Facciamo in questo articolo un approfondimento dedicato ad alcuni componenti della cabina elettrica di trasformazione MT/BT: i relè di protezione e i trasformatori di protezione. Tali dispositivi, sono elementi essenziali per il corretto funzionamento dell’impianto e la sicurezza degli operatori.

Parlando semplicemente di “protezioni”, iniziamo a parlare delle tre tipologie di costruzione:

• Protezioni Elettromeccaniche: basate su componenti meccanici in movimento, come relè a induzione e relè a disco rotante. Questi dispositivi offrono un’elevata robustezza e affidabilità, ma hanno tempi di intervento relativamente lunghi rispetto alle tecnologie più moderne.
• Protezioni Statiche o elettroniche: utilizzano componenti elettronici come transistor e amplificatori operazionali per elaborare i segnali di protezione. Offrono una maggiore precisione e tempi di risposta più rapidi rispetto alle protezioni elettromeccaniche.
• Protezioni a Microprocessore: basate su sistemi digitali programmabili, permettono un’elevata flessibilità e funzioni avanzate di diagnostica e comunicazione. Sono le più moderne e consentono di integrare più funzioni di protezione in un unico dispositivo.

Attualmente, nella media tensione, si impiegano protezioni soprattutto statiche e a microprocessore

Una seconda divisione delle protezioni è quella tra:

• Inserzione diretta: le protezioni sono collegate direttamente ai circuiti elettrici e misurano direttamente le grandezze elettriche come corrente e tensione senza l’uso di trasformatori di misura.
• Inserzione indiretta: le protezioni ricevono i segnali di misura attraverso trasformatori di corrente (TA) e trasformatori di tensione (TV), permettendo una separazione galvanica e una maggiore sicurezza per gli operatori.

L’uso dell’inserzione indiretta è prevalente nelle cabine di trasformazione MT/BT, poiché permette di proteggere meglio le apparecchiature e ridurre il rischio di interventi errati dovuti a sovraccarichi momentanei o disturbi elettrici.

Al contrario, le protezioni dirette, sono oggi in disuso perchè meno precise e poco adatte per realizzare la selettività con altre protezioni

Le protezioni ad inserzione indiretta, sono a loro volta divise in:

• Protezioni senza alimentazione ausiliaria: queste protezioni operano direttamente con l’energia ricavata dal circuito protetto, evitando la necessità di un’alimentazione esterna. Sono affidabili in situazioni di emergenza, ma hanno funzionalità limitate rispetto ai sistemi con alimentazione ausiliaria.
• Protezioni con alimentazione ausiliaria: richiedono una fonte di alimentazione esterna per il funzionamento e permettono l’implementazione di logiche di protezione più sofisticate, come la comunicazione con sistemi di supervisione e l’archiviazione dei dati di guasto.

L’alimentazione ausiliaria delle protezioni in cabina è garantita quasi sempre da un piccolo UPS

Le protezioni in genere utilizzate in cabina in media tensione sono:

• Dispositivo termico di protezione (26): monitora la temperatura dei trasformatori e interviene in caso di surriscaldamento per prevenire danni e guasti.
• Relè di minima tensione (27): rileva situazioni di tensione troppo bassa, proteggendo le apparecchiature da sottotensioni che potrebbero compromettere il funzionamento degli impianti.
• Relè di massima corrente a tempo inverso (51): protegge l’impianto da sovraccarichi e cortocircuiti regolando il tempo di intervento in base all’entità della corrente misurata.
• Relè di massima corrente istantaneo (50) e ritardato (51): il relè istantaneo interviene immediatamente in caso di sovracorrente elevata, mentre il relè ritardato permette di filtrare sovraccarichi temporanei evitando interventi indesiderati.
• Relè di massima corrente omopolare ritardato (51N): rileva guasti a terra monitorando la corrente omopolare, intervenendo con un ritardo impostato per evitare disservizi inutili.
• Relè direzionale di massima corrente (67N): identifica la direzione del guasto rispetto al punto di installazione, evitando interventi errati su linee in parallelo.
• Relè di richiusura in corrente alternata (79): gestisce il ripristino automatico dell’alimentazione in caso di interruzioni temporanee, riducendo i tempi di fuori servizio.

I numeri tra parentesi corrispondono alle designazioni standardizzate della norma ANSI/IEEE, che identificano univocamente i tipi di protezione e la loro funzione all’interno di un impianto elettrico.

La CEI 78-17 stabilisce una manutenzione annuale dedicata sia ai relè che ai TA e TV (clicca qui per accedere all’area download e scaricare a pagina 2 le rispettive schede di manutenzione)

La CEI 0-16 richiede invece l’effettuazione di apposite prove tramite la cassetta prova relè (la prassi suggerisce di effettuarle ogni 3-5 anni in base al tipo di impianto e alle condizioni operative)

Riassumento:

I relè di protezione monitorano la rete elettrica tramite i trasformatori di corrente (TA) e i trasformatori di tensione (TV), rilevando eventuali anomalie o guasti. In caso di problemi, i relè inviano segnali ai cinematismi degli interruttori per interrompere il circuito e prevenire danni alle apparecchiature o rischi per gli operatori