Soluzione di protezione complessiva per condensatori ad alta tensione

Obiettivo principale:​​ Garantire il funzionamento sicuro e stabile dei condensatori e della rete elettrica, prolungando la durata di vita dell'equipaggiamento.

Quando i condensatori ad alta tensione vengono messi in opera nella rete elettrica, un sistema di protezione robusto è cruciale. Questa soluzione, basata su standard industriali ed esperienza pratica, fornisce linee guida per la configurazione delle misure di protezione chiave:

​I. Protezione dei parametri elettrici fondamentali​

1. ​Protezione contro sovratensioni:​​
• ​Funzione:​​ Proteggere contro danni cumulativi al dielettrico del condensatore o guasti istantanei causati da sovratensioni atmosferiche (fulmini), sovratensioni di commutazione e sovratensioni di stato stabile del sistema.
• ​Configurazione:​​
• ​Parafulgmine (MOA - Parafulgmine ad ossido metallico):​​ Installato all'estremità della linea e all'estremità neutra del banco di condensatori, specialmente sul lato linea e sul punto neutro, per clippare efficacemente le intrusioni di impulsi fulminosi e i picchi di sovratensioni di commutazione.
• ​Relè di sovratensione:​​ Monitora continuamente la tensione ai terminali dei condensatori. Quando la tensione supera il valore impostato (tipicamente 1,1Un), disconnette il banco di condensatori dopo un ritardo temporizzato per prevenire il funzionamento a sovratensione prolungata. La determinazione degli innesti richiede una considerazione complessiva dell'intervallo di fluttuazione permesso dal sistema.
2. ​Protezione contro sovra corrente:​​
• ​Funzione:​​ Rispondere a un aumento anomalo della corrente dovuto a sovraccarichi interni o esterni del banco di condensatori, o a guasti di componenti interni.
• ​Configurazione:​​
• ​Protezione contro sovra corrente con ritardo temporizzato:​​ Serve come protezione di riserva per la protezione principale del banco di condensatori e gestisce i sovraccarichi del sistema. L'impostazione deve coordinarsi e sopportare le correnti di inrush durante l'alimentazione, tipicamente impostate a 1,5-2 volte la corrente nominale.
• ​Protezione contro sovra corrente istantanea:​​ Mirata a gravi guasti di cortocircuito e disconnessione istantanea per eliminare il guasto.
3. ​Protezione contro cortocircuiti:​​
• ​Funzione:​​ Fornisce un'eliminazione del guasto estremamente rapida in caso di guasti interni o esterni tra fasi o guasti monofase-terra che coinvolgono i condensatori.
• ​Configurazione:​​
• ​Fusibile ad alta tensione dedicato:​​ La protezione preferita per guasti interni all'interno di singole unità di condensatori. Il fusibile si attiva immediatamente in caso di guasto, isolando l'unità difettosa e permettendo al resto del banco di continuare a funzionare.
• ​Interruttore + protezione relè:​​ Fornisce funzionalità di protezione di backup contro cortocircuiti. Deve essere assicurata la coordinazione tra l'operazione del fusibile e i tempi di trip dell'interruttore.

​II. Monitoraggio e protezione dello stato chiave​

1. ​Protezione termica (protezione termica):​​
• ​Funzione:​​ Previene esplosioni o incendi causati da temperature anormalmente elevate risultanti da sovra corrente, armoniche, ventilazione insufficiente, invecchiamento interno del dielettrico o guasti di componenti (che potrebbero essere indicati inizialmente dall'operazione del fusibile).
• ​Configurazione:​​
• ​Sensori di temperatura incorporati (PTC/Pt100):​​ Incorporati nei punti chiave di dissipazione del calore (ad esempio, in cima alla scatola del condensatore) per monitorare in tempo reale la temperatura dei punti caldi interni.
• ​Relè di temperatura / Unità di monitoraggio intelligente:​​ Riceve i segnali dai sensori. Si attiva quando la temperatura supera una soglia di sicurezza (ad esempio, 75°C - 80°C), emettendo allarmi o comandi di disconnessione.
2. ​Protezione e mitigazione armonica:​​
• ​Funzione:​​ Supprimere gli effetti di "amplificazione armonica" sui condensatori causati dalle armoniche del sistema, che portano a sovra corrente grave, surriscaldamento e invecchiamento rapido dell'equipaggiamento.
• ​Configurazione:​​
• ​Misuratore di armoniche:​​ Monitora continuamente la distorsione armonica totale (THD) e il contenuto armonico individuale di corrente/tensione sulla barra o circuito del condensatore. Emette allarmi in caso di anomalie.
• ​Filtri armonici:​​ In ambienti con forte inquinamento armonico o per grandi banchi di condensatori, priorizzare l'installazione di banchi di condensatori filtro con rapporti di reattanza corrispondenti (ad esempio, con reattanze del 6%, 13%) invece di banchi di condensatori puramente compensativi. In casi estremi, configurare Filtri Attivi di Potenza (APF).

​III. Garanzia di sicurezza e controllo operativo​

1. ​Protezione di terra:​​
• ​Funzione:​​ Garantisce la sicurezza del personale e dell'equipaggiamento fornendo un percorso efficace per la corrente di guasto.
• ​Configurazione:​​
• Terra affidabile dell'involucro metallico; la resistenza di terra deve essere conforme alle normative.
• Una estremità dell'avvolgimento secondario della bobina di scarica/resistenza deve essere collegata a terra.
• Installare la protezione a triangolo aperto in sistemi con neutrali non effettivamente collegati a terra.
2. ​Interruttore di separazione (isolatore):​​
• ​Funzione:​​ Crea un interruzione visibile durante la manutenzione, garantendo che non ci sia rischio di alimentazione inversa e fornendo un punto di isolamento sicuro.
• ​Configurazione:​​ Installare interruttori di separazione con interruzioni visibili a contatto d'aria sul lato sorgente (lato linea) dell'interruttore. L'operazione deve seguire rigorosamente il meccanismo di interblocco "Cinque-prevenzioni".
3. ​Dispositivo di trip automatico (protezione interlock):​​
• ​Funzione:​​ Determina in modo complessivo guasti o condizioni di funzionamento anomale a livello di sistema di controllo per realizzare un trip intelligente.
• ​Configurazione:​​
• Vengono integrati nel dispositivo di protezione e controllo diversi criteri (tensione, corrente, temperatura, segnali di operazione del fusibile, ecc.).
• Innesca automaticamente la logica di trip durante le condizioni anomale, facendo operare l'interruttore. Integrato nel Sistema di Automazione della Sottostazione (SAS).