La sovracorrente rimane una delle cause principali di guasti elettrici catastrofici, deformazione termica e tempi di inattività operativi imprevisti nei sistemi di distribuzione dell'energia a bassa tensione (LV). In qualità di azienda nazionale high-tech di fiducia specializzata in apparecchiature di trasmissione e distribuzione di potenza, Zhejiang Gangheng Electric Co., Ltd. ha progettato robusti gruppi di quadri a bassa tensione progettati per resistere a correnti di guasto critiche e garantire la continuità operativa.

Che tu gestisca la distribuzione dell'energia per impianti industriali, complessi commerciali o sottostazioni di servizi pubblici, è fondamentale capire come implementare in modo efficace la protezione da sovracorrente per i tuoi quadri di bassa tensione.

In questa guida completa, analizzeremo i meccanismi di sovracorrente, valuteremo la scelta dei dispositivi di protezione, dettaglieremo la protezione strutturale nei quadri modulari e delineeremo i protocolli di manutenzione attuabili.

1. Comprendere le cause delle sovracorrenti nei quadri elettrici a bassa tensione

La sovracorrente si verifica ogni volta che la corrente elettrica supera la capacità nominale di gestione della corrente continua (In) dei componenti del quadro o dei sistemi di sbarre. Per progettare uno schema di protezione efficace, gli ingegneri di sistema devono distinguere tra tre tipi distinti di condizioni di sovracorrente:

Correnti di sovraccarico

Sovracorrente sostenuta causata dal collegamento di carichi eccessivi, come l'avvio simultaneo di più motori pesanti o sollecitazioni meccaniche impreviste. Sebbene in genere di entità inferiore, da circa 1,2 a 5 volte la corrente nominale, l'accumulo termico può degradare l'isolamento del conduttore nel tempo se la condizione non viene interrotta.

Correnti di cortocircuito

Correnti di guasto improvvise ed estremamente elevate, spesso superiori a decine di kiloampere, causate da cortocircuiti diretti fase-fase o fase-terra. I cortocircuiti producono enormi forze elettrodinamiche e picchi termici che possono danneggiare istantaneamente le strutture interne del quadro.

Correnti di spunto

Picchi di corrente transitori che si verificano durante l'energizzazione iniziale di carichi induttivi come trasformatori e motori CA di grandi dimensioni. I dispositivi di protezione devono differenziare le correnti di spunto transitorie dai guasti effettivi per evitare interventi intempestivi.

2. Selezionare i giusti dispositivi di protezione da sovracorrente (OCPD)

La scelta dei dispositivi di protezione adeguatamente coordinati e dimensionati è la prima linea di difesa nella protezione dei quadri di bassa tensione.

Interruttori automatici aperti (ACB) e interruttori automatici scatolati (MCCB)

Gli interruttori automatici sono i principali elementi di protezione attivi all'interno dei moderni quadri elettrici di bassa tensione.

Interruttori automatici aperti (ACB)

Gli interruttori automatici aperti sono generalmente installati come interruttori di ingresso principali o interruttori di alimentazione ad alta capacità, comunemente classificati da 630 A a 4000 A o superiore.

Gli ACB avanzati sono dotati di sganciatori basati su microprocessore (ETU), che consentono la regolazione precisa delle impostazioni di protezione con ritardo di lungo ritardo (L), ritardo di breve durata (S), istantanea (I) e guasto verso terra (G). Questa configurazione di protezione LSIG consente agli ingegneri di ottenere un coordinamento della protezione più accurato.

Interruttori automatici scatolati (MCCB)

Gli MCCB sono ideali per la distribuzione secondaria e la protezione dei circuiti derivati. Gli MCCB con sgancio elettronico possono fornire un elevato potere di interruzione (Icu/Ics) per eliminare gravi guasti a valle, contribuendo al contempo a proteggere le sbarre collettrici a monte e le apparecchiature di distribuzione.

Fusibili ad alta capacità di rottura (HRC).

I fusibili HRC rimangono una soluzione economica ed estremamente rapida per la protezione da cortocircuito. Quando circola una corrente di cortocircuito estremamente elevata, l'elemento fusibile interno si scioglie in un periodo molto breve, interrompendo il guasto prima che la corrente di cortocircuito di picco (Ipk) raggiunga il suo massimo teorico.

I fusibili HRC sono spesso abbinati ad interruttori-sezionatori nei circuiti ausiliari e di protezione specifica.

Matrice di selezione rapida del dispositivo

3. Protezione strutturale e compartimentale nei quadri BT

Una corretta architettura interna aiuta a prevenire che guasti elettrici locali, archi elettrici e accumulo termico si trasformino in guasti completi del quadro elettrico.

I moderni quadri completi estraibili a bassa tensione, come i quadri modulari delle serie GCS, GCK e MNS, incorporano compartimentalizzazione fisica e misure di protezione progettate secondo gli standard IEC e GB applicabili.

Unità funzionali estraibili modulari

Nei quadri estraibili, come i sistemi GCS e MNS, ciascun circuito di alimentazione è alloggiato all'interno di una cassettiera funzionale indipendente.

Se all'interno di un cassetto si verifica un guasto da sovracorrente o un arco interno, le barriere metalliche e isolanti ignifughe possono aiutare a isolare l'area del guasto e limitarne l'impatto sulle unità funzionali adiacenti e sul sistema di sbarre principale.

Capacità di tenuta termica e dinamica delle sbarre

Le sbarre principali in rame devono essere opportunamente dimensionate in base alla corrente ammissibile di picco (Ipk) e di breve durata (Icw) richiesta.

Le sbarre in rame di alta qualità, combinate con un adeguato isolamento di fase e un supporto meccanico, aiutano a prevenire un'eccessiva deformazione causata dalle forti forze elettromagnetiche generate durante le condizioni di cortocircuito.

Efficace dissipazione del calore e ventilazione termica

Il funzionamento prolungato ad alta corrente genera calore attraverso le perdite I²R. Una corretta progettazione del quadro richiede pertanto un'efficace dissipazione del calore e ventilazione.

I quadri elettrici avanzati possono incorporare dispositivi di scarico della pressione e canali di ventilazione per aiutare a controllare la temperatura della custodia e ridurre il rischio di eccessivo stress termico durante il funzionamento continuo.

4. Progettazione del sistema e coordinamento della protezione (selettività)

I dispositivi di protezione non possono funzionare efficacemente in modo isolato. Una rete di distribuzione dell'energia ben progettata utilizza un coordinamento selettivo, noto anche come discriminazione, per garantire che il dispositivo di protezione più vicino al guasto entri in funzione per primo, quando possibile.

Coordinamento tempo-corrente

Gli interruttori automatici a monte possono essere configurati con ritardi di cortocircuito appropriati per consentire agli interruttori automatici a valle di eliminare prima i guasti localizzati dei rami.

Questo approccio aiuta a prevenire interruzioni non necessarie dell'intero impianto quando si verifica un guasto su un circuito a valle relativamente piccolo.

Calcoli accurati di carico e cortocircuito

Gli integratori di sistema dovrebbero calcolare la corrente di cortocircuito presunta ai terminali di ingresso del quadro.

Il potere di interruzione dell'apparecchiatura selezionata deve essere adeguato al potenziale livello di guasto. Per gli interruttori automatici, i relativi poteri di interruzione nominali, come Icu e Ics, devono essere valutati in base allo standard di prodotto applicabile e alle condizioni di applicazione.

Protezione da guasto a terra e sequenza zero

I trasformatori di corrente a sequenza zero (TA) possono essere incorporati in schemi di protezione appropriati per rilevare correnti di guasto verso terra.

Se adeguatamente progettata e coordinata, la protezione dai guasti a terra può aiutare a rilevare perdite anomale o correnti di guasto e avviare l'interruzione del circuito prima che un guasto localizzato si trasformi in un guasto elettrico più grave.

5. Manutenzione preventiva e monitoraggio in tempo reale

L'affidabilità di un sistema di protezione da sovracorrente dipende in larga misura dalla manutenzione ordinaria e dal monitoraggio continuo delle condizioni.

Verifiche di immagini termiche e infrarossi

Ispezionare regolarmente i giunti delle sbarre collettrici, le terminazioni dei cavi, i collegamenti degli interruttori automatici e i gruppi di contatti utilizzando la termografia a infrarossi.

La termografia può aiutare a identificare connessioni allentate, resistenza di contatto anomala, squilibrio di fase e surriscaldamento localizzato prima che queste condizioni si trasformino in gravi guasti alle apparecchiature.

Audit dei contatti secondari e dei cassetti meccanici

Per i quadri estraibili, ispezionare periodicamente i meccanismi di inserimento dei cassetti, i fermagli dei contatti primari, le spine del cablaggio di controllo secondario e i meccanismi di interblocco.

La polvere e la contaminazione devono essere rimosse in modo appropriato e le superfici di contatto elettrico devono essere mantenute secondo i requisiti di manutenzione del produttore dell'apparecchiatura.

Monitoraggio intelligente dell'energia e integrazione IoT

L'aggiornamento dei quadri BT con contatori di potenza digitali e sensori di temperatura online consente il monitoraggio in tempo reale delle correnti di fase, della corrente di neutro e delle temperature delle sbarre.

Le soglie di allarme automatizzate possono avvisare gli operatori di condizioni di carico anomale, squilibrio di corrente e surriscaldamento in fase iniziale, consentendo un'azione correttiva prima che un sovraccarico si trasformi in un guasto più grave.

Collabora con Gangheng Electric per soluzioni affidabili di quadri di bassa tensione

La mitigazione dei rischi di sovracorrente richiede una produzione di alta qualità, una progettazione precisa delle sbarre, dispositivi di protezione affidabili e test rigorosi.

In qualità di produttore certificato ISO 9001, ISO 14001 e CQC con oltre 20 anni di esperienza, Zhejiang Gangheng Electric Co., Ltd. fornisce gruppi di quadri a bassa tensione completamente personalizzabili per applicazioni industriali, commerciali, infrastrutturali e di pubblica utilità.

Le nostre soluzioni di quadri di bassa tensione includono:

• Quadro completo estraibile a bassa tensione tipo GCS

• Quadro completo estraibile a bassa tensione tipo GCK

• Armadi di manovra modulari Serie MNS

• Quadri fissi di bassa tensione GGD

Che tu abbia bisogno di ingegneria su misura, conformità agli standard IEC e GB, programmi di consegna rapidi o costruzioni personalizzate di singole unità per progetti EPC globali, il nostro team di ingegneri può supportare i requisiti del tuo progetto.

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Riferimenti

-Manuale sulla distribuzione dell'energia elettrica, di George J. Anders

• Standard per apparecchiature di manovra e controllo a bassa tensione, IEC 60947 - serie x
  -Protezione da sovracorrente nei sistemi elettrici, transazioni IEEE sull'erogazione di energia