delle unità arrivo di 1600 A). Viene di norma impiegata per
realizzare quadri di distribuzione locale, con un numero ridotto
di unità partenza.
Il campo di applicazione della soluzione composta è invece
quello dei quadri di distribuzione principale, con elevate
correnti nominali (corrente massima delle unità arrivo di
3150 A) e numerose unità partenza.
Caratteristiche elettriche secondo norme IEC
Tensione nominale
kV
7,2
12
17,5
Tensione nominale di isolamento
kV
7,2
12
17,5
kV 1 min
20
28
38
Tensione di tenuta ad impulso
kV
60
75
95
Frequenza nominale
Hz
50/60
50/60
50/60
Tensione di prova a frequenza industriale
Corrente nominale ammissibile di breve durata
Corrente di cresta
Corrente di tenuta all'arco interno
Corrente nominale delle sbarre principali
kA 3 s
...50
...50
...40
kA
...125
...125
...105
kA 1 s
...40
...40
...40
kA 0,5 s
A
Corrente nominale dell'interruttore
...50
...50
–
...1600
...1600
...1600
630
630
630
1000
1000
1000
1250
1250
1250
1600
1600
1600
1) La versione GB/DL è disponibile con maggiori valori di rigidità dielettrica (42 kV) e corrente nominale ammissibile di breve durata (4 s).
2) I valori indicati sono validi sia per l'interruttore in vuoto che l'interruttore in gas SF6.
3) Per il pannello con contattore, il valore della corrente nominale è 400 A.
Figura 72: Esempio di configurazione di un quadro UniGear ZS1 a semplice e doppio piano
83
3. Applicazioni navali
UniGear ZS1 a doppio piano
Caratteristiche
Scomparti
Ogni pannello è composto da due unità sovrapposte [1° piano
e 2° piano] e ogni unità è quindi costituita da tre scomparti
di potenza indipendenti: apparecchi [A], sbarre [B] e linea [C]
(consultare pag. 89).
Tutti gli scomparti sono fra loro metallicamente segregati.
Nella parte centrale, il pannello è provvisto di uno scomparto per
alloggiare la strumentazione ausiliaria di entrambe le unità [D].
Questa soluzione consente la disposizione delle
apparecchiature d'interfacciamento con l'operatore alla giusta
altezza. Sulla sommità del pannello è disponibile un ulteriore
scomparto per alloggiare eventuali altri strumenti [d].
Il quadro a tenuta d’arco interno è normalmente dotato di un
condotto per l’evacuazione dei gas prodotti dall’arco elettrico [E].
Ogni scomparto dell’unità al 2° piano è provvisto di un
deflettore posizionato sulla sua sommità. La pressione
generata dal guasto ne provoca l’apertura, permettendo
il passaggio dei gas nel condotto. I gas prodotti da guasti
generati negli scomparti di potenza dell'unità posta al 1°
piano vengono evacuati verso il condotto principale per
mezzo di un condotto dedicato posizionato a lato del quadro
[e]. Ogni scomparto del pannello del quadro posto al 1°
piano è dotato di un deflettore posizionato sulla sommità
del quadro. La pressione generata dal guasto ne provoca
l’apertura, permettendo il passaggio dei gas nel condotto. .
Grazie a questa soluzione le unità collocate al 2° piano non
sono influenzate dal guasto.
Gli scomparti apparecchi sono accessibile dal fronte.
La chiusura della porta di questi scomparti è disponibile in
due versioni, con godroni o maniglia centrale. L'estrazione
dal quadro e dagli scomparti degli apparecchi (interruttori,
contattori e carrelli misure) collocati sui due piani avviene
per mezzo di un unico carrello sollevatore dedicato. Questo
carrello può essere impiegato per le stesse procedure anche
per unità a semplice piano.
Gli scomparti sbarre e linea sono accessibili dal retro del
quadro rimuovendo i pannelli asportabili.
Tutte le operazioni di normale esercizio sono eseguite dal
fronte, mentre quelle di manutenzione e messa in servizio
richiedono l’accesso anche dal retro del quadro.
5
1
2
3
2° piano
4
1° piano
4
1
2
3
1
2
3
4
5
84
Porta dello scomparto apparecchi
Manovra di inserzione/estrazione apparecchi
Manovra del sezionatore di terra
Scomparto bassa tensione
Scomparto bassa tensione aggiuntivo
Le caratteristiche del sistema di sbarre, delle derivazioni, della
sbarra di messa a terra, del sezionatore di terra, degli isolatori
passanti e degli otturatori sono identiche a quelle descritte per
le unità a semplice piano.
Si possono impiegare al massimo sei cavi unipolari o tripolari
per fase in funzione della tensione nominale, delle dimensioni
dei pannelli del quadro e della sezione dei cavi stessi.
Configurazioni
Le unità tipiche del quadro disponibili consentono la
realizzazione delle configurazioni più idonee in base ai requisiti
di installazione.
L'unità arrivo/partenza [IF] è la più utilizzata: entrambi i piani
del quadro sono costituiti da unità di questo tipo, le quali
possono essere utilizzate sia come arrivo che come partenza.
Le unità congiuntore [BT] e risalita [R] sono impiegate per
predisporre una configurazione completa a doppio piano.
Queste unità sono posizionate al 2° piano, mentre le unità
arrivo/partenza sono inserite nel 1° piano.
Le unità congiuntore possono essere equipaggiate con
trasformatori di corrente a valle dell'interruttore per la misura
delle sbarre.
Si possono installare trasformatori di corrente anche a monte
per realizzare schemi di protezione speciali. Lo scomparto
risalita è disponibile anche nella versione con carrello
strumenti estraibile e con trasformatori di tensione con fusibili
[RM].
La configurazione composta a semplice e doppio piano
necessita del collegamento fra le due sezioni del quadro per
mezzo di un'unità di connessione. Questa unità permette di
collegare le due sezioni del quadro (sbarre, sbarra di messa a
terra, condotto di sfogo gas, canalette di interconnessione dei
circuiti ausiliari) e può essere equipaggiata con il sezionatore
di terra delle sbarre [J] e anche con il carrello strumenti
estraibile con trasformatori di tensione con fusibili [JM].
Queste unità sono posizionate al 2° piano, mentre le unità
arrivo/partenza sono inserite nel 1° piano.
Figura 73: Configurazione composta di un quadro UniGear ZS1 a semplice e doppio piano
85
3. Applicazioni navali
UniGear ZS1 a doppio piano
Unità tipiche
BT
Congiuntore
R
Risalita
IF
Unità arrivo/partenza
IF
Unità arrivo/partenza
IF
Unità arrivo/partenza
1° piano
2° piano
IF
Unità arrivo/partenza
86
JM
Unità di connessione con
misure
IF
Unità arrivo/partenza
IF
Unità arrivo/partenza
Estraibile
J
Unità di connessione
Estraibile
RM
Risalita con misure
IF
Unità arrivo/partenza
Legenda dei componenti
Componenti standard
Accessori
Soluzioni alternative
Componenti standard
87
3. Applicazioni navali
UniGear ZS1 a doppio piano
Dati tecnici
... 12 kV - ... 50 kA
Profondità (mm)
1976
Altezza (mm)
2700
(1)
Altezza con condotto di sfogo gas (mm)
2700
(1)
Larghezza (mm)
Corrente nominale di breve durata (kA)
Corrente nominale (A)
750
750
900
900
... 31,5
... 31,5
... 50
... 50
630
1000
1250
1600
2°
IF
Unità duplex
(2)
1°
IF
Unità duplex
(2)
2°
BT
Congiuntore
1°
IF
Unità duplex
2°
R
Risalita
1°
IF
Unità duplex
2°
RM
Risalita con misure
1°
IF
Unità duplex
2°
J
Connessione
1°
IF
Unità duplex
2°
JM
Connessione con misure
1
IF
Unità duplex
°
1250 A
( 2)
1250 A
()
2
.... 17,5 kV - ... 40 kA
Profondità (mm)
1976
Altezza (mm)
2700 (1)
Altezza con condotto di sfogo gas (mm)
2700 ( 1)
Larghezza (mm)
Corrente nominale di breve durata (kA)
Corrente nominale (A)
2°
IF
Unità duplex
1°
IF
Unità duplex
2°
BT
Congiuntore
1°
IF
Unità duplex
2°
R
Risalita
1°
IF
Unità duplex
2°
RM
Risalita con misure
1°
IF
Unità duplex
2°
J
Connessione
1°
IF
Unità duplex
2°
JM
Connessione con misure
1
IF
Unità duplex
°
750
750
900
900
... 31,5
... 31,5
... 40
... 40
630
1000
1250
1600
1250 A
1250 A
(1) L'altezza del quadro nella configurazione composta a semplice e doppio piano è identica a quella nella configurazione a
doppio piano
(2) Per le caratteristiche di queste unità equipaggiate con contattore, consultare pag. 24.
88
Altezza
Larghezza
Profondità
Scomparti dell’unità
A Scomparto apparecchi
B Scomparto sbarre
C Scomparto linea
D Scomparto bassa tensione
E Condotto di sfogo gas
89
Note
90
91
Contatto commerciale: www.abb.com/contacts
Per maggiori informazioni sul prodotto:
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