Quadri elettrici media tensione: cosa sono e a cosa servono

I quadri di media tensione, chiamati anche quadri elettrici MT, sono apparecchiature impiegate per la distribuzione dell’energia elettrica in media tensione costituita da sistema trifase da 1kV a 52kV.

Questi quadri sono collocati principalmente nelle cabine di trasformazione primarie, secondarie e presso gli utenti finali. La loro funzione è quella di ricevere, distribuire energia elettrica in media tensione o trasformarla da media a bassa tensione.

Componenti e dispositivi del quadro elettrico MT

Il quadro di media tensione è costituito da vari moduli, come celle o scomparti, ognuna con una funzione specifica. Questo approccio di tipo modulare permette diverse soluzioni personalizzate in base alle specifiche richieste del cliente.

Al suo interno possiamo trovare diverse unità, tra cui l’unità di arrivo linea, l’unità con interruttore generale, l’unità di protezione utenza (come il trasformatore) e l’unità di partenza linea, usata per alimentare, ad esempio, cabine di trasformazione a valle.

Ciascuna unità del quadro di media tensione può ospitare diversi componenti. Tra questi troviamo:

• l’interruttore automatico, che può essere fisso o estraibile, con relè di protezione per rilevare i guasti e comandare l’apertura dell’interruttore;
• il sezionatore di manovra a vuoto o a gas, utilizzato per aprire il circuito trifase di distribuzione e per interrompere eventuali sovracorrenti di guasto;
• il sezionatore di terra per mettere a terra il circuito di distribuzione;
• il sezionatore di manovra sotto carico, che può essere dotato di fusibili come alternativa all’interfaccia dell’interruttore;
• una sezione dedicata alle misure voltmetriche con l’uso di trasformatori voltmetrici (TV).

Inoltre possono essere presenti circuiti ausiliari per la protezione, la segnalazione dei guasti, il monitoraggio e, eventualmente, la contabilizzazione dell’energia.

Norme quadri elettrici MT

I quadri elettrici di media tensione e le relative apparecchiature principali devono essere conformi alle norme di riferimento, tra cui l’IEC 62271-1 per l’applicazione generale e l’IEC/EN 62271-200 come norma di prodotto.

In quest’ultima norma viene definita anche la classificazione della perdita di continuità di servizio delle singola unità del quadro:

• categoria LS2C1 (durante l’ispezione o la manutenzione, il servizio di tutto l’impianto è interrotto);
• categorie LSC2A e LSC2B (durante l’ispezione o la manutenzione, il servizio è interrotto solo per l’unità in oggetti).

Al fine di garantire la sicurezza in caso di archi interni a seguito di un guasto, il quadro di media tensione, conforme alla normativa quadri elettrici MT IEC/EN 62271-200, può essere classificato come IAC AF (resistente all’arco sul frontale), IAC AFL (resistente all’arco sul frontale e laterale) o IAC AFLR (resistente all’arco sul frontale, laterale e posteriore).

Le altre norme CEI quadri elettrici MT considerate per i dispositivi presenti nel quadro includono:

• la norma IEC 62271-102 per il sezionatore di terra;
• l’IEC 62271-100 per gli interruttori;
• l’IEC 60071-2 per il coordinamento dell’isolamento;
• l’IEC 62271-106 per i contattori;
• l’IEC 62271-103 per gli interruttori di manovra-sezionatori;
• l’IEC 60529 per le classi di protezione;
• l’IEEE 693 per i test di qualificazione sismica del quadro.

Applicazioni dei quadri media tensione

I quadri elettrici di media tensione trovano impiego in diversi contesti, come negli impianti di produzione di energia elettrica da fonti solari, eoliche, idroelettriche, geotermiche, ecc.

Inoltre, vengono utilizzati negli impianti di distribuzione elettrica, negli impianti industriali, nei centri commerciali, negli ospedali, negli aeroporti, nel settore navale e nei data center.

Differenza tra quadri elettrici media tensione e quadri elettrici di distribuzione

I quadri elettrici di media tensione e i quadri elettrici di distribuzione sono entrambi fondamentali per la gestione dell’energia elettrica, ma si differenziano per il loro ruolo e la tensione a cui operano. I quadri elettrici di media tensione sono progettati per la distribuzione dell’energia a tensioni medie, generalmente fino a 24kV.
La loro funzione principale è quella di smistare, alimentare, proteggere e, se necessario, monitorare le utenze in media tensione.
I quadri elettrici MT sono progettati con le seguenti priorità:

• Continuità di servizio e affidabilità.
• Sicurezza.
• Costi del ciclo di vita.
• Facilità di integrazione nelle reti e nei sistemi esistenti.

Essi smistano l’energia in diverse linee e forniscono protezione e controllo per garantire un’affidabile distribuzione dell’energia elettrica all’utente finale.

I quadri elettrici MT svolgono un ruolo vitale nel garantire un’efficiente e sicura gestione dell’energia elettrica.

Evoluzione dei quadri elettrici con la tecnologia

Fino alla fine degli anni ’90, i quadri di media tensione (MT) presenti nelle cabine degli utenti avevano principalmente il compito di smistare e proteggere le linee e i trasformatori di cabina. Solo i quadri situati nelle grandi centrali elettriche e nelle cabine primarie dei distributori disponevano di sistemi di controllo e monitoraggio.

Tuttavia, con la diffusione capillare sul territorio nazionale di punti di generazione elettrica, soprattutto fotovoltaica, è diventato necessario distribuire anche apparecchiature di controllo e monitoraggio sui quadri di media tensione delle cabine degli utenti finali. Inoltre, le nuove tecnologie basate sull’applicazione dell’Internet delle cose (IoT) e al concetto di Industria 4.0, che prevede la condivisione delle informazioni in campo su reti informatiche, hanno consentito agli utenti che ne dispongono di rendere i loro sistemi più efficienti e produttivi. Ciò ha permesso loro di analizzare la qualità della fornitura di energia elettrica, individuare sprechi energetici e prevenire guasti agli impianti.

Le tecnologie di comunicazioni utilizzate nei quadri elettrici MT

Attraverso l’utilizzo di sensori sul campo o all’interno del quadro di media tensione (ad esempio, sensori di temperatura, umidità, relè di protezione per linee e trasformatori, analizzatori di rete e contatori di energia elettrica), che sono predisposti per l’interconnessione, è possibile creare una rete di informazioni per la gestione dei dati. L’architettura di questa rete può essere configurata in diversi modi.

Ad esempio, è possibile collegare i vari dispositivi utilizzando porte seriali RS485 con protocollo di comunicazione Modbus RTU, oppure attraverso porte Ethernet con protocollo Modbus TCP/IP verso dispositivi RTU, switch Ethernet o hub/Gateway per consentire un controllo remoto tramite un sistema di monitoraggio e supervisione.

Opzioni di configurazione flessibili per i quadri MT offerti da IEI

I quadri MT che IEI offre possono essere forniti singolarmente o come parte di un sistema completo (ad esempio, l’allestimento di una cabina di ricezione e/o trasformazione) o inclusi in cabine container a noleggio, possono essere configurati per offrire tutte le funzioni descritte finora.