Il quadro elettrico (noto anche come quadro metallico o apparecchiatura di distribuzione assemblata) è un sistema elettrico integrato composto principalmente da interruttori automatici e relativi dispositivi di controllo.
Combina componenti come interruttori automatici, sezionatori di carico, sezionatori, fusibili, trasformatori di misura, dispositivi di protezione da sovratensione, sbarre collettrici e sistemi di isolamento all'interno di un involucro metallico.
Tali componenti vengono assemblati secondo uno schema elettrico unifilare definito, formando un'unità di distribuzione standardizzata e modulare.
Le principali funzioni del quadro includono:
I quadri di bassa tensione vengono generalmente utilizzati nelle reti di distribuzione fino a 1000 V CA, mentre i quadri di media tensione vengono applicati in sistemi che vanno da 3,6 kV a 40,5 kV.
I quadri possono essere classificati in base al livello di tensione, alla tecnologia di isolamento, alla progettazione strutturale e alla funzione dell'applicazione.
| Aspetto | Quadri di bassa tensione | Quadri di media tensione |
| Intervallo di tensione | ≤1000 V | 3,6 kV-40,5 KV |
| Compito primario | Distribuzione e controllo (terminale) | Ricezione e protezione (linea principale) |
| Componente principale | Interruttore automatico scatolato (MCCB), interruttore automatico in aria (ACB) | Interruttore automatico sottovuoto (VCB), interruttore automatico SF₆ |
| Modelli tipici | GGD,GCK,GCS,MNS | KYN28,XGN,C-GIS |
| Attenzione alla sicurezza | Protezione contro gli urti, arco elettrico | Rigoroso interblocco a cinque misure di prevenzione, controllo della distanza di isolamento |
Utilizza l'aria come mezzo isolante primario. Presenta una struttura matura, una facile manutenzione ed è ampiamente utilizzato nei sistemi di distribuzione tradizionali. Esempi tipici includono armadi di bassa tensione e sistemi di commutazione con involucro metallico di media tensione.
Racchiude tutti i componenti ad alta tensione all'interno di un compartimento sigillato riempito con SF₆, azoto o aria secca. Offre eccellenti prestazioni di isolamento, struttura compatta e forte adattabilità ambientale.
Utilizza la resina epossidica per incapsulare i componenti sotto tensione, fornendo una forte resistenza agli ambienti difficili come umidità, polvere e inquinamento.
Tutti i componenti sono fissati all'interno del mobile. Presenta una struttura semplice e un design conveniente, comunemente utilizzato nei sistemi di distribuzione standard.
L'interruttore o unità funzionale è installato su un carrello mobile, consentendo una facile manutenzione e sostituzione. Questa struttura migliora la modularità e la flessibilità operativa. Un tipico esempio è il quadro di media tensione montato centralmente.
Le unità principali ad anello sono sistemi di distribuzione compatti progettati per l'alimentazione di reti ad anello. Utilizzano interruttori-sezionatori combinati con protezione con fusibili per controllare e isolare i guasti.
Le RMU sono ampiamente utilizzate nelle reti di distribuzione urbana, nelle comunità residenziali, negli edifici commerciali e negli impianti industriali. Sono disponibili in design con isolamento in aria e in gas, offrendo dimensioni compatte, funzionamento semplice e prestazioni affidabili.
Il quadro montato centralmente è un sistema di distribuzione di media tensione estraibile rivestito in metallo, generalmente utilizzato a 3,6 kV–12 kV.
La sua struttura è divisa in tre scomparti:
Questo design migliora la sicurezza e l'isolamento tra le unità funzionali. È ampiamente utilizzato nelle centrali elettriche, negli impianti industriali, nelle sottostazioni e per l'avviamento di motori ad alta tensione. Supporta inoltre funzioni di protezione interbloccate per garantire il funzionamento sicuro del sistema.
I quadri isolati in gas racchiudono tutti i componenti elettrici all'interno di un involucro metallico sigillato riempito di gas isolante.
È altamente resistente agli influssi ambientali come umidità, polvere, inquinamento e atmosfere corrosive. È ampiamente utilizzato nel trasporto ferroviario urbano, negli impianti petrolchimici, nella metallurgia e nelle regioni ad alta quota.
Rispetto ai sistemi isolati in aria, C-GIS è più compatto, richiede uno spazio di installazione notevolmente inferiore e offre una lunga durata con requisiti di manutenzione minimi.
I quadri sono ampiamente utilizzati in:
Le RMU sono comunemente utilizzate nelle reti di distribuzione e nelle sottostazioni compatte. I quadri montati centralmente vengono applicati principalmente nei sistemi di controllo di media tensione e di avviamento dei motori. I quadri isolati in gas sono preferiti in ambienti difficili con limitazioni di spazio.
| Scenario | Tipo di armadio adatto | Uso tipico |
| Centrali elettriche, grandi sottostazioni | Montaggio centrale (KYN28), quadri di media tensione | Consegna del generatore, ricezione del trasformatore principale |
| Parchi industriali,imprese di medie dimensioni | Montato centralmente, RMU | Distribuzione, ricezione di energia |
| Aree residenziali urbane, grattacieli | RMU,armadi di distribuzione BT | Alimentazione di rete ad anello, distribuzione finale |
| Aree ad alta quota, umide e inquinate | C-GIS | Distribuzione in ambienti difficili |
| Minerario, petrolchimico, trasporto ferroviario | C-GIS | Alimentazione in condizioni gravose |
| Edifici commerciali, ospedali, data center | Quadri BT (GCK/GCS/MNS) | Illuminazione, HVAC, distribuzione delle apparecchiature |
La scelta del quadro giusto richiede la valutazione di diversi fattori chiave:
È necessario considerare il livello di tensione, la capacità di corrente, la frequenza e le caratteristiche del carico per garantire un funzionamento stabile e sicuro.
Temperatura, umidità, altitudine, livello sismico e grado di inquinamento influiscono direttamente sulle prestazioni di isolamento e sulla durata delle apparecchiature.
La corrente nominale di breve durata e il potere di interruzione devono corrispondere ai livelli di guasto del sistema. I sistemi a media tensione utilizzano in genere una valutazione di 3 secondi, mentre i sistemi a bassa tensione utilizzano spesso una valutazione di 1 secondo.
Diversi tipi di carico richiedono configurazioni diverse, come pannelli con interruttori automatici o sistemi di sezionamento del carico.
Le nuove installazioni utilizzano in genere sistemi moderni e ad alta efficienza, mentre i progetti di retrofit possono seguire configurazioni esistenti.
La progettazione delle apparecchiature dovrebbe consentire una facile manutenzione, con elevate prestazioni anticorrosione e antinquinamento.
Una sottostazione prefabbricata integra quadri ad alta tensione, trasformatori, quadri a bassa tensione e sistemi di controllo in un involucro compatto.
Comprende quadri di media tensione come i sistemi KYN28A-12 o RMU, dotati di relè di protezione e sistemi di comunicazione.
Utilizza tipicamente trasformatori a bagno d'olio o a secco con basse perdite e alta efficienza.
Utilizza sistemi di quadri a bassa tensione di tipo estraibile per una facile manutenzione e una distribuzione affidabile dell'energia.