La guida definitiva ai quadri elettrici: tipi, funzioni e componenti

Nei moderni sistemi di distribuzione dell'energia, i gruppi di quadri di alta- e media-tensione rappresentano la spina dorsale della sicurezza e del controllo della rete. Questi gruppi sono costituiti da vari armadi specializzati, ciascuno progettato per un ruolo specifico-dalla ricezione dell'alimentazione alla protezione dei circuiti a valle.

Di seguito è riportata una ripartizione completa dei 10 tipi essenziali di quadri elettrici utilizzati oggi nelle reti di distribuzione dell'energia.

1. Gabinetto in entrata (Gabinetto ricevente)

L'armadio di ingresso funge da punto di ingresso principale per l'energia elettrica che entra nella struttura o nella sottostazione dalla rete principale. Fornisce energia direttamente dalla linea di servizio in ingresso al sistema di sbarre interno.

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Componenti principali:Interruttore automatico sottovuoto (VCB), trasformatori di corrente (CT), trasformatori di potenziale/tensione (PT) e sezionatori.

Funzioni primarie: 

•  Distribuzione dell'energia:Dirige la potenza della rete in entrata alla sbarra collettrice principale.
• Protezione del circuito:Utilizza un interruttore automatico sottovuoto per eliminare i cortocircuiti e gestire i guasti da sovracorrente.
• Isolamento e sicurezza:Include un sezionatore manuale per garantire un traferro fisico per il personale di manutenzione.
• Monitoraggio:Contiene TA e PT per monitorare con precisione i parametri di corrente e tensione in ingresso.

2.Gabinetto in uscita (Gabinetto di alimentazione/distribuzione)

L'armadio in uscita è responsabile della distribuzione dell'elettricità dalla sbarra principale ai singoli circuiti derivati ​​a valle, trasformatori o macchinari pesanti.

Componenti principali:Interruttori automatici, trasformatori di corrente (CT), trasformatori di potenziale (PT) e sezionatori.

Funzioni primarie:

• Bilanciamento del carico:Convoglia in modo sicuro l'alimentazione alle varie zone della struttura.
• Protezione dei rami:Fornisce protezione localizzata da sovracorrente e sovraccarico, garantendo che un guasto in un ramo non blocchi l'intero sistema.
• Controllo operativo:Consente agli operatori di collegare o scollegare carichi specifici senza interrompere l'intera struttura.

3. Armadio accoppiatore bus (armadio di sezionamento bus)

IL Armadio accoppiatore bus viene utilizzato per ponticellare e collegare due distinti tratti di sbarre. Si tratta di un componente critico nelle configurazioni a singola-sbarra collettrice sezionata o doppia-sbarra collettrice, offrendo un'enorme flessibilità operativa.

Funzioni primarie:

• Ridondanza e affidabilità:Se una fonte di alimentazione in ingresso si guasta, l'interruttore principale scatta e l'accoppiatore bus si chiude in modo sicuro per instradare l'alimentazione dalla sbarra collettrice attiva alla sezione di-diseccitata, evitando tempi di inattività della struttura.
• Ripristino automatico:Una volta ripristinata in modo sicuro la sezione di potenza difettosa, l'armadio si apre automaticamente e torna allo stato di standby.

4. Armadio PT (armadio del trasformatore di potenziale/tensione)

L'armadio PT è installato direttamente sul sistema di sbarre collettrici per monitorare continuamente i livelli di tensione delle sbarre collettrici e attivare relè di protezione a livello di sistema-.

Componenti principali:Trasformatori di potenziale (PT), sezionatori, fusibili ad alta-tensione e scaricatori di sovratensione.

Funzioni primarie:

• Misurazione della tensione:Riduce le tensioni elevate del sistema a livelli sicuri e misurabili per misuratori e relè di protezione.
• Protezione da sovratensione:Dispone di scaricatori di sovratensione per proteggere le apparecchiature secondarie sensibili da fulmini e sovratensioni di commutazione.

5. Armadio isolatore (armadio sezionatore)

ILArmadio isolatoreè progettato per creare un'interruzione fisica visibile nel circuito, tra due sezioni di sbarre collettrici o tra apparecchiature di ricezione e alimentazione di energia.

⚠️ Interblocco di sicurezza critico:L'armadio isolatorenon puòinterrompere o mettere corrente al carico. L'utilizzo del carrello isolatore mentre l'interruttore è chiuso causerà un arco catastrofico. Sono necessari interblocchi meccanici o elettrici obbligatori per garantire che l'interruttore sia completamente aperto prima che il carrello dell'isolatore possa essere spostato.

6. Armadio condensatore (armadio di compensazione della potenza reattiva)

Il Capacitor Cabinet è dedicato alla compensazione della potenza reattiva. Migliorando il fattore di potenza del sistema elettrico, aumenta l’efficienza della rete, riduce le perdite di energia ed elimina le penalità relative al fattore di potenza della rete di distribuzione.

Componenti principali:Banchi di condensatori paralleli, circuiti di controllo di commutazione (contattori o tiristori) e fusibili di protezione.

Regole di sicurezza primarie:

Tempo di scarica:Una volta disconnessi, i banchi di condensatori trattengono una pericolosa energia residua. Gli operatori non devono mai toccare i componenti interni finché non è trascorso un periodo di scarica sufficiente.

Restrizioni alla richiusura:La richiusura rapida è severamente vietata (in genere richiede almeno un minuto di ritardo) per evitare picchi di sovratensione distruttivi.

Equalizzazione dell'usura:I controller automatici dovrebbero ruotare la sequenza di commutazione dei singoli gruppi di condensatori per garantire un'usura uniforme in tutta l'unità.

7. Armadio di misurazione

ILArmadio di misurazioneè un involucro dedicato e altamente sicuro utilizzato esclusivamente per la misurazione della tariffa dell'energia elettrica ($kWh$). Supporta configurazioni sia ad alta-tensione che a bassa-tensione a seconda del contratto di fornitura.

Componenti principali:Sezionatori, fusibili,-TA/PT ad alta precisione, contatori di energia attiva e reattiva (convenzionali o digitali), relè di protezione e monitor di carico.

Funzioni primarie:

• Misurazione dei ricavi:Utilizza una configurazione di misurazione primaria (alimentazione ad alta-tensione e misurazione lato alta-tensione) per acquisire dati altamente accurati sul consumo energetico prima delle perdite del trasformatore, garantendo una fatturazione precisa dei servizi pubblici.
• Anti-manomissione:Gli armadietti di misurazione dei servizi pubblici devono essere dotati di sigilli fisici anti-manomissione. È responsabilità legale dell'utente finale-mantenere questi sigilli e proteggere l'integrità del cabinet.

8. Armadio GIS (quadri-isolati in gas)

L'armadio GIS integra tutti i componenti primari di trasmissione-compresi interruttori automatici, sezionatori, sezionatori di terra e strumenti-in un unico serbatoio metallico sigillato ermeticamente.

Mezzo di isolamento:Storicamente, l'esafluoruro di zolfo è stato utilizzato per le sue ineguagliabili proprietà dielettriche e di estinzione dell'arco-. Questo gas consente di comprimere l'ingombro complessivo fino al 70% rispetto ai convenzionali quadri isolati in aria (AIS).

Conformità ambientale moderna:A causa delle rigorose politiche climatiche globali mirate ai gas fluorurati, le moderne unità GIS stanno rapidamente passando alle alternative all'esafluoruro di zolfo (come aria pulita e secca, azoto o miscele di gas eco-) per fornire metriche di sicurezza identiche con un potenziale di riscaldamento globale pari a zero.

9. Armadio per elevazione sbarre (armadio montante autobus)

Poiché le sbarre primarie corrono orizzontalmente lungo la parte superiore di un quadro elettrico, si presenta una sfida di collegamento strutturale in corrispondenza dell'accoppiatore bus. L'interruttore interno dell'accoppiatore bus instrada il percorso elettrico verso il basso per ottenere un'interruzione del circuito sicura. Poiché la corrente è ora al livello del pavimento dell'unità, non è possibile collegarla perfettamente alla successiva sezione di sbarre orizzontali-montata in alto.

IL L'armadio di elevazione delle sbarre risolve questo requisito di percorso. Poiché i sistemi a media- e alta-tensione richiedono distanze fisiche rigorose, le barre di rame non possono essere semplicemente piegate strettamente verso l'alto. Questo armadio fornisce una volta verticale dedicata e completamente isolata contenente sbarre collettrici in rame verticali per carichi pesanti e isolatori per pali per riportare in sicurezza l'elettricità al livello del tetto.

10. Anello dell'unità principale (RMU)

L'unità principale ad anello (RMU) è un sistema di quadri compatto,-assemblato in fabbrica, con custodia in metallo-progettato per la distribuzione secondaria dell'alimentazione all'interno di una topologia di rete ad anello-chiuso (anello).

Operazione principale:L'RMU consente ai trasformatori di distribuzione localizzati di connettersi a un percorso di rete ad anello. Se si verifica un guasto su un lato del circuito ad anello della rete principale, gli interruttori di carico-isolano la sezione interrotta, mentre l'alimentazione viene instradata senza interruzioni dalla direzione opposta.

Vantaggi principali:Il funzionamento-senza manutenzione, l'eccezionale resistenza ambientale e l'ingombro ultra-compatto rendono le RMU la scelta standard per le reti urbane sotterranee, i parchi eolici e solari e la distribuzione di energia residenziale ad alta-densità.