La scelta dei quadri elettrici di media tensione influenza ogni decisione successiva del progetto: ambito delle opere civili, ingombro dell'edificio, documentazione di conformità ambientale, filosofia di manutenzione e tempi di approvvigionamento. La scelta tra quadri elettrici isolati in aria (AIS) e quadri elettrici isolati in gas (GIS) è quindi una decisione architettonica, non una preferenza di prodotto, e deve essere risolta con sufficiente anticipo per influenzare i disegni strutturali, i layout di ventilazione e le pratiche di approvazione. Questo articolo illustra le principali differenze tra isolamento e architettura, associa ciascuna differenza a un input di pianificazione del progetto e fornisce tabelle strutturate per aiutare i team di progetto a definire le specifiche e le richieste di offerta.
FIG-01: Schema concettuale di installazione affiancata che confronta una tipica configurazione AIS che richiede spazi aperti con un'unità GIS racchiusa in un contenitore metallico sigillato: dimensioni e valori nominali sono specifici del progetto e devono essere confermati con la documentazione del produttore.
quadri elettrici isolati in aria si basa sulla rigidità dielettrica dell'aria ambiente per isolare i conduttori sotto tensione dagli involucri messi a terra e dalle fasi adiacenti. Le sbarre collettrici, gli interruttori automatici e i componenti che trasportano corrente sono montati all'interno di cabine metalliche o rivestite in metallo che forniscono protezione meccanica, ma il principale mezzo isolante tra le parti sotto tensione è l'intercapedine d'aria stessa. Le edizioni e le categorie standard applicabili devono essere confermate tramite il Negozio online IEC e la documentazione di progetto approvata.
Apparecchiature di commutazione isolate in gas Utilizza un sistema di isolamento a gas approvato all'interno di involucri metallici sigillati. Il progetto selezionato può utilizzare distanze interne diverse rispetto a una configurazione ad aria ambiente; i requisiti effettivi relativi all'involucro, al gas, alle dimensioni e al monitoraggio devono essere confermati dai dati dell'apparecchiatura approvata. Il risultato è una configurazione dell'involucro definita in fabbrica, non un risultato generico del progetto.
Nessuna delle due architetture è universalmente preferibile. Il criterio di scelta è determinato dall'intersezione tra la superficie disponibile del sito, le normative ambientali in vigore nel luogo di installazione, i requisiti di accettazione da parte delle aziende di servizi locali, la capacità del personale di manutenzione e gli obiettivi del ciclo di vita del progetto, tutti fattori specifici per ogni singolo progetto. Un sito con un'ampia superficie interna, una ventilazione semplice e un team di manutenzione esperto nell'accesso ai quadri elettrici può far pendere la bilancia a favore di un sistema AIS. Una sottostazione urbana con spazi limitati, una località ad alta quota o un progetto in una zona costiera umida possono invece avere un peso diverso. È fondamentale definire il criterio di scelta attraverso un'analisi strutturata delle condizioni del sito prima di emettere una richiesta di offerta (RFQ).
La tabella seguente associa ciascun attributo tecnologico a un'implicazione per la pianificazione del progetto. Tutti i valori indicati come "secondo le specifiche" o "secondo i dati OEM" devono essere confrontati con la documentazione effettiva del prodotto fornita per lo specifico progetto.
| Attributo | Apparecchiatura di commutazione isolata in aria (AIS) | Apparecchiatura di commutazione isolata in gas (GIS) | Implicazioni per la pianificazione del progetto |
|---|---|---|---|
| mezzo isolante primario | Aria ambiente a pressione atmosferica | SF₆ o gas alternativo approvato, pressurizzato | Definisce l'ambito di applicazione della ventilazione, del monitoraggio dei gas e del contenimento ambientale nel brief di ingegneria civile. |
| Tipo di custodia | Cabine metalliche o rivestite in metallo conformi alla norma IEC 62271-200 | Involucri metallici ermeticamente sigillati | Determina i requisiti del disegno dell'interfaccia dell'edificio |
| Disposizione delle fasi | Fasi separate da barriere o divisori d'aria | Fasi sigillate all'interno di contenitori individuali o comuni riempiti di gas | Influisce sulla progettazione del percorso delle sbarre collettrici negli schemi unifilari. |
| Autorizzazioni richieste | Regolato dalla tensione nominale e dalle tabelle standard applicabili relative alle distanze di isolamento/spazi di dispersione. | Riduzione dovuta al gas dielettrico; secondo i dati dimensionali OEM | L'ingegnere civile necessita di disegni di ingombro confermati prima del dimensionamento strutturale. |
| Ingombro e volume | Maggiore corrente nominale per unità; specifica del progetto | Generalmente più compatto per unità di valutazione; specifico per il progetto | L'assegnazione dell'ingombro del sito deve fare riferimento ai disegni dimensionali del produttore originale (OEM), non a stime generiche. |
| Contenimento ambientale | Nessun contenimento speciale del gas; ventilazione dimensionata per la dissipazione del calore | Sono necessarie disposizioni per il rilevamento delle perdite di gas, il monitoraggio della pressione e il recupero | L'ambito di applicazione della conformità ambientale deve essere definito nelle specifiche del progetto. |
| Sensibilità all'umidità | È necessaria una gestione interna dell'umidità; il rischio di condensa varia in base alla classe di installazione. | La tenuta ermetica riduce l'esposizione all'umidità interna; le guarnizioni devono essere mantenute | L'ambito di applicazione dell'impianto HVAC dell'edificio e la classificazione del locale quadri elettrici sono interessati |
| Accesso al servizio | Componenti generalmente accessibili senza manipolazione del gas; sportelli di accesso, meccanismi di estrazione secondo il progetto OEM | È necessario recuperare il gas prima di aprire i compartimenti sigillati. | La pianificazione della manutenzione e i requisiti di qualificazione del personale differiscono in modo significativo |
| Peso e trasporto | Sezioni di spedizione modulari; pesi secondo i dati OEM | Sezioni di spedizione secondo OEM; il gas viene generalmente spedito separatamente o riempito in fabbrica | La pianificazione del sollevamento e del trasporto deve avvalersi di disegni di spedizione specifici del progetto. |
| Gamma di tensione nominale | Disponibile nella gamma di media tensione; valori nominali delle unità di progetto forniti dall'OEM | Disponibile per tensioni medie e alte; valori nominali unitari di progetto forniti dall'OEM. | La conferma della classe di tensione deve essere indicata nella richiesta di offerta (RFQ). |
| Documentazione del ciclo di vita | Basato su ispezioni; intervalli e ambito secondo il manuale OEM e le specifiche di progetto | Oltre ai registri delle ispezioni elettriche, è necessario fornire la documentazione relativa alla gestione del gas. | Il sistema di gestione degli asset deve prevedere la tenuta dei registri del gas se si sceglie il GIS. |
XIYA POWER fornisce entrambe le famiglie di tecnologie. gamma completa di armadi per quadri elettrici include linee di media tensione adatte a una gamma di condizioni del sito e il apparecchiature di commutazione isolate in gas GIS La pagina del prodotto fornisce dati di configurazione e interfaccia applicabili ai progetti di sottostazioni compatte.
FIG-02: Schema concettuale dell'involucro e degli strati di interfaccia di isolamento in un compartimento AIS (a sinistra) rispetto a un involucro GIS sigillato (a destra) - nessuna etichetta inclusa; fare riferimento ai disegni di assemblaggio OEM per l'identificazione confermata dei componenti.
Gli impianti AIS richiedono in genere una sala quadri progettata in base ai seguenti requisiti: distanze di isolamento fase-fase e fase-terra specificate dalla classe di tensione nominale, ventilazione forzata o naturale dimensionata per la dissipazione del calore, predisposizione per l'ingresso dei cavi (superiore o inferiore secondo il progetto del produttore) e larghezza del corridoio di manutenzione sufficiente per l'estrazione dei cavi o la rimozione degli interruttori. Ciascuno di questi requisiti è determinato dai dati dimensionali del produttore e dalla categoria di compartimentazione IEC applicabile, non da regole empiriche generiche.
Per gli impianti GIS, i dati relativi alle apparecchiature approvate e le specifiche di progetto determinano se sono necessari segnali di monitoraggio del gas, procedure di ripristino, strumenti di servizio o interfacce di controllo specifiche. Qualora le normative locali o la procedura approvata richiedano il ripristino prima dell'apertura per manutenzione, le specifiche di progetto devono definire di conseguenza l'ambito di intervento e le apparecchiature.
In genere, la documentazione completa per l'installazione di entrambe le tecnologie include:
Le pratiche di approvazione per l'interconnessione con le reti elettriche richiedono in genere dati nominali confermati (tensione, corrente, corrente di cortocircuito e impostazioni di protezione), schemi unifilari con controllo delle revisioni e prove di collaudo di tipo secondo la norma IEC applicabile. Qualora un'autorità locale competente (AHJ) richieda la presenza di un testimone indipendente per i collaudi di accettazione, le specifiche di progetto devono definire il programma dei punti di controllo prima dell'ordine. Né AIS né GIS ottengono un'approvazione generale per tipologia di prodotto; l'approvazione è specifica per progetto e per rete elettrica.
Migliori Apparecchiature di commutazione blindate KYN28 e unità principale ad anello Le pagine dei prodotti forniscono dati di configurazione rilevanti per i progetti di reti di distribuzione in cui si stanno valutando soluzioni di alimentazione ad anello o sottostazioni compatte per interni.
FIG-03: Flusso di revisione concettuale per la pianificazione dell'interfaccia tra l'edificio del progetto e i servizi, che mostra la sequenza dagli input sulle condizioni del sito al brief di ingegneria civile, alla revisione dei disegni OEM e alla conferma della filosofia di manutenzione: le voci specifiche dell'ambito devono rispecchiare le specifiche del progetto.
La tabella seguente è puramente illustrativa. Ha lo scopo di aiutare i team di progetto a individuare precocemente eventuali lacune nella pianificazione che potrebbero indicare un disallineamento tra l'architettura del sistema AIS o GIS e le condizioni del sito. Non rappresenta risultati misurati né esperienze documentate sul campo.
| Sintomo | Primo test | Causa probabile | Azione successiva |
|---|---|---|---|
| La superficie della sala quadri elettrici sembra insufficiente per la larghezza della fila AIS. | Confrontare il disegno dimensionale OEM con la planimetria strutturale. | I requisiti di spazio libero superano l'area disponibile | Valutare la disposizione compatta del GIS o riesaminare la planimetria della stanza con un ingegnere civile. |
| L'autorità ambientale mette in discussione gli obblighi di contenimento del gas | Richiesta di riferimento della normativa locale applicabile | L'ambito di applicazione della gestione del gas GIS non è contemplato nelle specifiche del progetto. | Aggiungere i requisiti relativi al monitoraggio, al recupero e al rilevamento delle perdite di gas alle specifiche prima della richiesta di offerta. |
| Lo schema unifilare dell'utenza mostra un collegamento ad anello che è in conflitto con la disposizione lineare AIS proposta. | Esamina le opzioni di configurazione dell'unità principale ad anello OEM. | Discrepanza topologica tra la progettazione della rete e l'architettura degli interruttori. | Coinvolgere tempestivamente il produttore OEM per confermare la compatibilità dell'unità di distribuzione ad anello con il sistema di protezione. |
| Il team di manutenzione segnala l'assenza in loco di attrezzature per la manipolazione di SF₆ o di personale qualificato. | Valutare i requisiti del manuale di manutenzione OEM per i sistemi GIS. | L'ambito della manutenzione del ciclo di vita del GIS non è allineato con le risorse disponibili. | Definire l'ambito del contratto di manutenzione o riconsiderare la scelta della tecnologia. |
| Le risposte alla richiesta di offerta mostrano valutazioni di cortocircuito non corrispondenti tra le offerte AIS e GIS | Verificare che la corrente di cortocircuito nominale nella richiesta di offerta (RFQ) sia indicata esplicitamente in kA e durata. | La richiesta di offerta non specificava in modo univoco la corrente nominale di cortocircuito in chiusura e in apertura. | Emendamento chiarito in merito ai valori di valutazione richiesti prima della valutazione delle offerte. |
Completare i seguenti campi prima di emettere una richiesta di offerta (RFQ). I dati incompleti genereranno offerte non comparabili e ritarderanno l'approvazione tecnica.
| Parametro di input della richiesta di offerta (RFQ) | Note sui requisiti AIS | Note sui requisiti GIS | Fonte |
|---|---|---|---|
| Tensione massima nominale (kV) | Confermare la classe di tensione per lo standard IEC selezionato | Idem; confermare la classificazione dell'involucro del gas | Schema unifilare del sistema |
| Corrente nominale normale (A) | Per sbarra collettiva e circuito di alimentazione | Per sbarra collettiva e circuito di alimentazione | Programma di carico |
| Corrente nominale di cortocircuito (kA, durata in secondi) | Necessario per la documentazione relativa al test di tipo | Necessario per la documentazione relativa al test di tipo | Studio dei guasti di rete |
| Classificazione dell'arco interno (IAC) | Secondo la norma IEC 62271-200; definire la classe di prova | Confermare la categoria IAC applicabile con l'OEM | Requisiti di sicurezza del progetto |
| Configurazione dell'ingresso del cavo | Ingresso superiore/inferiore; quantità e dimensioni secondo la tabella dei cavi | Secondo il design della scatola di derivazione sigillata OEM | Schema di instradamento dei cavi |
| Interfaccia relè di protezione | Classe di corrente del trasformatore, carico e marca/modello del relè | Idem; confermare l'accessibilità alla TC senza rilascio di gas | Specifiche di protezione |
| Integrazione del monitoraggio del gas (solo GIS) | Non applicabile | Contatti di allarme e di blocco, e punti di terminazione del cablaggio | Specifiche di controllo del progetto |
| Contenimento ambientale (solo GIS) | Non applicabile | Predisposizione per il recupero del gas, vaschetta di raccolta se richiesta dall'autorità competente. | Specifiche ambientali |
| Punti di blocco per il collaudo di accettazione in fabbrica | Definire i test con testimoni e senza testimoni. | Idem; aggiungere punti di blocco per il riempimento del gas e il test di tenuta | Piano di controllo qualità del progetto |
| Dati di spedizione e sollevamento | Richiedi i pesi e le dimensioni della sezione di spedizione | Idem; confermare che il gas sia stato spedito separatamente o riempito in fabbrica. | Piano logistico e di sollevamento |
I criteri di accettazione per qualsiasi gruppo di quadri elettrici devono essere ricavati esclusivamente dalle quattro fonti primarie applicabili al progetto: le specifiche di progetto così come emesse e modificate in sede contrattuale, il manuale di funzionamento e manutenzione del produttore fornito con l'apparecchiatura, i dati di isolamento e i dati di gestione del gas (ove applicabile) forniti nella documentazione tecnica del produttore e i verbali di prova prodotti durante i test di accettazione in fabbrica e, ove richiesto, la verifica della messa in servizio in loco. Nessun criterio di accettazione deve essere derivato da stime generiche del settore, materiale di marketing o fonti non identificate nelle specifiche di progetto.
FIG-04: Struttura concettuale di una richiesta di offerta (RFQ) da parte dell'acquirente e del relativo pacchetto di approvazione tecnica, che illustra la relazione tra i dati relativi alle condizioni del sito, la documentazione dell'OEM, i requisiti delle specifiche e la presentazione all'autorità competente: il contenuto specifico deve rispecchiare le specifiche del progetto e i requisiti di approvazione locali applicabili.
Il confronto dell'ingombro è specifico per ogni progetto e deve basarsi sui disegni dimensionali del produttore (OEM) per le classi di tensione e corrente nominali considerate. Le affermazioni generiche secondo cui i sistemi GIS riducono l'ingombro di una determinata percentuale non sono dati di pianificazione affidabili. Richiedere i disegni di ingombro confermati da ciascun produttore (OEM) prima di prendere una decisione sull'allocazione dello spazio.
Le configurazioni miste sono tecnicamente possibili in molti progetti di sottostazioni di distribuzione, ma l'interfaccia tra le sezioni AIS e GIS richiede particolare attenzione alle scatole di derivazione, agli involucri di transizione delle sbarre e all'integrazione del sistema di protezione. Prima di specificare una configurazione mista, è necessario confermare la compatibilità dell'interfaccia con il produttore e documentare esplicitamente i requisiti di interfaccia nella richiesta di offerta (RFQ).
Le procedure di manutenzione dei sistemi GIS che prevedono l'apertura di compartimenti sigillati richiedono il recupero del gas prima dell'accesso, il che a sua volta richiede attrezzature certificate per la gestione di SF₆ (o gas alternativi) e personale addestrato al loro utilizzo. La manutenzione dei sistemi AIS generalmente non prevede questo requisito, sebbene l'ambito specifico della manutenzione per entrambe le tecnologie debba essere verificato confrontandolo con il manuale del produttore fornito per il progetto.
La corrente nominale di chiusura di cortocircuito, la corrente di interruzione e la corrente di tenuta di breve durata sono determinate mediante prove di tipo conformemente alla norma IEC applicabile. Il produttore (OEM) fornisce i rapporti delle prove di tipo come parte della documentazione tecnica. Le specifiche di progetto devono indicare esplicitamente i valori nominali richiesti e richiedere la presentazione della documentazione comprovante le prove di tipo; tali valori non sono intercambiabili tra le famiglie di prodotti AIS e GIS senza la conferma del produttore (OEM).
La norma applicabile per i quadri elettrici in custodia metallica e la relativa edizione di progetto devono essere specificate nelle specifiche di progetto e verificate rispetto alla documentazione approvata delle apparecchiature. Le specifiche di progetto devono fare riferimento all'edizione in vigore alla data di stipula del contratto.
