Un protettore di rete è un dispositivo che monitora il flusso di energia elettrica tra sistemi di alimentazione interconnessi, scollegandolo automaticamente se l’alimentazione inizia a fluire nella direzione inversa. È un dispositivo di protezione che viene utilizzato nelle reti grid e spot per impedire il flusso all’indietro di energia elettrica dalla rete secondaria. I relè di protezione della rete sono costituiti da interruttori automatici, configurazioni di relè e meccanismi di alloggiamento. Sono principalmente utilizzati nelle reti di distribuzione dell’energia sotterranee per fornire energia in modo affidabile in aree di carico di popolazione ad alta densità. Queste aree possono essere siti industriali, grandi edifici o persino sezioni di una città.
Le reti secondarie di distribuzione dell’energia contengono tipicamente reti interlacciate la cui alimentazione è fornita da un minimo di due o più fonti di energia. È strutturato in questo modo per consentire alla rete di distribuzione di energia di funzionare ininterrottamente anche in caso di perdita di una fonte di alimentazione. Ogni fonte di alimentazione contiene un interruttore, un bus multifase e un trasformatore. Il protettore di rete collega il bus di alimentazione multifase alla rete e si trova generalmente in meccanismi di custodia a prova di polvere. Le custodie sono anche a prova di umidità a causa della posizione dei dispositivi; si trovano per lo più in passaggi sotterranei nelle grandi aree urbane.
Il meccanismo dell’alloggiamento protegge il relè e l’interruttore dall’esposizione agli elementi e dalle manomissioni, prevenendo infine che si danneggino. L’interruttore ha contatti che commutano tra le posizioni aperta e chiusa. Il relè funge da cervello del dispositivo e monitora le correnti di linea, il trasformatore e le tensioni di rete con l’aiuto di sensori. L’alimentazione scorre attraverso il protettore di rete quando i contatti principali al suo interno sono chiusi. Se il relè rileva un flusso inverso di alimentazione o una situazione di sovracorrente, esegue algoritmi per avviare l’intervento dell’interruttore e fa scattare il sistema.
Anche se può sembrare così, il protettore di rete non protegge la rete secondaria ma impedisce che l’alimentazione fluisca da essa alla rete primaria. Mantiene la dipendenza e la stabilità del sistema secondario. I relè rilevano guasti nell’alimentatore primario e l’interruttore automatico si apre per scollegare l’alimentatore primario dalla rete secondaria. Ciò avviene perché il cavo primario è collegato alla rete secondaria tramite il trasformatore di rete. Se la potenza viene lasciata fluire al contrario, eccita l’alimentatore primario attraverso il processo di induzione magnetica.
Questa è una situazione pericolosa perché il guasto continuerà ad essere alimentato attraverso l’alimentazione fornita dalla rete secondaria. Il relè nel protettore di rete rileva l’alimentazione a flusso inverso e fa scattare il sistema per impedirlo. Se esiste un guasto nella rete secondaria, il relè non scatta e il guasto continuerà ad essere alimentato dalla rete primaria. In tali casi, le reti si affidano a limitatori di cavo per agire come fusibili, fondendosi per scollegare il guasto secondario. A volte, i cavi possono bruciare in modo chiaro e il guasto viene isolato. Questo può essere pericoloso perché il cavo potrebbe non bruciarsi e la rete secondaria potrebbe danneggiarsi a causa di un sovraccarico eccessivo a lungo termine.
I relè di controllo sono dotati di richiuditori che chiudono l’interruttore automatico dopo che è stato attivato e il guasto è stato eliminato. I primi protettori di rete erano sistemi elettromeccanici, mentre quelli più moderni sono interamente elettronici. I protettori di rete elettronici calcolano il flusso di potenza o utilizzano correnti e tensioni di sequenza per prendere decisioni di intervento. I relè digitali basati sulla sequenza sono persino in grado di misurare i flussi di potenza e possono comunicare questi dati a stazioni remote.