La nuova generazione di quadri intelligenti di media tensione

Jul 15, 2023

La visione originale dell’Industrial Internet of Things (IIoT) prevedeva che asset intelligenti comunicassero il proprio stato e le proprie condizioni ad applicazioni software centralizzate che avrebbero aggregato, eseguito analisi, identificato i rischi e diretto in modo intelligente l’azione umana. Uno dei problemi principali di questa visione è che i capitali patrimoniali esistenti non erano “intelligenti”. Per ottenere dati sulle condizioni delle apparecchiature era necessario aggiungere nuovi sensori alla risorsa o ricavare i dati dei sensori (se esistenti) dai sistemi di automazione installati.

Pertanto, gran parte del lavoro iniziale nell’area IIoT si è concentrato sulle “grandi macchine che girano”; apparecchiature rotanti ad alta intensità di capitale, come motori di grandi dimensioni, motori, generatori, turbine, compressori, ecc. Queste apparecchiature erano solitamente già dotate di strumentazione per il monitoraggio delle condizioni o potevano essere adattate con relativa facilità, rendendo disponibili questi dati critici. Ma quando si trattava di asset passivi o non rotanti (come i quadri elettrici), il modello IIoT si adattava bene. Anche se tali apparecchiature potevano essere assolutamente cruciali per una fabbrica, un impianto, un aeroporto o un data center, rimanevano in gran parte non monitorate e invisibili.

Oggi, una nuova generazione di quadri incorpora molte più capacità di rilevamento e include connettività integrata che facilita applicazioni di livello superiore per controllo avanzato, aggregazione di dati e analisi.

Nel recente passato alcuni quadri MT sono dotati di funzionalità di rilevamento (principalmente per temperature e correnti). Ciò che rende nuovi e diversi i prodotti più recenti è l'elevato livello di rilevamento integrato nell'apparecchiatura e le ragioni di questo rilevamento aggiuntivo. Il rilevamento aggiuntivo è complementare ai controlli del quadro. I nuovi sensori effettuano misurazioni che sono indicatori dei componenti critici e delle condizioni e dell'affidabilità complessive del quadro. Il nuovo rilevamento è specificamente mirato a fornire indicatori di prestazione delle proprietà meccaniche ed elettriche. Inoltre, queste misurazioni vengono effettuate non solo durante la manutenzione ma in continuo e ad ogni intervento del quadro.

La tabella qui accanto fornisce un elenco di alcune delle misurazioni disponibili nei progetti di apparecchiature più recenti. Ma un paio di esempi illustreranno meglio il potenziale valore fornito da questa nuova ricchezza di informazioni.

Innanzitutto, in qualsiasi quadro elettrico, i componenti della catena di sgancio sono i più critici. Questi svolgono la funzione protettiva. Nei quadri MT, questa catena è costituita da una bobina di sgancio, che a sua volta attiva un meccanismo. Il meccanismo apre meccanicamente i contatti dell'ampolla sotto vuoto, che interrompono il flusso di corrente ed estinguono qualsiasi arco elettrico. Anche se la funzione di sgancio viene attivata da un guasto elettrico solo una volta durante i circa 40 anni di vita del quadro, il corretto funzionamento in quel singolo momento è della massima importanza. Il problema con i quadri esistenti è che mentre alcune misurazioni elettriche erano disponibili in modo continuo, le prestazioni dei componenti meccanici critici della catena di sgancio venivano misurate solo durante la manutenzione programmata (se poi). I dati necessari per valutare le prestazioni complessive del quadro non erano disponibili in altro modo se non attraverso la manutenzione e i test offline.

Al contrario, le apparecchiature più moderne misurano la velocità del meccanismo di sgancio ad ogni manovra, indipendentemente dal fatto che la manovra sia pianificata o protettiva. A livello locale queste informazioni forniscono un’indicazione sullo stato di salute del meccanismo. Ma le stesse informazioni possono essere storicizzate e aggregate per consentire trend, valutazione delle condizioni, diagnosi e manutenzione predittiva più conclusivi.

Un secondo esempio di nuovo rilevamento è la misurazione del gap di erosione dei contatti dell'ampolla in vuoto. Nel corso del tempo e di molteplici operazioni ad alta corrente, questi contatti possono erodersi leggermente. Ma date le elevate correnti e potenze coinvolte, anche piccoli livelli di erosione (meno di 1 mm) possono essere piuttosto significativi. Ora le apparecchiature possono misurare la posizione del meccanismo, l'allineamento e l'erosione dei contatti dell'interruttore. Ancora una volta, si tratta di informazioni sulla condizione dell'interruttore che sarebbero disponibili solo durante la manutenzione offline per i quadri convenzionali. Le misurazioni vengono effettuate dopo ogni operazione, fornendo un'indicazione misurata e validata dello stato del quadro.