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Reti elettriche: teoria e applicazioni.
Schemi di stazione.
Paolo Pelacchi
Apparecchi di manovra & interruzione
- Questi dispositivi, come dice la parola, devono stabilire o
interrompere una corrente in un circuito.
- Le operazioni di apertura e chiusura possono essere attuate:
- In condizioni “normali” (tipicamente corrispondenti alla
corrente nominale)
- In condizioni “anormali” (tipicamente relative a correnti di
guasto)
- Il loro funzionamento può essere manuale (anche da remoto) o
automatico.
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Apparecchi di manovra & interruzione
- Questi dispositivi si suddividono tipicamente in due categorie:
- Sezionatori; sono dispositivi in grado di aprire o chiudere
correnti di intensità trascurabile; il loro stato aperto/chiuso
deve essere ben visibile oppure riportato da un indicatore
affidabile
- Interruttori; sono dispositivi in grado di aprire o chiudere
correnti anche di elevata intensità, come quelle di corto
circuito.
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Apparecchi di manovra & interruzione:
sezionatori
- In condizioni di circuito chiuso questi dispositivi devono
comportarsi come un conduttore ideale, cioè non devono
manifestare né cadute di tensione né riscaldamento quando
vengono attraversati dalla corrente nominale; inoltre devono
essere in grado di sopportare per un tempo assegnato le correnti
di corto circuito previste nella sezione di rete nella quale sono
installati.
- In condizioni di circuito aperto questi dispositivi devono
comportarsi come un isolatore ideale mantenendo elettricamente
separati i circuiti ai capi dei quali sono inseriti.
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Apparecchi di manovra & interruzione:
interruttori
- Questi dispositivi, oltre a svolgere le funzioni descritte per i
sezionatori, devono possedere anche i seguenti requisiti.
- In condizioni di circuito chiuso gli interruttori devono essere in
grado di interrompere un numero assegnato di volte le correnti di
corto circuito previste nella sezione di rete nella quale sono
installati.
- In condizioni di circuito aperto gli interruttori devono poter
chiudere un circuito anche in presenza di guasto senza
danneggiarsi o perdere le proprie caratteristiche.
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Apparecchi di manovra & interruzione:
- Esistono ulteriori tipologie di dispositivi con caratteristiche
intermedie:
- Interruttori di manovra, che sono in grado di aprire un circuito in
condizioni normali e di chiuderlo anche in condizioni anormali
- Interruttori di manovra-sezionatori (sezionatori sotto carico) che sono
funzionalmente interruttori di manovra nei quali è possibile verificare lo
stato aperto/chiuso in maniera visibile
- Contattori, che sono dispositivi in grado di aprire o chiudere un circuito
solamente in condizioni normali
- Fusibili, che sono dispositivi in grado solamente di aprire in maniera
irreversibile un circuito in presenza di correnti di corto circuito o di
sovraccarico; a rigore essi costituiscono degli apparecchi di protezione
(safety).
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Apparecchi di manovra & interruzione:
- La tabella sintetizza la caratteristiche della apparecchiature
descritte.
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Schemi di stazione
- Le stazioni elettriche inserite in una rete svolgono
tipicamente le seguenti funzioni:
- Smistamento linee AAT ed interconnessione con reti a tensione
diversa (tipicamente con autotrasformatori 380/220 kV)
- Collegamento alla rete dei gruppi di produzione (stazione
annessa alla centrale)
- Trasformazione dell’energia elettrica alla tensione della
distribuzione primaria (tipicamente con trasformatori o
autotrasformatori 380/132 kV e/o 220/132 kV)
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Schemi di stazione
- L’importanza delle stazioni elettriche comporta la necessità
di una loro elevata affidabilità; tale obiettivo viene
perseguito:
- Scegliendo schemi elettrici di collegamento dei diversi
componenti della stazione adeguati all’importanza dell’impianto
(quantità di energia elettrica transitante nella stazione)
- Definendo in maniera opportuna la struttura e l’alimentazione dei
servizi ausiliari della stazione, necessari a garantirne il corretto
funzionamento anche in condizioni critiche (assenza di rete)
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Schemi di stazione
- In ogni sistema elettrico sono necessari dispositivi che siano in
grado di effettuare le seguenti operazioni:
- Inserire e disinserire carichi
- Inserire e disinserire elementi di sistema
- Togliere dal servizio in maniera tempestiva un elemento guasto
- Collegare a terra elementi del sistema
- Gli apparecchi di manovra possono sostanzialmente dividersi in
- Interrutori
- Sezionatori
- fusibili
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Schemi di stazione
- Consideriamo un generico nodo. Ogni elemento di rete che
confluisce nel nodo può essere soggetto a guasti e quindi deve
poter essere isolato senza che la continuità del servizio ne
risenta; introduciamo quindi un interruttore.
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Schemi di stazione
- L’interruttore non garantisce da solo l’isolamento del circuito; è
quindi necessario interporre un sezionatore. Inoltre l’interruttore
può essere a sua volta soggetto a guasti e quindi deve poter
essere isolato senza che la continuità del servizio ne risenta;
introduciamo quindi un secondo sezionatore.
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Schemi di stazione
- Le manovre che devono quindi essere eseguite per escludere un
elemento del sistema sono
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Schemi di stazione
- Stazione a semplice sbarra
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Schemi di stazione
- Lo schema a semplice sbarra è semplice ed economico, ma
troppo rigido (tutti gli elementi possono essere collegati
solamente alla stessa sbarra).
- E’ quindi opportuno definire un nuovo schema di stazione
denominato “a doppia sbarra”.
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Schemi di stazione
- Stazione a doppia sbarra
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- Ulteriori possibili schemi sono quelli cosiddetti “ad anello”.
- Vantaggi: garantiscono il fuori servizio di un qualsiasi interruttore senza
alterare gli assetti di rete.
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Schemi di stazione
- Svantaggi: un guasto su linea comporta l’apertura di 2 interruttori
(maggiori difficoltà); inoltre gli interruttori possono essere attraversati da
correnti che dipendono dall’assetto e quindi il loro dimensionamento può
risultare complesso.
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Schemi di stazione
- Una ulteriore esigenza è quella di mantenere in servizio un
elemento di rete anche quando l’interruttore ad esso collegato
deve essere messo fuori servizio, per es. per manutenzione.
- E’ quindi opportuno definire un ulteriore schema di stazione
denominato “con sbarra di traslazione”.
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Schemi di stazione
- Stazione a semplice sbarra con sbarra di traslazione
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Schemi di stazione
- Montante di generatore
servizi
ausiliari
rigido
servizi
ausiliari
flessibile
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servizi
ausiliari
flessibile
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Schemi di stazione
- Montante di trasformatore
- Verso stazione: speculare
- Verso cabina primaria: speculare senza
interruttore
- Verso generatore: montanti di
generazione
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Schemi di stazione
- Montante di linea
sbarra
AT o AAT
sbarra
MT
linea
in cavo
amarro
linea
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Schemi di stazione
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Schemi di stazione
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Schemi di stazione
- Per poter garantire il funzionamento dei sistemi di
protezione, degli automatismi e la manovra degli
interruttori deve essere assicurata la continuità
dell’alimentazione dei servizi ausiliari anche in assenza di
rete.
- I componenti che maggiormente influiscono sulla
affidabilità della stazione (motori di comando degli
interruttori, sistemi di teletrasmissione, illuminazione di
emergenza, ecc.) sono alimentati in c.c. tramite batterie in
tampone caricate tramite alimentazioni indipendenti (linee
MT esterne alla stazione, gruppi elettrogeni, ecc.).
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Schemi di stazione
- Dal punto di vista della tecnologia le stazioni possono
essere realizzate:
- In aria
- Blindate in SF6 (compatte)
- Le stazioni compatte sono spesso installate in ambienti
chiusi in virtù delle loro dimensioni contenute.
- Le stazioni compatte, sia quelle installate all’aperto che
quelle installate in ambienti chiusi, non sono influenzate
dagli agenti atmosferici.
- Gli schemi delle stazioni sono generalmente indipendenti
dalla tecnologia con la quale le stesse sono realizzate.
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