Introduzione
Per decenni la scelta del mezzo isolante nei quadri di media tensione è stata di fatto binaria: aria o Gas SF61. I quadri isolati in aria richiedevano grandi ingombri fisici e una manutenzione regolare. I quadri isolati in gas SF6 offrivano compattezza e prestazioni, ma introducevano un potente gas a effetto serra con un potenziale di riscaldamento globale 23.500 volte superiore a quello della CO₂ - una responsabilità che diventa sempre più pesante con l'inasprirsi delle normative ambientali.
La tecnologia dei quadri a isolamento solido sostituisce sia le intercapedini d'aria che il gas SF6 con la fusione di un'unica sostanza. resina epossidica2 come mezzo di isolamento primario - incapsulando i conduttori sotto tensione, le sbarre e gli elementi di commutazione in un materiale dielettrico solido che offre una resistenza superiore all'inquinamento, elimina i requisiti di gestione dei gas, riduce l'ingombro dell'installazione fino a 50% rispetto all'AIS e offre un sistema di isolamento esente da manutenzione con una durata di vita di 30 anni.
Per gli ingegneri elettrici che progettano sottostazioni secondarie, sistemi di alimentazione industriali e infrastrutture MT per le energie rinnovabili, la tecnologia SIS rappresenta un cambiamento fondamentale nel modo in cui viene progettato l'isolamento in media tensione: non un miglioramento incrementale della tecnologia a gas o ad aria esistente, ma una filosofia di isolamento diversa con caratteristiche di prestazione, credenziali ambientali ed economia del ciclo di vita distinte. Capire cos'è la tecnologia dei quadri a isolamento solido, come funziona e dove supera le alternative è la base di ogni acquisto di quadri MT moderni e ben specificati.
Questo articolo fornisce un riferimento tecnico completo sulla tecnologia dei quadri a isolamento solido, dalla fisica dell'isolamento e la scienza dei materiali all'architettura del sistema, alla selezione delle applicazioni e ai requisiti di manutenzione per l'intera gamma di distribuzione MT.
Indice dei contenuti
- Cos'è la tecnologia dell'isolamento solido e come funziona nei quadri MT?
- Come si collocano le prestazioni dei quadri SIS rispetto a quelle di AIS e GIS nei parametri chiave?
- Come specificare e selezionare il quadro a isolamento solido per la vostra applicazione?
- Quali sono i requisiti di installazione, manutenzione e ciclo di vita dei quadri SIS?
Cos'è la tecnologia dell'isolamento solido e come funziona nei quadri MT?
La tecnologia dei quadri a isolamento solido consiste nell'applicazione di materiali dielettrici solidi fusi - principalmente composti di resina epossidica - come mezzo di isolamento primario che circonda tutti i conduttori MT in tensione, le sbarre e le interfacce degli elementi di commutazione all'interno di un gruppo di quadri. A differenza dell'isolamento in aria (che si basa su distanze fisiche) o in gas (che si basa su SF6 pressurizzato per ottenere la rigidità dielettrica), l'isolamento solido raggiunge le sue prestazioni dielettriche grazie alla struttura molecolare intrinseca del materiale incapsulante stesso.
La fisica dell'isolamento dielettrico solido
In qualsiasi sistema di isolamento, la rigidità dielettrica è il campo elettrico massimo che il materiale può sopportare prima della rottura - il punto in cui i portatori di carica accelerano attraverso il materiale, creando un percorso conduttivo e un guasto catastrofico. La rigidità dielettrica del mezzo isolante determina la vicinanza dei conduttori sotto tensione alle strutture collegate a terra e tra loro, il che determina direttamente le dimensioni fisiche delle apparecchiature.
Resistenza dielettrica a confronto:
- Aria (1 bar, campo uniforme): 30 kV/cm
- SF6 (3 bar): ~220 kV/cm
- Resina epossidica colata (APG): 180-200 kV/cm (in massa); efficacemente illimitato in superficie con un'adeguata gradazione del campo
La rigidità dielettrica di massa della resina epossidica fusa si avvicina a quella dell'SF6 pressurizzato, motivo per cui i quadri SIS raggiungono una compattezza paragonabile a quella del GIS senza richiedere un sistema di gas pressurizzato. Inoltre, l'isolamento solido elimina la modalità di guasto per flashover superficiale che limita le apparecchiature isolate in aria in ambienti inquinati: una superficie epossidica solida non può essere contaminata da particelle sospese nell'aria, umidità o condensa come possono esserlo le superfici isolanti con intercapedine d'aria.
Gelificazione automatica a pressione (APG) - La tecnologia di produzione
L'isolamento solido dei quadri SIS è prodotto mediante gelificazione automatica a pressione (APG), un processo di colata di precisione che inietta un composto di resina epossidica liquida a pressione controllata in uno stampo riscaldato contenente il gruppo di conduttori, quindi polimerizza la resina in base a precisi profili di temperatura e pressione per produrre un corpo isolante solido senza vuoti e senza bolle.
Parametri critici del processo APG:
- Sistema di resina: Resina epossidica cicloalifatica con indurente anidride e riempitivo di triidrato di allumina (ATH) per una maggiore resistenza all'arco e stabilità termica
- Temperatura dello stampo: 130-160°C durante la gelificazione; controllato per prevenire le cricche da stress termico.
- Pressione di iniezione: 3-8 bar per eliminare i vuoti e garantire l'incapsulamento completo del conduttore
- Ciclo di cura: 4-8 ore a temperatura elevata; seguita da post-cura a 140°C per la stabilità dimensionale.
- Controllo di qualità: Ogni componente fuso viene sottoposto a scarica parziale3 test (< 5 pC a 1,5 × Um) per verificare l'assenza di vuoti nell'isolamento
I vuoti nell'isolamento epossidico colato sono la principale modalità di guasto della qualità: un vuoto del diametro di 0,1 mm crea un punto di inizio di scarica parziale che erode progressivamente l'isolamento circostante sotto tensione di esercizio, causando infine il cedimento dell'isolamento. Il processo APG, opportunamente controllato, elimina i vuoti mantenendo una pressione positiva per tutta la durata della gelificazione, impedendo la formazione di cavità da ritiro durante l'indurimento della resina.
Gradazione del campo elettrico nei sistemi di isolamento solido
In corrispondenza delle discontinuità geometriche - bordi dei conduttori, interfacce di connessione e confini dell'isolamento - il campo elettrico si concentra a livelli che possono superare la rigidità dielettrica locale, anche quando il campo medio è ampiamente entro i limiti. La progettazione di SIS a isolamento solido utilizza due tecniche per gestire la concentrazione del campo:
Classificazione geometrica del campo:
I bordi dei conduttori e le interfacce di terminazione sono progettati con raggi controllati (minimo 3-5 mm per le applicazioni in MT) per distribuire il campo elettrico su una superficie più ampia, riducendo l'intensità del campo di picco al di sotto della soglia di innesco della scarica parziale.
Strati di gradazione del campo resistivo o capacitivo:
Alle interfacce tra componenti isolanti solidi - giunzioni di sbarre, terminazioni di cavi e connessioni di interruttori - vengono applicati strati di classificazione del campo di materiale semiconduttivo o capacitivo per ridistribuire il gradiente di campo elettrico in modo uniforme attraverso l'interfaccia, impedendo la concentrazione del campo sul confine della giunzione.
Architettura del sistema di quadri SIS
Un quadro completo SIS integra la tecnologia dell'isolamento solido in tutte le funzioni di isolamento primario:
- Sbarre incapsulate con resina epossidica: Le sbarre trifase sono completamente incapsulate in resina epossidica, eliminando i requisiti di distanza tra fase e terra.
- Trasformatori di corrente (TA) a isolamento solido: I TA toroidali sono montati direttamente sulla sbarra incapsulata - non è necessario un montaggio separato del TA o una distanza dall'aria.
- Terminazioni dei cavi con incapsulamento epossidico: Interfacce per cavi a innesto o imbullonate con coni di sollecitazione pre-stampati che garantiscono la continuità dell'isolamento solido dal cavo alla barra collettrice, classificata in campo
- Interruttore a vuoto4 montaggio: L'elemento di commutazione - un interruttore a vuoto per fase - è montato all'interno della struttura isolante solida, con un incapsulamento epossidico che fornisce sia il supporto meccanico che l'isolamento primario verso terra.
- Meccanismo dell'attuatore magnetico: Meccanismo di azionamento a magnete permanente (PMA) che garantisce una resistenza meccanica M2 con struttura sigillata ed esente da manutenzione
Proprietà chiave dei materiali isolanti solidi
| Proprietà | Epossidico fuso (APG) | Aria (riferimento) | SF6 (3 bar) |
|---|---|---|---|
| Rigidità dielettrica (in massa) | 180-200 kV/cm | 30 kV/cm | ~220 kV/cm |
| Permittività relativa (εr) | 3.5-4.5 | 1.0 | 1.006 |
| Classe termica | F (155°C) | — | — |
| Resistenza all'inquinamento | Eccellente (superficie sigillata) | Scarso (contaminazione superficiale) | Eccellente (sigillato) |
| Inizio della scarica parziale | > 1,5 × Um (senza vuoti) | N/D | > 1,5 × Um |
| Conduttività termica | 0,2-0,8 W/m-K | 0,026 W/m-K | 0,014 W/m-K |
| Resistenza all'arco (IEC 61621) | > 180 secondi | N/D | N/D |
| Impatto sui gas serra | Nessuno | Nessuno | GWP 23.500 |
Come si collocano le prestazioni dei quadri SIS rispetto a quelle di AIS e GIS nei parametri chiave?
I quadri a isolamento solido occupano una posizione distinta in termini di prestazioni rispetto all'AIS e al GIS, combinando le credenziali ambientali e la semplicità di manutenzione della tecnologia in vuoto con una compattezza che si avvicina al GIS, a un costo del ciclo di vita tipicamente inferiore a entrambe le alternative per le applicazioni di distribuzione MT nella gamma 12-40,5kV.
Ingombro ed efficienza spaziale
I quadri SIS raggiungono il loro ingombro ridotto grazie all'eliminazione delle distanze d'aria. In AIS, le distanze minime fase-fase e fase-terra richieste dalla norma IEC 62271-1 a 12kV sono:
- Distanza fase-terra (aria): 120 mm minimo
- Distanza tra le fasi (aria): 160 mm minimo
Nel SIS, queste distanze sono sostituite da un solido isolamento epossidico con rigidità dielettrica di 180-200 kV/cm, che riduce lo spessore dell'isolamento richiesto a 8-15 mm a 12kV. Il risultato è una riduzione della larghezza del pannello di 40-60% rispetto all'AIS equivalente e una riduzione della profondità di 30-50%.
Confronto delle dimensioni tipiche dei pannelli (12kV, 630A, 25kA):
| Parametro | AIS | GIS | SIS |
|---|---|---|---|
| Larghezza del pannello | 800-1.000 mm | 500-650 mm | 400-550 mm |
| Profondità del pannello | 1.200-1.600 mm | 800-1.000 mm | 600-800 mm |
| Altezza del pannello | 2.200 mm | 2.000 mm | 1.800-2.000 mm |
| Superficie per pannello | 0.96-1.60 m² | 0.40-0.65 m² | 0.24-0.44 m² |
| Impronta relativa | 100% (riferimento) | ~45% | ~30% |
Requisiti di manutenzione
La struttura sigillata dei quadri SIS - isolamento epossidico solido senza intercapedini d'aria da contaminare, senza gas SF6 da monitorare e interruttori a vuoto senza accesso interno per la manutenzione - produce un profilo di manutenzione fondamentalmente diverso da AIS o GIS:
Requisiti di manutenzione dell'AIS:
- Annuale: Pulizia della superficie dell'isolamento; misurazione della resistenza di contatto
- 3 anni: Ispezione e pulizia dello scivolo ad arco; lubrificazione del meccanismo.
- 5 anni: Revisione completa; valutazione della sostituzione dei contatti
- Dopo il guasto: ispezione immediata dello scivolo dell'arco; decontaminazione della superficie dell'isolamento
Requisiti di manutenzione del GIS:
- 6 mesi: Controllo della pressione dell'SF6; ispezione delle perdite
- 1 anno: Analisi dell'umidità e della purezza del gas
- 3 anni: Analisi completa dei gas; controllo della resistenza di contatto
- Dopo il guasto: Analisi della qualità del gas; controllo del prodotto di decomposizione prima della rialimentazione
Requisiti di manutenzione del SIS:
- Annuale: Misura della resistenza di contatto; controllo del tempo di funzionamento; ispezione visiva
- 3 anni: Test hi-pot della frequenza di alimentazione; misurazione della scarica parziale
- 5 anni: Misura della corsa dei contatti; verifica elettrica completa
- Post guasto: test Hi-pot + misura PD + resistenza di contatto
L'eliminazione della manutenzione dello scivolo dell'arco, della gestione del gas SF6 e della pulizia della superficie isolante riduce i costi di manutenzione annuale del SIS di 60-75% rispetto all'AIS e di 40-55% rispetto al GIS per una durata di 25 anni.
Prestazioni ambientali
Le credenziali ambientali dei quadri SIS sono una conseguenza diretta delle loro scelte tecnologiche:
- Zero SF6: Nessun contenuto di gas a effetto serra, nessun obbligo di regolamentazione dei gas fluorurati, nessun obbligo di personale certificato per la gestione del gas, nessun costo di recupero del gas a fine vita.
- Nessun gas ad arco: L'estinzione dell'arco a vuoto non produce prodotti di decomposizione tossici - nessuna generazione di SOF₂, SO₂F₂ o HF durante le operazioni di commutazione
- Riduzione del volume del materiale: Il design compatto utilizza meno acciaio, rame e materiale isolante per MVA nominale rispetto all'AIS.
- Riciclabile a fine vita: L'incapsulamento in resina epossidica può essere separato meccanicamente dai conduttori in rame per il recupero del materiale; non è necessario lo smaltimento di gas pericolosi.
Confronto completo delle prestazioni: SIS vs. AIS vs. GIS
| Parametro | AIS | GIS (SF6) | SIS (vuoto) |
|---|---|---|---|
| Gamma di tensione | 12-40,5kV | 12-1.100kV | 12-40,5kV |
| Impronta relativa | 100% | ~45% | ~30% |
| Mezzo di tempra ad arco | Aria | SF6 | Vuoto |
| Isolamento medio | Aria | SF6 | Epossidico solido |
| Resistenza all'inquinamento | Povero | Eccellente | Eccellente |
| Frequenza di manutenzione | Alto | Medio | Basso |
| Contenuto di gas serra dell'SF6 | Nessuno | Sì (GWP 23.500) | Nessuno |
| Resistenza elettrica | Standard E1 | E1-E2 | Standard E2 |
| Resistenza meccanica | Standard M1 | M1-M2 | Standard M2 |
| Costo del ciclo di vita (25 anni) | Medio | Medio-alto | Basso |
| Ambienti adatti | Pulizia interna | Interno/esterno | Interno/giardino |
Caso cliente: il quadro SIS risolve una sfida di conformità ambientale e spaziale
Un responsabile degli acquisti che supervisionava l'aggiornamento di una sottostazione secondaria a 24kV per un campus di produzione farmaceutica in Europa occidentale ha contattato Bepto con due vincoli simultanei: lo spazio disponibile per la sottostazione era più piccolo di 35% rispetto all'ingombro dell'apparecchiatura AIS esistente da sostituire e la politica ambientale del campus proibiva qualsiasi apparecchiatura contenente SF6 nelle nuove installazioni, eliminando il GIS come opzione.
Dopo aver scelto il quadro SIS di Bepto con isolamento solido in resina epossidica e interruttori in vuoto, il team di ingegneri ha installato una linea completa di quadri da 24kV - otto pannelli di alimentazione più sezione bus - all'interno dell'ingombro della stanza disponibile, con 15% di spazio libero. Il design zero-SF6 ha soddisfatto la politica ambientale del campus senza compromessi, e la costruzione con isolamento solido sigillato è stata specificata per non richiedere interventi di manutenzione annuali oltre alla misurazione della resistenza di contatto - un vantaggio operativo significativo per una struttura farmaceutica in cui l'accesso alla sottostazione richiede protocolli di camera bianca.
Come specificare e selezionare il quadro a isolamento solido per la vostra applicazione?
La corretta definizione dei quadri SIS richiede una valutazione sistematica dei requisiti elettrici, delle condizioni ambientali, dei vincoli di spazio, della capacità di manutenzione e degli obblighi normativi, con particolare attenzione ai requisiti di verifica del sistema di isolamento che distinguono le prestazioni di un vero isolamento solido dalle dichiarazioni di marketing.
Fase 1: Definizione dei requisiti elettrici
- Tensione nominale: 12kV, 24kV o 40,5kV - confermare che il BIL (75 / 125 / 185kV) corrisponde al coordinamento dell'isolamento del sistema
- Corrente nominale normale: 630A, 1250A o 2500A - verificare il rating termico alla massima temperatura ambiente (standard 40°C; declassato sopra)
- Valutazione del cortocircuito: 16kA, 20kA, 25kA o 31,5kA - confermano sia la corrente di interruzione di cortocircuito (interruttore a vuoto) che la corrente di resistenza di breve durata (sbarra e involucro)
- Classi di resistenza: Specificare M2/E2 per tutte le applicazioni automatiche o a commutazione frequente; verificare entrambe le classi nel certificato di prova del tipo.
- Compiti speciali di commutazione: Identificare i requisiti di commutazione capacitiva, induttiva o del motore; confermare i valori nominali dell'interruttore a vuoto per impieghi speciali.
Fase 2: Verifica della qualità del sistema di isolamento
- Test di scarica parziale: Richiedere un certificato di prova PD in fabbrica per ogni componente epossidico colato a 1,5 × Um/√3; PD < 5 pC conferma l'assenza di vuoti nell'isolamento
- Test di tipo dielettrico: Confermare che i test di resistenza alla frequenza di alimentazione e all'impulso di fulmine secondo la norma IEC 62271-1 sono stati condotti sull'intero gruppo di pannelli e non sui singoli componenti.
- Resistenza all'isolamento: Richiedere una misura IR > 1.000 MΩ a 2,5kV CC tra le fasi e fase-terra al momento dell'accettazione in fabbrica.
- Test di ciclismo termico: Per le installazioni con ampie variazioni di temperatura, confermare che il sistema di isolamento è stato qualificato per l'intervallo di temperatura specificato senza incrinature o delaminazioni.
Fase 3: abbinare gli standard e le certificazioni
- IEC 62271-2005: Quadri MT a tenuta metallica - standard primario per l'assemblaggio di pannelli SIS completi
- IEC 62271-100: Test del tipo di interruttore sottovuoto - rottura del cortocircuito, rottura del carico e resistenza
- IEC 62271-1: Specifiche comuni: resistenza dielettrica, aumento di temperatura, resistenza meccanica.
- IEC 61641: Test ad arco interno - specificare la classificazione IAC (AFL / AFLR) per la sicurezza del personale
- IEC 60270: Misura della scarica parziale - specificare il livello di accettazione della PD per la verifica della qualità dell'isolamento
- GB/T 11022 / GB/T 3906: Norme nazionali cinesi per i quadri elettrici HV
Scenari di applicazione
- Sottostazioni secondarie urbane: SIS per un ingombro ridotto nelle installazioni in centro città con limiti di spazio; zero SF6 per la conformità ambientale
- Sottostazioni industriali MT: SIS per impianti chimici, farmaceutici, alimentari e cementifici - isolamento sigillato immune da atmosfere aggressive
- Raccolta di MV per le energie rinnovabili: SIS per la commutazione di alimentatori di parchi solari ed eolici - 25 anni di vita senza manutenzione, in linea con il ciclo di vita degli impianti rinnovabili
- Distribuzione MV del Data Center: SIS per le infrastrutture elettriche critiche - massima affidabilità, zero manutenzione non programmata, nessuna complessità di gestione del gas
- Marine e Offshore: SIS con involucro IP65+ per la distribuzione dell'alimentazione della piattaforma - immunità alla nebbia salina e all'umidità senza rischio ambientale SF6
- Sottostazioni integrate negli edifici: SIS per sottostazioni all'interno di edifici commerciali, ospedali e aeroporti - compatto, silenzioso, a zero emissioni di gas
Quali sono i requisiti di installazione, manutenzione e ciclo di vita dei quadri SIS?
La struttura a isolamento solido e sigillato dei quadri SIS semplifica l'installazione e la manutenzione rispetto agli AIS e ai GIS, ma introduce requisiti specifici per la verifica del sistema di isolamento, la qualità delle giunzioni delle sbarre e il monitoraggio delle condizioni, che devono essere compresi e implementati per ottenere le prestazioni dell'intero ciclo di vita della tecnologia.
Lista di controllo per l'installazione prima della messa in servizio
- Verifica della coppia di serraggio delle sbarre - Tutte le connessioni bullonate delle sbarre devono essere serrate secondo le specifiche del produttore utilizzando una chiave dinamometrica calibrata; giunti sotto-quotati causano riscaldamento resistivo e stress termico dell'isolamento; giunti sovra-quotati incrinano l'incapsulamento epossidico.
- Ispezione del cono di sollecitazione delle terminazioni dei cavi - I coni di sollecitazione prestampati alle interfacce dei cavi devono essere posizionati correttamente e privi di contaminazione; un'installazione non corretta crea una concentrazione di campo all'interfaccia cavo-busbar.
- Allineamento e livellamento dei pannelli - I pannelli SIS devono essere allineati e livellati secondo le tolleranze del produttore prima dell'accoppiamento delle sbarre; il disallineamento sollecita le giunzioni epossidiche delle sbarre e può causare fessurazioni dovute all'espansione termica.
- Test di accettazione della scarica parziale - Effettuare la misurazione della PD sull'intero pannello installato a 1,2 × Um/√3 secondo la norma IEC 60270 prima di dare tensione; una PD > 10 pC sul gruppo installato indica un difetto di giunzione o di terminazione che richiede un'indagine.
- Test di resistenza dell'isolamento - Misurare IR a 2,5kV CC tra le fasi e fase-terra; IR > 1.000 MΩ richiesto prima della messa in tensione
- Test dell'interruttore del vuoto Hi-Pot - Applicare la tensione di prova della frequenza di alimentazione sui contatti aperti secondo IEC 62271-100; conferma l'integrità del vuoto di tutte le interruzioni dopo il trasporto e l'installazione.
Programma di manutenzione dei quadri SIS
| Intervallo | Azione | Criterio di accettazione |
|---|---|---|
| Annuale | Resistenza di contatto; tempo di funzionamento; ispezione visiva | < 100 μΩ; ±20% del basale; nessun danno |
| 3 anni | Hi-pot di frequenza di potenza (contatti aperti); misura PD | Nessun flashover; PD < 10 pC installato |
| 5 anni | Misura della corsa del contatto; verifica elettrica completa | Corsa > limite minimo di usura; tutti i parametri in specifica |
| 10 anni | Valutazione completa; ispezione del meccanismo | Secondo il protocollo del produttore |
| Dopo l'errore | Hi-pot + PD + resistenza di contatto; scansione termica dell'isolamento | Criteri di accettazione completi |
Errori comuni nell'installazione e nel funzionamento del SIS
- Coppia di serraggio del giunto della sbarra non corretta - il difetto più comune nell'installazione del SIS; i giunti sottocoppia causano un progressivo aumento della resistenza di contatto e la fuga termica; utilizzare sempre strumenti di serraggio calibrati e verificare con la termografia al primo carico
- Omissione del test PD post-installazione - le vibrazioni del trasporto e la manipolazione dell'installazione possono danneggiare i componenti epossidici o disturbare i coni di tensione dei cavi; il test PD è l'unico metodo affidabile per rilevare i difetti di isolamento indotti dall'installazione prima della messa in tensione
- Applicazione di spray termico o vernice su superfici epossidiche - i rivestimenti applicati in campo sulle superfici degli isolanti epossidici alterano la resistività superficiale e possono creare punti di incipit di scariche parziali; non applicare mai alcun rivestimento sugli isolanti epossidici finiti in fabbrica
- Superamento della corrente di cortocircuito nominale - Gli interruttori a vuoto sono dimensionati per una specifica corrente di picco (2,5 × Isc); superando questo valore si rischia la saldatura dei contatti che impedisce il successivo funzionamento dell'interruttore
Conclusione
La tecnologia dei quadri a isolamento solido rappresenta la convergenza di tre progressi ingegneristici indipendenti - l'isolamento epossidico fuso, l'estinzione dell'arco in vuoto e l'azionamento a magnete permanente - in un'architettura di sistema di quadri che risponde contemporaneamente ai vincoli di spazio, agli oneri di manutenzione, agli obblighi ambientali e alle esigenze di affidabilità della moderna distribuzione di energia in MT. Per la gamma di applicazioni da 12 a 40,5 kV in cui opera la tecnologia SIS, essa offre un'interessante combinazione di ingombro ridotto, impatto ambientale nullo di SF6, prestazioni di classe di resistenza E2/M2 e durata di 25 anni con manutenzione ridotta, che né l'AIS né il GIS sono in grado di eguagliare in tutti i parametri contemporaneamente.
Scegliete i quadri a isolamento solido dove lo spazio è limitato, gli ambienti sono difficili, l'accesso per la manutenzione è limitato o la conformità ambientale vieta l'SF6 e verificate la qualità dell'isolamento con test di scarica parziale, non solo con la tensione nominale, perché nella tecnologia a isolamento solido, la qualità dell'epossidico fuso è la qualità del quadro.
Domande e risposte sulla tecnologia dei quadri a isolamento solido
D: Qual è la differenza fondamentale tra i quadri a isolamento solido e i quadri convenzionali a isolamento in aria in termini di principio di isolamento?
A: Per ottenere la resistenza dielettrica, l'AIS si basa su distanze fisiche tra gli spazi d'aria (120-160 mm a 12kV). Il SIS sostituisce le distanze d'aria con resina epossidica fusa (rigidità dielettrica 180-200 kV/cm), riducendo lo spessore dell'isolamento a 8-15 mm a 12kV - consentendo di ridurre la larghezza del pannello 40-60% ed eliminando le modalità di guasto dovute alla contaminazione superficiale.
D: Perché i quadri a isolamento solido hanno una migliore resistenza all'inquinamento rispetto ai quadri a isolamento in aria negli ambienti industriali?
A: Le superfici di isolamento AIS sono esposte alla contaminazione atmosferica - polvere, umidità e vapori chimici - che riduce progressivamente la resistività superficiale e la resistenza alla dispersione, causando infine il flashover. L'incapsulamento epossidico SIS sigilla tutti i conduttori sotto tensione in un dielettrico solido, senza superfici esposte all'aria, rendendo fisicamente impossibile l'ingresso di contaminazione.
D: Quale processo di produzione garantisce la qualità dell'isolamento solido senza vuoti nei componenti dei quadri SIS?
A: La gelificazione automatica a pressione (APG) inietta resina epossidica liquida a una pressione di 3-8 bar in stampi riscaldati contenenti gruppi di conduttori, polimerizzando a temperatura e pressione controllate per eliminare i vuoti da ritiro. Ogni componente viene verificato con test di scarica parziale a 1,5 × Um - PD < 5 pC conferma la qualità dell'isolamento senza vuoti.
D: Come si collocano i quadri a isolamento solido rispetto a quelli con isolamento in gas SF6 per quanto riguarda la conformità ambientale nelle nuove installazioni?
A: SIS non contiene SF6 - eliminando il contenuto di gas serra GWP 23.500, gli obblighi della normativa sui gas fluorurati, i requisiti di gestione del gas certificato e i costi di recupero del gas a fine vita. Per i progetti con politiche ambientali che vietano l'SF6 o che sono soggetti alla riduzione graduale della normativa UE sui gas fluorurati, SIS è l'alternativa tecnicamente equivalente a emissioni zero per la gamma 12-40,5kV.
D: Qual è il metodo corretto per verificare la qualità dell'isolamento solido in un quadro SIS installato prima della messa in tensione?
A: Eseguire una misura di scarica parziale sull'intero gruppo installato a 1,2 × Um/√3 secondo la norma IEC 60270 - PD 1.000 MΩ a 2,5kV CC) e con il test hi-pot della frequenza di alimentazione sui contatti aperti dell'interruttore a vuoto secondo la norma IEC 62271-100.
-
approfondimenti tecnici sull'elevato potenziale di riscaldamento globale del gas SF6 rispetto alla CO2 ↩
-
dati di scienza dei materiali sulla rigidità dielettrica e la stabilità termica della resina epossidica colata ↩
-
metodi diagnostici per rilevare i vuoti di isolamento e garantire l'affidabilità del dielettrico a lungo termine ↩
-
dettagli ingegneristici sulla tecnologia di spegnimento dell'arco e sulla resistenza elettrica in ambienti sotto vuoto ↩
-
requisiti ufficiali di sicurezza e prestazioni per i quadri elettrici di media tensione a contenitore metallico ↩