Che cos'è il quadro elettrico di media tensione?

Che cos'è il quadro elettrico di media tensione? Funzioni, componenti e unità di linea ad anello (RMU) spiegati

Il quadro elettrico di media tensione (MT) è una parte essenziale dei moderni sistemi di distribuzione dell'energia elettrica. Fornisce controllo, protezione, isolamento e monitoraggio affidabili per le apparecchiature elettriche che operano a livelli di media tensione. Comunemente utilizzato in sottostazioni, impianti industriali, edifici commerciali, progetti di energia rinnovabile e reti di distribuzione delle utility, il quadro MT contribuisce a garantire una fornitura sicura e stabile di energia elettrica.

Una delle soluzioni più ampiamente utilizzate nella distribuzione in media tensione è l'unità di linea ad anello (RMU). Ma che cos'è un'unità di linea ad anello, come funziona e qual è la differenza tra una RMU e un quadro elettrico di media tensione convenzionale?

In questo articolo spieghiamo le funzioni, i componenti principali, le applicazioni e i criteri di selezione dei quadri elettrici di media tensione, con particolare attenzione alle unità di linea ad anello.

1. Che cos'è il quadro elettrico di media tensione?

Il quadro elettrico di media tensione è un insieme di dispositivi elettrici di commutazione e protezione progettati per operare nei sistemi di alimentazione in media tensione. A seconda degli standard regionali e dei requisiti del progetto, le apparecchiature di media tensione coprono comunemente livelli di tensione da circa 1 kV a 52 kV.

Le applicazioni tipiche dei quadri MT includono sistemi di distribuzione dell'energia a 6 kV, 10 kV, 11 kV, 12 kV, 24 kV, 33 kV e 40,5 kV.

Il quadro MT è progettato per controllare i circuiti elettrici, proteggere trasformatori e cavi dai guasti elettrici, isolare le apparecchiature per la manutenzione e mantenere l'affidabilità delle reti di distribuzione dell'energia.

I tipi comuni di quadri elettrici di media tensione includono:

• Quadri blindati: offrono una costruzione compartimentata e sono ampiamente utilizzati in impianti industriali, sottostazioni e strutture delle utility.
• Apparecchiatura di manovra con involucro metallico: contiene apparecchiature di sezionamento e protezione all'interno di un involucro metallico messo a terra.
• Ring Main Unit (RMU): una soluzione compatta di apparecchiatura di manovra, assemblata in fabbrica, comunemente utilizzata nelle reti di distribuzione ad anello e radiale.
• Apparecchiatura di manovra isolata in gas (GIS): utilizza gas o un altro mezzo isolante per fornire soluzioni compatte di isolamento e sezionamento.
• Apparecchiatura di manovra isolata in aria (AIS): utilizza l'aria come mezzo isolante principale.

Il tipo appropriato dipende dalla tensione nominale, dalla corrente di carico, dal livello di cortocircuito, dall'ambiente di installazione, dai requisiti di sicurezza e dallo spazio di installazione disponibile.

2. Che cos'è una Ring Main Unit (RMU)?

Una Ring Main Unit (RMU) è un'unità compatta di apparecchiatura di manovra in media tensione, assemblata in fabbrica, utilizzata per controllare e proteggere le reti di distribuzione elettrica. È comunemente installata nelle sottostazioni di distribuzione secondaria, nelle cabine di trasformazione, negli edifici commerciali, negli impianti industriali e negli impianti a energia rinnovabile.

Quindi, che cos'è una ring main unit nella distribuzione dell'energia elettrica?

Una RMU è tipicamente installata in un punto di distribuzione in cui i cavi in media tensione si collegano per formare una rete ad anello o per fornire energia tramite una disposizione radiale. I suoi dispositivi di manovra consentono agli operatori di collegare, scollegare e isolare sezioni della rete quando necessario.

Una tipica configurazione di RMU comprende due funzioni di partenza cavo ad anello e una funzione di partenza trasformatore. A seconda dell'applicazione, possono essere disponibili anche funzioni aggiuntive di partenza, misurazione o protezione.

A cosa serve un'unità di distribuzione ad anello?

Lo scopo principale di un'unità di distribuzione ad anello è fornire commutazione e isolamento sicuri e affidabili nei sistemi di distribuzione in media tensione.

Le sue applicazioni principali includono:

• Distribuzione di energia: collegamento dei cavi di media tensione in entrata e in uscita.
• Protezione dei trasformatori: fornire un'interfaccia di commutazione e protezione per i trasformatori di distribuzione.
• Isolamento dei guasti: contribuire a isolare una sezione di cavo guasta o l'apparecchiatura collegata.
• Continuità dell'alimentazione: supportare percorsi di alimentazione alternativi in reti ad anello opportunamente progettate.
• Operazioni di manutenzione: consentire l'isolamento di sezioni selezionate di una rete per ispezione o riparazione.
• Installazioni salvaspazio: fornire una soluzione compatta per sottostazioni di distribuzione interne o esterne.

Ad esempio, se una sezione di cavo in una rete ad anello correttamente progettata presenta un guasto, gli operatori possono isolare la sezione interessata e ripristinare l'alimentazione alle sezioni non interessate attraverso un percorso alternativo, a condizione che la configurazione della rete e le condizioni operative lo consentano.

Qual è la funzione di un'unità di linea ad anello?

Le funzioni principali di un RMU includono:

1. Commutazione: collegare o scollegare circuiti in media tensione nelle condizioni operative consentite dal dispositivo di commutazione.
2. Isolamento: separare un cavo, un trasformatore o altre apparecchiature dalla rete in tensione per la manutenzione.
3. Protezione: fornire o coordinare la protezione contro sovraccarichi e cortocircuiti tramite fusibili, interruttori automatici e relè di protezione adeguati.
4. Flessibilità della rete: supportare configurazioni di distribuzione dell'energia ad anello o radiale.
5. Sicurezza: incorporare interblocchi, sezionatori di terra e altre caratteristiche di sicurezza in base al progetto.
6. Monitoraggio e controllo: supportare il monitoraggio e l'operatività locale o remota quando dotato dei dispositivi appropriati.

Non ogni RMU include le stesse funzioni di protezione. Ad esempio, un interruttore di carico può fornire normali funzioni di commutazione e isolamento ma non sostituisce un interruttore automatico e un relè di protezione dove è richiesta l'interruzione automatica dei guasti.

3. Componenti principali del quadro di media tensione

Sebbene il design vari in base al tipo di quadro elettrico, la maggior parte dei sistemi di quadri MT incorpora diversi componenti essenziali.

3.1 Interruttori automatici

Gli interruttori automatici stabiliscono e interrompono i circuiti elettrici e interrompono le correnti di guasto entro i loro valori nominali specificati. Gli interruttori automatici sottovuoto sono ampiamente utilizzati nei quadri elettrici corazzati a media tensione grazie alle loro prestazioni di interruzione affidabili e ai requisiti di manutenzione relativamente bassi.

3.2 Interruttori di carico

Gli interruttori di carico sono progettati per commutare le correnti di carico normali entro le loro condizioni operative nominali. Sono comunemente utilizzati negli RMU per le alimentazioni ad anello in entrata e in uscita.

Non si deve presumere che un interruttore di carico fornisca la stessa capacità di interruzione di cortocircuito di un interruttore automatico.

3.3 Sezionatori e interruttori di terra

I sezionatori forniscono l'isolamento in base alle loro condizioni operative specificate, mentre gli interruttori di terra collegano le sezioni di circuito designate a terra per supportare procedure di manutenzione sicure.

Gli interblocchi meccanici ed elettrici aiutano a prevenire sequenze operative non sicure.

3.4 Relè di protezione e fusibili

I relè di protezione rilevano condizioni elettriche anomale e avviano l'apertura dell'interruttore automatico quando i criteri di protezione pertinenti sono soddisfatti. In alcune configurazioni di RMU, i fusibili ad alta tensione forniscono la protezione della partenza del trasformatore.

La scelta tra protezione basata su interruttore automatico e protezione con interruttore-sezionatore a fusibili dipende dalle caratteristiche nominali del trasformatore, dai livelli di guasto, dai requisiti di coordinamento e dalle norme applicabili.

3.5 Sbarre e terminazioni dei cavi

Le sbarre distribuiscono l'energia elettrica tra i dispositivi di manovra all'interno del quadro di commutazione. I compartimenti di terminazione dei cavi forniscono le interfacce per i cavi di media tensione in entrata e in uscita.

Il loro isolamento, la capacità di portata di corrente e i valori nominali di tenuta al cortocircuito devono corrispondere ai requisiti del sistema.

3.6 Trasformatori di misura e dispositivi di monitoraggio

I trasformatori di corrente (CT) e i trasformatori di tensione (VT) forniscono segnali di misura per la contabilizzazione, la protezione e il monitoraggio. A seconda del progetto, il quadro di commutazione può anche incorporare indicatori di tensione, monitoraggio della temperatura, interfacce di comunicazione e dispositivi di telecontrollo.

4. Qual è la differenza tra RMU e quadro di media tensione convenzionale?

Sebbene un RMU sia un tipo di quadro di media tensione, i due termini non sono intercambiabili in ogni applicazione.

Un RMU è spesso una scelta adeguata quando le dimensioni compatte e funzioni di distribuzione semplici sono prioritarie. Gli apparecchi di manovra convenzionali con involucro metallico possono essere più appropriati per impianti che richiedono numerose partenze, schemi di protezione estesi, elevate correnti nominali continue o un controllo operativo più complesso.

La selezione finale dovrebbe basarsi sullo schema unifilare (SLD), sui valori nominali elettrici, sulla topologia della rete e sulle specifiche di progetto.

5. Che cos'è un RMU in una sottostazione?

Un'unità di rete ad anello in una sottostazione fornisce l'interfaccia di commutazione in media tensione tra la rete di distribuzione e le apparecchiature a valle, in particolare i trasformatori di distribuzione.

Ad esempio, in un sistema di distribuzione a 10 kV o 11 kV, un RMU può ricevere alimentazione da un cavo in entrata, collegarsi a una partenza ad anello in uscita e alimentare un trasformatore tramite una partenza dedicata al trasformatore.

Un tipico RMU a tre funzioni può includere:

• Un interruttore per cavo ad anello in entrata.
• Un interruttore per cavo ad anello in uscita.
• Una partenza per trasformatore con protezione interruttore-fusibile o un interruttore automatico, a seconda del progetto.

In una rete ad anello, le connessioni dei cavi in entrata e in uscita forniscono la disposizione fisica necessaria per il percorso di alimentazione alternativo. L'effettiva continuità dell'alimentazione dipende dalla progettazione della rete, dal coordinamento delle protezioni, dalle procedure di commutazione e dalla disponibilità di una fonte alternativa energizzata.

Le RMU possono essere installate in cabine compatte, cabine prefabbricate, strutture di distribuzione sotterranee e involucri esterni progettati per le condizioni ambientali pertinenti.

6. Che cos'è un'unità di rete ad anello SF6?

Un'unità di rete ad anello SF6 è una RMU che utilizza esafluoruro di zolfo (SF6) come mezzo isolante e, a seconda del design, come parte del sistema di commutazione o di interruzione dell'arco.

Le RMU isolate in SF6 sono state tradizionalmente utilizzate perché l'SF6 offre prestazioni di isolamento elevate e consente la costruzione di apparecchiature di commutazione compatte. I compartimenti a gas sigillati possono inoltre ridurre l'esposizione dei componenti isolanti interni alle condizioni ambientali esterne.

Tuttavia, l'SF6 è un potente gas serra e il suo utilizzo è sempre più soggetto a normative ambientali e a requisiti di gestione del ciclo di vita delle apparecchiature. Devono essere considerati la prevenzione delle perdite di gas, le procedure di manipolazione, il recupero e la gestione a fine vita.

Alternative alle RMU senza SF6

Sono disponibili RMU senza SF6 per i progetti che mirano a ridurre le emissioni di gas serra associate alle apparecchiature di commutazione. A seconda del produttore e della classe di tensione, i design alternativi possono utilizzare aria pulita, isolamento solido o altre tecnologie isolanti approvate.

Quando si confrontano RMU con e senza SF6, gli acquirenti dovrebbero valutare:

• Tensione nominale e livello di isolamento.
• Corrente nominale e corrente di breve durata ammissibile.
• Capacità di commutazione e di interruzione dei guasti.
• Dimensioni di installazione e interfacce dei cavi.
• Condizioni operative ambientali.
• Norme applicabili ed evidenze delle prove di tipo.
• Requisiti di manutenzione e costi del ciclo di vita.
• Requisiti ambientali e normativi locali.

La tecnologia più adatta dipende dalle specifiche tecniche del progetto, dall'ambiente operativo e dalle priorità del ciclo di vita.

7. Che cos'è un'unità di rete ad anello quadrupla?

Il termine “unità di rete ad anello quadrupla” si riferisce generalmente a una configurazione RMU con quattro vie funzionali o posizioni di commutazione, sebbene la disposizione esatta vari a seconda del produttore.

Un RMU a quattro vie può includere diverse combinazioni di feeder a cavo ad anello, feeder per trasformatore, interruttori automatici o altre funzioni di commutazione.

Ad esempio, un progetto può richiedere due vie a cavo ad anello e due vie per feeder di trasformatore. Un'altra applicazione può richiedere feeder in uscita aggiuntivi o una diversa combinazione di dispositivi di commutazione.

Poiché “quad RMU” non è una descrizione universale di una configurazione circuitale fissa, gli acquirenti dovrebbero confermare la configurazione richiesta utilizzando uno schema unifilare anziché basarsi solo sul nome del prodotto.

8. Come scegliere il giusto quadro di media tensione

Selezionare il corretto quadro di media tensione è essenziale per la sicurezza elettrica, il funzionamento affidabile e le prestazioni a lungo termine.

Considerare i seguenti fattori prima dell'acquisto.

1. Tensione nominale

Confermare la tensione nominale del sistema e la tensione nominale dell'apparecchiatura. Le applicazioni comuni includono sistemi a 10 kV, 11 kV, 12 kV, 24 kV, 33 kV e 40,5 kV, a seconda della rete e del progetto dell'apparecchiatura.

2. Corrente nominale

Determinare la corrente continua richiesta per i feeder in ingresso, i feeder in uscita, le sbarre collettrici e i collegamenti dei trasformatori.

3. Valori nominali di tenuta al cortocircuito e di interruzione

Verificare la corrente di guasto presunta e i valori nominali richiesti di tenuta al cortocircuito di breve durata e di tenuta di picco. Gli interruttori automatici devono avere capacità di interruzione del guasto adeguate all'impianto.

4. Requisiti di protezione

Confermare se il progetto richiede interruttori di sezionamento sotto carico, combinazioni fusibile-sezionatore, interruttori automatici, relè di protezione, misurazione o automazione aggiuntiva.

5. Ambiente di installazione

Considerare la temperatura ambiente, l'umidità, l'altitudine, la polvere, l'inquinamento, la corrosione e i requisiti di installazione in interno o in esterno.

6. Norme applicabili

Specificare le norme IEC richieste e i requisiti specifici del progetto. Le norme pertinenti possono includere la IEC 62271-200 per apparecchiature di manovra e controllo in involucro metallico per corrente alternata con tensione superiore a 1 kV e fino a 52 kV inclusi, e la IEC 62271-103 per interruttori con tensione superiore a 1 kV e fino a 52 kV inclusi, ove applicabili alla progettazione dell'apparecchiatura.

L'edizione applicabile e eventuali norme aggiuntive specifiche di prodotto dovrebbero essere confermate per ciascun progetto.

7. Supporto del produttore

Valutare la documentazione tecnica del produttore, la flessibilità progettuale, le capacità di collaudo, la disponibilità dei ricambi e l'assistenza post-vendita.

9. Applicazioni degli interruttori di media tensione e degli RMU

Gli interruttori di media tensione e gli RMU sono ampiamente utilizzati in diversi settori.

• Reti di distribuzione delle utility: gestione delle linee in entrata e in uscita e supporto al funzionamento della rete di distribuzione.
• Impianti industriali: alimentazione di stabilimenti produttivi, impianti di trasformazione e grandi carichi elettrici.
• Edifici commerciali: distribuzione dell'energia in media tensione in edifici per uffici, centri commerciali e parchi aziendali.
• Progetti di energia rinnovabile: connessione di impianti solari, parchi eolici e relativi trasformatori alle reti di distribuzione.
• Progetti infrastrutturali: supporto ad aeroporti, sistemi ferroviari, impianti di trattamento delle acque e altre strutture essenziali.
• Sviluppi residenziali: fornitura di soluzioni di commutazione compatte per sottostazioni di distribuzione a servizio delle comunità residenziali.

La configurazione delle apparecchiature deve essere sempre selezionata in base alla progettazione elettrica, ai requisiti di carico, alla filosofia di protezione e alle normative locali pertinenti.

10. Soluzioni per quadri di media tensione di Shandong Dongguan Electric Co., Ltd.

Shandong Dongguan Electric Co., Ltd. fornisce soluzioni per apparecchiature di distribuzione dell'energia per applicazioni industriali, commerciali, di servizio pubblico e infrastrutturali.

Il nostro portafoglio di quadri di media tensione può essere configurato per diversi livelli di tensione e requisiti di progetto, inclusi quadri blindati metallici KYN28A-12, quadri KYN61-40.5 e soluzioni di distribuzione correlate agli RMU, in base alla configurazione tecnica richiesta.

Supportiamo requisiti specifici di progetto per:

• Configurazione e selezione tecnica dei quadri di media tensione.
• Disposizioni delle partenze e degli arrivi.
• Selezione degli interruttori automatici e dei dispositivi di protezione.
• Coordinamento dei disegni tecnici e degli schemi unifilari.
• Documentazione di progetto e requisiti di esportazione.
• Soluzioni personalizzate per apparecchiature destinate ai mercati internazionali.

Che tu abbia bisogno di un RMU compatto per una sottostazione di distribuzione o di un sistema di quadri elettrici MT modulare per un progetto industriale, il nostro team può aiutarti a valutare la configurazione richiesta in base alle tue specifiche tecniche.

Contatta Shandong Dongguan Electric Co., Ltd. per discutere le tue esigenze in materia di quadri elettrici a media tensione e richiedere una proposta tecnica.

Sito web: https://www.dongguanelectric.com/

Domande frequenti (FAQ)

1. Che cos'è un ring main unit nella distribuzione dell'energia elettrica?

Un ring main unit è un insieme compatto di quadri elettrici a media tensione utilizzato per collegare, commutare e isolare le partenze dei cavi e i collegamenti dei trasformatori nelle reti di distribuzione dell'energia elettrica.

2. Qual è la funzione di un ring main unit (RMU)?

La funzione principale di un RMU è fornire commutazione, isolamento e, ove adeguatamente equipaggiato, protezione per i circuiti di distribuzione a media tensione. Può inoltre contribuire alla continuità dell'alimentazione in reti ad anello correttamente progettate.

3. Qual è la differenza tra RMU e quadri elettrici?

Un RMU è un tipo specifico di quadro elettrico a media tensione progettato per applicazioni di distribuzione compatte. La categoria più ampia dei quadri elettrici MT comprende anche pannelli blindati metallici, pannelli con interruttore automatico e altri insiemi per sistemi elettrici più complessi.

4. Che cos'è un'unità di rete ad anello SF6?

Un RMU SF6 utilizza esafluoruro di zolfo per l'isolamento e, a seconda del design, per la commutazione o l'interruzione dell'arco. Sono disponibili anche alternative senza SF6, che possono essere preferite dove le considerazioni ambientali sono importanti.

5. Qual è l'intervallo di tensione tipico di un RMU?

Gli RMU sono comunemente utilizzati nelle reti di distribuzione secondaria a livelli di tensione quali 10 kV, 11 kV, 12 kV, 24 kV e 33 kV. Le caratteristiche nominali disponibili dipendono dal produttore e dal design del prodotto.

6. Un RMU può proteggere un trasformatore di distribuzione?

Sì. Un RMU può includere una partenza per trasformatore con interruttore a fusibile o una partenza con interruttore automatico dotata di protezione adeguata. La configurazione appropriata dipende dalla potenza nominale del trasformatore, dalla corrente di guasto presunta e dai requisiti di coordinamento delle protezioni.

7. Quali informazioni sono necessarie per selezionare un RMU?

Le informazioni importanti includono la tensione di sistema, la corrente nominale, il livello di cortocircuito, il numero di partenze, la capacità del trasformatore, i requisiti di protezione, l'ambiente di installazione e le norme applicabili.

Conclusione

I quadri di media tensione svolgono un ruolo fondamentale nella distribuzione sicura e affidabile dell'energia elettrica. Tra le soluzioni disponibili, l'unità di rete ad anello è particolarmente utile per le sottostazioni di distribuzione secondaria compatte e per le applicazioni di rete ad anello.

Comprendere che cos'è un'unità di rete ad anello, a cosa serve e in che modo differisce dai quadri MT convenzionali aiuta ingegneri, appaltatori e team acquisti a prendere decisioni informate sulle apparecchiature.

Valutando le caratteristiche elettriche, i requisiti di protezione, la configurazione della rete, le condizioni ambientali e gli standard applicabili, i team di progetto possono selezionare una soluzione adeguata per un funzionamento affidabile a lungo termine.