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ORGANI DI MANOVRA E PROTEZIONE NELLE CENTRALI ELETTRICHE


La trasmissione di energia elettrica è il passaggio intermedio tra la produzione e la distribuzione agli utilizzatori dell'energia elettrica.
Lo scopo è quello di portare l'energia dalle centrali elettriche fino ai luoghi di utilizzo, città e zone industriali, che possono essere distanti decine o centinaia di chilometri.
La posizione geografica delle centrali è infatti obbligata nel caso di impianti idroelettrici geotermici o eolici. Oltre agli elettrodotti, operanti a tensioni di centinaia di migliaia di volt in corrente alternata o continua la rete di trasmissione comprende…
INTERRUTTORI
Gli interruttori consentono la chiusura e l’apertura di una linea sotto carico anche in condizioni di cortocircuito. Il loro simbolo, per la versione azionata dall'operatore, è quello di figura 1.a. Il simbolo di figura 1.b si riferisce invece, alla versione automatica, il cui funzionamento è asservito all'intervento di un sistema di protezione (con sensori, relè o altro).


Fig. 1 -Simboli dell'interruttore azionato manualmente (a) e dell'interruttore automatico (b)


In base alle operazioni che sono in grado di compiere, gli interruttori sono distinti in: 

− INTERUTTORI: sono in grado di stabilire, condurre ed interrompere la corrente in condizioni normali del circuito ed anche di stabilire, condurre per un tempo determinato ed interrompere la corrente in determinate condizioni anormali come quelle di cortocircuito. Possiedono due posizioni stabili di funzionamento (aperto e chiuso) nelle quali possono permanere in assenza di azioni di comando esterne.

− INTERRUTTORI DI MANOVRA: sono in grado di stabilire, condurre ed interrompere la corrente in condizioni normali del circuito, comprese eventualmente specificate condizioni di sovraccarico in servizio. Possono essere in grado di stabilire e di condurre per una durata specificata la corrente in condizioni di cortocircuito, ma non sono in grado di interromperla. Possiedono due posizioni stabili di funzionamento (aperto e chiuso) nelle quali possono permanere in assenza di azioni di comando esterne.
All'apertura di una rete sotto carico si manifesta quasi sempre un arco elettrico che tende a conservare la continuità della corrente. Generalmente gli interruttori sono costruiti in maniera tale da non impedire la formazione dell’arco, la cui presenza limita le sovratensioni induttive, ma nel contempo provvedere alla sua estinzione in tempi brevi (dell’ordine dei millisecondi) ed impedirne il riadescamento a manovra conclusa.

TELERUTTORI (O CONTATTORI)
Sono dimensionati per interrompere le sole correnti di normale esercizio, con esclusione di quelle di cortocircuito. Sono caratterizzati da una unica posizione stabile di funzionamento che è
quella di aperto. Nella posizione di chiuso possono permanere solo in presenza di una azione di comando, generalmente di tipo elettromagnetico. Confrontato con un interruttore di uguale corrente nominale, un contattore presenta, dunque, struttura più semplice, dimensioni ridotte e costo sensibilmente inferiore. Vengono rappresentati con il simbolo di figura 2.a, o con il simbolo di figura 2.b per il tipo automatico.

Fig. 2 - Simboli del contattore azionato manualmente (a), e del contattore automatico (b)

SEZIONATORI
Sono destinati ad interrompere la continuità elettrica per le sole linee a vuoto. I loro contatti, spesso del tipo a coltello, sono generalmente visibili e forniscono, in tal modo, una sorta di assicurazione visiva sullo stato di apertura della linea.
Il loro simbolo è quello di figura 3.a; il simbolo di figura 3.b si riferisce alla versione automatica.

Fig. 3 - Simboli del sezionatore azionato manualmente (a) e del sezionatore automatico (b)

La manovra dei sezionatori può essere effettuata a mano o con l’ausilio di azionamenti elettrico meccanici: è importante, in ogni caso, che rimanga rigorosamente subordinata, a quella degli 
interruttori (o dei teleruttori), in modo che i sezionatori operino sempre a vuoto. Nella fase di interruzione del circuito, si apre prima l’interruttore e poi i sezionatori; in quella di ripristino della continuità invece si richiudono prima i sezionatori e poi l’interruttore.

FUSIBILI
I fusibili rappresentano i più semplici e, spesso, i più rapidi dispositivi di protezione contro le sovracorrenti. Sono costituiti essenzialmente da un corto conduttore in lega a basso punto di fusione alloggiato entro un apposito contenitore. Per le loro caratteristiche intrinseche i fusibili non discriminano fra sovraccarico e cortocircuito: il tempo di intervento dipende esclusivamente dal raggiungimento del regime termico che ne determina la fusione e decresce all'aumentare della corrente. La protezione interviene interrompendo il circuito quando il calore  dissipato per effetto Joule nell'intervallo convenzionale di intervento, supera il calore di fusione.

SCARICATORI
Gli scaricatori rappresentano i più semplici dispositivi di protezione contro le sovratensioni. Nella versione spinterometrica (vedi figura 4), sono costituiti da due elettrodi affacciati posti ad una certa distanza: uno di essi fa capo alla linea da proteggere mentre l’altro è collegato direttamente a terra. Quando la tensione di linea supera la rigidità dielettrica dell’aria interposta fra le punte dello scaricatore, si verifica un arco, che costituisce la via preferenziale attraverso la quale si scarica la sovratensione: la distanza fra le punte dipende dal valore della tensione per la quale si desidera che avvenga l’innesco dell’arco.

Fig. - 4 scaricatore spinterometrico
RELE'
Il termine (adattamento fonetico dal francese “relais”) indicava, originariamente un dispositivo, con funzioni sia di protezione che di manovra, costituito, in sostanza, dall'elettromagnete EM della figura 5. In tale relè elettromagnetico, eccitato da una opportuna corrente di comando ic, la forza di attrazione sviluppata vince la resistenza di una molla antagonista M e sposta una ancora A mobile capace di operare un azionamento meccanico, ad esempio, per aprire o chiudere i contatti C.

Fig. -5 Schema di principio di un relè elettromagnetico 
Nella accezione attuale il relè designa una gamma decisamente più ampia di dispositivi, anche molto complessi, ai quali viene asservita una molteplicità di dispositivi di comando o di segnalazione, in funzione dell’andamento di una o più grandezze caratteristiche dei circuiti.

IMPIANTO DI TERRA
1. Con il termine TERRA si indica la massa del terreno assunta convenzionalmente a potenziale nullo ovunque.
2. Un DISPERSORE DI TERRA è un corpo metallico posto ad una certa profondità nel terreno, in buon contatto con questo e destinato a disperdervi eventuali correnti.
3. Il CONDUTTORE DI TERRA provvede a realizzare il collegamento fra le parti da proteggere ed il dispersore di terra.
4. Un IMPIANTO DI TERRA è costituito dall'insieme
In linea di principio, qualunque oggetto metallico che risulti posto in intimo contatto con il terreno può essere considerato un dispersore. Le Norme forniscono prescrizioni relative a qualità e dimensioni dei dispersori. Il materiale costitutivo deve essere tale da impedire un facile deterioramento dovuto all'umidità(la corrosione è responsabile di un aumento della resistenza di terra).
 I metalli comunemente impiegati sono il rame, l’acciaio rivestito di rame e i materiali ferrosi a pesante zincatura.


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