I gruppi di quadri ad alta- tensione sono apparecchiature fornite come set completi dal produttore e assemblati in-luogo per formare un sistema di distribuzione dell'energia ad alta-tensione. Questo sistema segmenta il circuito elettrico principale in più unità distinte; all'interno di ciascuna unità, componenti quali interruttori automatici, sezionatori, trasformatori di misura, nonché dispositivi di protezione, controllo e misurazione, sono montati centralmente all'interno di un unico armadio integrato. È possibile combinare più quadri elettrici di questo tipo per costruire sistemi completi di distribuzione dell'energia per centrali elettriche e sottostazioni. La progettazione del prodotto mira a garantire il funzionamento sicuro, affidabile ed efficiente dell'apparecchiatura. La sua progettazione richiede una considerazione completa di fattori tra cui prestazioni elettriche, struttura meccanica, protezione della sicurezza e adattabilità ambientale. Tra queste considerazioni, la funzione di interblocco "Cinque Prevenzioni" rappresenta una misura fondamentale per salvaguardare sia le apparecchiature che il personale, prevenendo efficacemente errori operativi.
Un quadro di alta-tensione è generalmente costituito da diversi scomparti principali: lo scomparto sbarre, lo scomparto interruttore, lo scomparto relè e lo scomparto cavi. La cella sbarre ha la funzione di aggregare e distribuire l'energia elettrica; nella cella interruttore sono alloggiati i principali dispositivi di manovra; il vano cavi facilita il collegamento dei cavi in uscita; e lo scomparto relè ospita le apparecchiature di protezione e controllo.
Le "Cinque Prevenzioni" associate ai quadri di comando ad alta-tensione includono: impedire l'apertura o la chiusura dei sezionatori (o delle spine isolanti) mentre sono sotto carico; impedire l'apertura o la chiusura accidentale degli interruttori automatici; impedire la chiusura di un interruttore mentre l'interruttore di terra è in posizione chiusa; impedire la chiusura accidentale di un interruttore di messa a terra mentre il circuito è sotto tensione; e impedire l'ingresso accidentale in un compartimento sotto tensione.
I meccanismi di interblocco delle "Cinque Prevenzioni" possono essere ampiamente classificati in tre tipi: sistemi meccanici, elettrici e integrati. Questi meccanismi vengono implementati principalmente tramite interblocchi meccanici obbligatori-o, in alternativa, sistemi di bloccaggio elettromagnetici-che coordinano il funzionamento dell'interruttore automatico, dei sezionatori, degli interruttori di messa a terra e degli sportelli dell'armadio. Nello specifico, per gli interruttori automatici di tipo estraibile-, le caratteristiche di interblocco delle "Cinque Prevenzioni" includono: consentire l'inserimento o la rimozione delle spine secondarie solo quando il carrello dell'interruttore è posizionato nella posizione di "prova"; impedire l'estrazione del carrello interruttore dalla posizione di "lavoro" una volta chiuso l'interruttore; bloccare il carrello dell'interruttore per impedirne l'ingresso nella posizione di "lavoro" ogni volta che l'interruttore di terra è chiuso; interblocco dell'interruttore di terra con la piastra di copertura del vano cavi per garantire che la porta dell'armadio possa essere aperta solo dopo che il circuito è stato adeguatamente messo a terra; e utilizzando otturatori automatici per isolare meccanicamente l'interruttore automatico estraibile-dai contatti stazionari della sezione sbarre sotto tensione.
Le normali condizioni operative per i set completi di quadri ad alta-tensione includono tipicamente: un limite superiore per la temperatura ambiente generalmente non superiore a 40 gradi e un limite inferiore generalmente a -5 gradi (che può estendersi fino a -15 gradi nelle regioni molto fredde); un'altitudine generalmente non superiore a 1000 metri; un'umidità ambientale media giornaliera non superiore al 95% e una media mensile non superiore al 90%; un'intensità sismica non superiore a magnitudo 8; e installazione in luoghi esenti da rischi di incendio, rischio di esplosione, grave inquinamento, corrosione chimica o vibrazioni intense.
I componenti elettrici primari alloggiati all'interno del quadro elettrico includono principalmente: interruttori automatici ad alta-tensione (come quelli in vuoto o SF6), sezionatori, trasformatori di corrente (TA), trasformatori di tensione (PT), sezionatori di terra, scaricatori di sovratensione, fusibili ad alta-tensione, interruttori di carico e dispositivi simili. I componenti secondari (apparecchiature ausiliarie) all'interno dell'armadio vengono utilizzati principalmente per il monitoraggio, il controllo, la misurazione e la protezione; esempi comuni includono: relè, contatori di energia, amperometri, voltmetri, wattmetri, dispositivi di protezione integrati basati su microprocessore-, spie di segnalazione, pulsanti, fusibili e simili.
Le procedure operative per i set completi di quadri ad alta-tensione comprendono principalmente le operazioni di accensione-(eccitazione) e di spegnimento-spegnimento (manutenzione). I passaggi generali per un'operazione di accensione-sono i seguenti: verificare che il sezionatore di terra sia aperto → spingere l'unità estraibile (carrello) in posizione di prova e collegare le spine secondarie → spingere l'unità estraibile in posizione di servizio → chiudere l'interruttore. I passaggi generali per un'operazione di spegnimento (manutenzione)- sono i seguenti: aprire l'interruttore → ritirare l'unità in posizione di prova → scollegare le spine secondarie → estrarre completamente l'unità dall'armadio → chiudere il sezionatore di terra.
La progettazione di gruppi completi di quadri ad alta tensione- presenta in genere le seguenti caratteristiche: le apparecchiature elettriche sono alloggiate all'interno di un involucro metallico, risultando in una struttura compatta e con un ingombro ridotto; le unità vengono sottoposte ad assemblaggio integrato in fabbrica, riducendo al minimo-il carico di lavoro di installazione in loco e accorciando il ciclo di costruzione complessivo; e offrono un'elevata affidabilità operativa combinata con una manutenzione conveniente.
