Nelle applicazioni elettriche navali e offshore la crescita delle potenze installate e la progressiva integrazione di reti di natura diversa rendono la gestione delle correnti di corto circuito un tema sempre più critico. Il dimensionamento tradizionale dei quadri elettrici fatica a tenere il passo. Le prestazioni richieste superano spesso quanto disponibile sul mercato, e quando non è un problema tecnico, lo diventa economico.
Shore Connection e retrofit navale
Un caso concreto e ricorrente riguarda il retrofit degli impianti di Shore Connection a bordo nave. Durante la connessione alla rete di banchina, generazione di bordo e rete elettrica terrestre coesistono temporaneamente sullo stesso sistema. Questo determina un incremento della potenza di corto circuito disponibile, che può portare i livelli di corrente di guasto oltre i valori per cui il quadro originale era stato progettato, superando la portata massima delle apparecchiature esistenti.
Nelle installazioni navali è inoltre frequente trovare quadri principali dimensionati per 31,5 kA o 40 kA che alimentano una distribuzione secondaria con componenti certificati fino a 20 kA. In assenza di misure correttive, quelle apparecchiature si trovano esposte a sollecitazioni fuori specifica.
Reattanze limitatrici
Per contenere questo problema si ricorre alle reattanze limitatrici, che aumentano l’impedenza del circuito a valle riducendo sia il valore efficace della corrente di corto circuito sia il picco dinamico. Ne conseguono sollecitazioni termiche ed elettrodinamiche inferiori su sbarre e apparecchi di manovra e interruzione, e la possibilità di utilizzare componentistica standard anche in reti con elevate potenze di corto circuito disponibili.
Nei retrofit navali questa soluzione ha un vantaggio pratico rilevante. Non richiede la rimozione dei quadri esistenti, non dipende dalla disponibilità di aperture nello scafo. E si installa in tempi compatibili con i fermi impianto molto stretti tipici di questo settore.
Va però considerato che la reattanza è un componente passivo sempre in circuito, e introduce perdite per dissipazione continua anche in assenza di guasto. In applicazioni con carichi importanti questo aspetto va valutato attentamente già in fase di progetto.
Fault Current Limiter
In applicazioni ancora più spinte, come piattaforme offshore o impianti industriali con centinaia di MW installati, i valori prospettici di corrente di guasto possono superare ampiamente le capacità standard degli interruttori di media tensione disponibili sul mercato, tipicamente limitati a 50 kA. Oltre quella soglia, realizzare un quadro adeguato richiede strutture portanti rinforzate, supporti di ammarro più robusti, conduttori di sezione elevata e apparecchiature speciali, con impatti significativi su costi, ingombri e complessità costruttiva.
In questi scenari trovano applicazione i dispositivi Fault Current Limiter, sistemi ultrarapidi che intercettano e limitano la corrente di corto circuito prima che raggiunga il valore di picco teorico. Il principio di funzionamento si basa sull’innesco di una piccola carica esplosiva interna al dispositivo, che interrompe il circuito di guasto entro pochi millisecondi dalla rilevazione. La corrente viene bloccata durante la rampa di salita, prima di raggiungere valori critici.
Oltre a limitare gli effetti elettrodinamici, il dispositivo FCL riduce le sollecitazioni termiche, alleggerisce il duty di interruzione degli interruttori e permette di contenere dimensioni e caratteristiche strutturali del quadro. In condizioni normali di esercizio si comporta come un conduttore di impedenza trascurabile, senza alcuna penalizzazione sul funzionamento dell’impianto.
Reattanze e FCL in combinazione
Le due tecnologie rispondono a esigenze diverse e si prestano a essere usate insieme. La reattanza è adatta a contenere i livelli di guasto in reti di media complessità e nei contesti retrofit dove interventi strutturali sono impraticabili. Il FCL entra in gioco quando i livelli di corto circuito superano le soglie gestibili con componenti standard e realizzare un quadro speciale non è economicamente sostenibile.
La loro combinazione consente di mantenere l’intera catena impiantistica entro limiti compatibili con apparecchiature di serie, con benefici diretti su costi, tempi di fornitura e manutenzione. Nel settore navale, offshore e industriale è oggi una delle strategie più efficaci per garantire affidabilità, sicurezza e ottimizzazione degli investimenti nei sistemi elettrici ad alta potenza.