Un riconnettore è un dispositivo automatico di commutazione e protezione della distribuzione, progettato per interrompere specifiche correnti di guasto ed eseguire una sequenza programmata di tentativi di richiusura e, se necessario, di blocco. Installato in punti strategici delle linee aeree di alimentazione – uscite delle sottostazioni, punti di sezionamento a metà linea o derivazioni laterali – funziona senza intervento umano durante i secondi critici successivi a un guasto, mantenendo l'alimentazione quando la causa è transitoria e tenendo la linea aperta quando il guasto è permanente.
Figura 1. Interruttore automatico installato in un punto di sezionamento intermedio di una linea di distribuzione aerea.
A differenza di un fusibile o di un interruttore manuale, il riconnettore integra quattro sottosistemi interdipendenti: il corpo di commutazione che interrompe la corrente, i sensori che misurano corrente e tensione, un controllore che esegue la logica di protezione e un'interfaccia di comunicazione che collega il dispositivo a un sistema SCADA o di gestione della distribuzione. Nessuno di questi sottosistemi è opzionale; insieme costituiscono il dispositivo. Specificare un corpo di commutazione senza definire la configurazione del controllore e lo stack di comunicazione rende incompleto il coordinamento della protezione.
Il corpo dell'interruttore ospita l'interruttore stesso e il meccanismo di azionamento. La tecnologia degli interruttori a vuoto è la scelta predominante per i riconnettori di distribuzione in media tensione perché offre una rapida estinzione dell'arco, una lunga durata meccanica e un assemblaggio compatto e sigillato, adatto all'installazione esterna non presidiata. Il corpo deve essere dimensionato per la tensione di sistema, la corrente di carico continua e, aspetto fondamentale, la corrente di interruzione al livello di guasto disponibile nel punto di installazione.
Figura 2. Corpo del riconnettore con rilevamento integrato di corrente e tensione, alloggiamento del controller e modulo di comunicazione, mostrato come un unico pacchetto.
I trasformatori di corrente integrati forniscono segnali di corrente di fase e di terra al controllore ad ogni ciclo operativo. Alcuni progetti includono sensori di tensione sia sul lato sorgente che sul lato carico, consentendo il rilevamento di linee sotto tensione, funzioni di controllo della sincronizzazione e verifica della tensione post-guasto prima che venga emesso un tentativo di richiusura. Senza un rilevamento accurato, il controllore non è in grado di distinguere la corrente di carico dalla corrente di guasto e il sistema di protezione si degrada in una funzione ad anello aperto che non può adattarsi alle condizioni del sistema.
Il controllore rappresenta l'intelligenza del sistema di richiusura. Riceve segnali analogici dai sensori, applica le curve e le soglie di protezione selezionate, determina quando far scattare e quando richiudere l'interruttore, conta i tentativi di richiusura ed esegue il blocco quando la sequenza programmata è esaurita. Poiché i tentativi di richiusura, i tempi morti tra i tentativi e le specifiche curve di sovracorrente temporizzata (TOC) o di sovracorrente istantanea (INST) assegnate a ciascuna operazione sono tutti definiti nella configurazione del controllore, questi parametri sono specifici per ogni progetto. Non si dovrebbe presumere che le impostazioni predefinite del produttore soddisfino i requisiti di coordinamento di una determinata linea senza uno studio formale.
Un'interfaccia di comunicazione — IEC 61850, DNP3 su fibra o rete cellulare, o un altro protocollo approvato dall'azienda elettrica — collega il controllore alla piattaforma di gestione della distribuzione o SCADA. La visibilità remota dello stato del dispositivo, dell'entità della corrente di guasto, dell'indicazione di blocco e del controllo di abilitazione/disabilitazione della richiusura sono funzioni della configurazione di comunicazione, non del corpo dell'interruttore. La pagina del prodotto relativa al richiuditore automatico a vuoto descrive l'architettura del package nel contesto delle moderne implementazioni di smart grid.
I guasti alle linee di distribuzione aeree possono essere transitori, ad esempio a seguito di contatti ambientali temporanei, oppure permanenti, ad esempio a seguito del danneggiamento di un conduttore o di un isolatore. Qualora il guasto si sia risolto e la sequenza di protezione approvata consenta la riattivazione, un tentativo di richiusura può ripristinare l'alimentazione. L'esito effettivo del guasto e la sequenza appropriata dipendono dalle condizioni della linea di alimentazione e dallo studio di protezione.
La sequenza di richiusura e blocco di un riconnettore è progettata per distinguere tra queste due classi. Non garantisce una velocità di interruzione specifica per i guasti transitori; i risultati dipendono dal tipo di guasto, dalla lunghezza della linea di alimentazione, dalla configurazione del conduttore e dalla sequenza specifica programmata nel controllore.
Figura 3. Sequenza concettuale di protezione che mostra l'intervento, il tempo morto, il tentativo di richiusura e il blocco: il numero specifico di operazioni e la relativa temporizzazione sono definiti dal controllore e dal progetto.
Dopo un intervento, il controllore attende un tempo morto predefinito prima di emettere un comando di richiusura. Se il guasto si è risolto, la linea viene rialimentata e il dispositivo di richiusura si ripristina dopo un tempo di ripristino programmato. Se il guasto persiste, il dispositivo si disattiva nuovamente e può tentare ulteriori operazioni di richiusura, ciascuna separata da un tempo morto, prima di raggiungere il blocco. Il numero di operazioni e i tempi morti tra di esse sono impostati nel controllore in base al piano di coordinamento della protezione della linea; non sono caratteristiche fisse del prodotto.
Il blocco è la condizione in cui il riconnettore ha esaurito la sua sequenza programmata e mantiene la linea diseccitata. Richiede un ripristino intenzionale, locale o tramite SCADA, prima che il dispositivo tenti di richiudersi. Il blocco protegge le apparecchiature a valle da ripetute esposizioni alla corrente di guasto e segnala al personale operativo che è necessaria un'ispezione fisica prima del ripristino.
In uno schema di coordinamento delle linee di alimentazione, un riconnettore opera in concerto con i fusibili di interruzione sulle derivazioni e altri dispositivi di protezione. In caso di guasto iniziale, può applicare una curva rapida progettata per intervenire prima che il fusibile della derivazione si fonda, preservandolo per guasti permanenti sulle derivazioni stesse. Le operazioni successive possono passare a una curva più lenta, consentendo al fusibile di interrompere un guasto permanente sulla derivazione mentre il riconnettore rimane chiuso sulla linea principale. Questa logica di coordinamento è definita interamente nel controllore e deve essere progettata per ogni topologia di linea. Per un contesto più ampio di automazione della distribuzione, consultare la panoramica sulla commutazione e la protezione delle reti intelligenti.
| Dispositivo | Interruzione della corrente di guasto | Richiusura automatica | Rilevamento e controllo | Controllo remoto | Ruolo primario |
|---|---|---|---|---|---|
| richiusura | Per il servizio di interruzione selezionato | Sequenza programmata del progetto, ove specificato | Pacchetto di rilevamento e controllo selezionato | Laddove il pacchetto di comunicazione selezionato lo fornisce | Protezione e automazione dell'alimentatore |
| Interruttore fusibile | Entro i limiti di fusibile e gruppo compatibili | Non | Non è necessario alcun controller per il funzionamento del fusibile. | Non come funzione di protezione automatica | Isolamento dei guasti laterali e dei trasformatori |
| Interruttore di interruzione del carico | Non come dispositivo autonomo per la cancellazione dei guasti | Non | Specifico per il modello | Specifico per il modello | Sezionamento e commutazione del carico |
| Interruttore automatico della sottostazione | Per il lavoro dell'interruttore selezionato | Relè esterno e dipendente dallo schema | Schema di relè e controllo esterno | Dipendente dallo schema | Protezione delle linee di alimentazione e di bus presso la sottostazione |
Un fusibile a caduta fornisce un isolamento passivo e monouso dei guasti su una derivazione; non può richiudersi, non può adattare la sua risposta tra un'operazione e l'altra e non fornisce alcuna registrazione elettronica dei guasti. Un interruttore automatico di media tensione opera all'interno di un quadro elettrico controllato da un relè di protezione separato ed è utilizzato principalmente nelle posizioni degli interruttori delle sbarre e delle linee di alimentazione delle sottostazioni, non per l'automazione autonoma della distribuzione a metà linea. Confondere questi ruoli porta a un utilizzo errato delle apparecchiature e a lacune nel coordinamento.
Contesto normativo: la classificazione delle apparecchiature e i requisiti prestazionali per i riconnettori di distribuzione sono trattati nella norma IEC 62271-111 , che riguarda i riconnettori e gli interruttori di guasto in corrente alternata per sistemi di distribuzione con tensione nominale superiore a 1 kV.
La tabella seguente è una guida strutturata di primo livello. Non sostituisce le procedure operative dell'azienda fornitrice di servizi o la documentazione di assistenza del produttore.
| Sintomo | Primo test | Causa probabile | Azione successiva |
|---|---|---|---|
| Interruttore automatico bloccato, linea di alimentazione diseccitata | Verificare l'indicazione di blocco sul display del controller o sul sistema SCADA; recuperare il registro della corrente di guasto. | Guasto permanente sul segmento protetto | Non ripristinare finché i dati di pattugliamento o di localizzazione dei guasti non confermano che il guasto è stato risolto. |
| Il dispositivo di riattivazione scatta e si richiude ripetutamente senza raggiungere il blocco. | Controllare il registro eventi del controller per l'entità della corrente di guasto e il conteggio delle operazioni; confermare lo stato del timer di ripristino | Guasto transitorio ricorrente o guasto quasi permanente | Esaminare i dati relativi all'ubicazione del guasto; ispezionare la linea aerea per individuare eventuali fonti di contatto meccanico. |
| Il dispositivo di riconnessione automatica non scatta durante un guasto accertato. | Verificare l'alimentazione di controllo al controllore; controllare la continuità dei circuiti secondari del trasformatore di corrente. | Perdita di alimentazione di controllo, fusibile di controllo bruciato o circuito secondario del trasformatore di corrente aperto. | Ripristinare la potenza di controllo secondo la procedura; non bypassare mai la TC secondaria |
| Il riavvolgitore si chiude e poi scatta di nuovo immediatamente | Verificare i valori target di sovracorrente di fase e di terra del regolatore; verificare la tensione lato sorgente | Il problema persiste oppure l'impostazione di prelievo non corrisponde al caricamento del profilo corrente. | Verificare che l'alimentatore sia libero prima di qualsiasi tentativo di chiusura manuale; fare riferimento alla verifica del prelievo al tecnico della sicurezza. |
| Perdita di comunicazione con il sistema SCADA | Verificare l'indicatore di stato del modulo di comunicazione; verificare la continuità del percorso in fibra o cellulare. | Guasto al percorso di comunicazione o malfunzionamento del modulo. | Ripristina il percorso secondo la procedura di rete; la protezione locale continua in modo indipendente |
Figura 4. Fase di revisione ingegneristica: i dati di input dello studio di configurazione e coordinamento del controller vengono esaminati rispetto alla topologia della linea di alimentazione prima dell'acquisto.
Specifiche incomplete per i riconnettori comportano apparecchiature che non possono essere coordinate senza costose modifiche in loco. Prima di preparare una richiesta di preventivo, definire quanto segue:
Un interruttore automatico è un dispositivo di commutazione e interruzione progettato per funzionare sotto il controllo di un relè di protezione esterno separato all'interno di un quadro elettrico. Un riconnettore integra l'interruttore, il sensore e il controllore in un unico involucro per esterni, destinato al funzionamento autonomo su una linea di distribuzione. L'interruttore automatico si basa su una logica a relè esterna; il riconnettore, invece, gestisce internamente la propria intelligenza di protezione ed è progettato per completare l'intera sequenza di intervento in caso di guasto e blocco senza bisogno di un comando dalla sala di controllo.
Questi dispositivi svolgono ruoli di coordinamento fondamentalmente diversi. Un interruttore automatico con fusibile fornisce un isolamento passivo e monouso dei guasti, dimensionato in base all'elemento fusibile. Un interruttore automatico con riconnessione fornisce un'interruzione attiva e programmabile dei guasti, con operazioni multiple. La sostituzione dell'uno con l'altro modifica lo schema di coordinamento per ogni dispositivo a monte e a valle; qualsiasi modifica di questo tipo richiede uno studio formale di coordinamento della protezione prima dell'implementazione.
La sequenza di richiusura (numero di operazioni, tempi morti e assegnazioni delle curve) è memorizzata nella configurazione del controllore. Sui dispositivi dotati di interfaccia di comunicazione, il personale autorizzato può modificare questi parametri tramite SCADA o un'interfaccia locale senza dover mettere fuori servizio il dispositivo. Tutte le modifiche alle impostazioni di protezione devono seguire la procedura di revisione e coordinamento della gestione delle modifiche dell'azienda elettrica prima di essere applicate.
Le fonti di alimentazione e i requisiti di controllo sono specifici per dispositivo e progetto. Gli approcci comuni includono un trasformatore di potenziale che preleva la tensione lato sorgente, una batteria dedicata con caricabatterie o un'alimentazione assistita da energia solare per installazioni remote. Il controllore deve rimanere alimentato anche in caso di interruzione della linea per conservare i registri dei guasti, lo stato di blocco e la comunicazione. La perdita di alimentazione di controllo è una condizione da segnalare che può indicare una lacuna nella protezione.
Tramite la sua interfaccia di comunicazione, un riconnettore segnala al sistema di gestione della distribuzione lo stato, l'entità della corrente di guasto, il numero di operazioni e lo stato di blocco. Può ricevere comandi remoti di apertura, chiusura e configurazione nell'ambito del quadro di autorizzazione stabilito dall'azienda elettrica. In un'applicazione di automazione della distribuzione, più riconnettori e interruttori di sezionamento possono essere coordinati per ottenere l'isolamento automatico dei guasti e il ripristino dell'alimentazione su segmenti di linea: una progettazione a livello di sistema che deve essere specificata e studiata indipendentemente da qualsiasi singolo dispositivo.
Per la selezione delle apparecchiature, gli studi di coordinamento della protezione e la configurazione del controllore, coinvolgete il vostro team di ingegneri della protezione e fate riferimento alle norme IEC applicabili e alle specifiche dell'azienda elettrica prima dell'acquisto o della messa in servizio.
