Sezionatore elettronico montato su palo con isolamento in aria: progettazione autoalimentata rispetto all'alimentazione esterna da PT

Nell'applicazione dei sezionatori elettronici montati su palo isolati in aria, i progetti autoalimentati (tipicamente raccolta di energia da TA + supercondensatore/batteria al litio) e l'alimentazione esterna tramite TV (trasformatore di tensione) rappresentano due approcci di alimentazione fondamentalmente diversi.

La logica principale di un sezionatore elettronico è "contare le occorrenze di corrente di guasto ed eseguire l'isolamento aperto durante la zona morta dopo l'intervento dell'interruttore/riaccoppiatore a monte." Poiché questo tipo di interruttore non ha bisogno di interrompere le correnti di corto circuito, il suo meccanismo operativo è tipicamente leggero (ad esempio, azionatore magnetico permanente o meccanismo a molla a bassa potenza), rendendo i progetti autoalimentati tecnicamente altamente fattibili.

Di seguito è riportata una panoramica comparativa multidimensionale completa dei due approcci:

1. Confronto dei principi di funzionamento

• Progetto Autoalimentato: Utilizza un TA (trasformatore di corrente) integrato nel corpo dell'interruttore per raccogliere energia dalla corrente di carico della linea, oppure impiega la divisione di tensione capacitiva per l'estrazione di potenza. Durante il normale funzionamento, carica i supercondensatori interni o le batterie al litio di backup; quando la linea è disalimentata, l'energia immagazzinata mantiene il funzionamento del controller ed esegue il comando di apertura.

• Alimentazione Esterna tramite TV: Prevede la sospensione di uno o due trasformatori di tensione elettromagnetici (TV) sul palo, riducendo l'alta tensione di 10kV/35kV a 110V/220V CA per alimentare il controller, il modulo di comunicazione e il motore, oltre a mantenere in carica di flottaggio le batterie di backup. Un'alternativa è il TV capacitivo (trasformatore di tensione elettronico), che utilizza principi non elettromagnetici ed elimina i rischi di ferroresonanza, sebbene a un costo superiore.

Rockwill Serie RDK Sezionatore Elettronico SF6 Montato su Palo Trifase

2. Confronto Approfondito Multidimensionale

Stabilità dell'Alimentazione e Adattabilità alle Condizioni Operative

• TV Esterno (Vincitore): Finché la linea è alimentata (tensione presente), può fornire continuamente centinaia di watt di potenza, completamente indipendente dall'entità della corrente di carico della linea. L'abbondante alimentazione supporta frequenti operazioni di chiusura motorizzate, terminali FTU pesanti e comunicazione in tempo reale 5G/4G ad alta potenza.

• Autoalimentato (Limitato): Soffre di "zone morte di raccolta di energia". Con la raccolta tramite TA, quando la linea è a carico molto basso (ad esempio, corrente di carico inferiore a 5A–10A), l'energia raccolta potrebbe essere insufficiente per sostenere il consumo di energia del sistema, potenzialmente scaricando le batterie interne nel tempo. Se si utilizza la raccolta di micro-energia di sequenza zero/di fase, l'uscita è spesso di soli pochi watt. In caso di interruzioni prolungate, i dispositivi potrebbero "andare offline" a causa dell'esaurimento della batteria. Tuttavia, l'ottimizzazione del consumo energetico varia significativamente tra i prodotti—alcuni progetti a basso consumo possono funzionare in modo affidabile anche a correnti inferiori.

Dimensioni, Peso e Installazione

• Autoalimentato (Vincitore Assoluto): Altamente integrato: vera "fusione primaria-secondaria". Il corpo dell'interruttore è pulito e compatto, non richiede il montaggio aggiuntivo di pesanti TV (un singolo TV immerso in olio o in resina epossidica pesa tipicamente 30–50 kg). L'installazione è plug-and-play, riducendo significativamente il carico sul palo e risparmiando spazio di montaggio.

• TV Esterno (Ingombrante): Richiede l'installazione separata del TV e della staffa, con cablaggio lato alta tensione; il lato secondario richiede connettori aeronautici e lunghi cavi di controllo per collegarsi al controller. Ciò si traduce in cime dei pali affollate, difficoltà di costruzione raddoppiata e tempi di lavoro in quota prolungati.

Sicurezza e Rischi di Guasti di Isolamento

• Autoalimentato (Vincitore): Gli interruttori isolati in aria sono intrinsecamente progettati per la compatibilità ambientale e il funzionamento senza manutenzione. L'eliminazione del TV esterno rimuove un potenziale punto di rottura dell'isolamento ad alta tensione.

• TV Esterno (Rischio Più Elevato): Nei sistemi a neutro isolato (comuni nelle reti di distribuzione), i TV elettromagnetici sono soggetti a ferroresonanza, portando al bruciamento del TV o al frequente intervento dei fusibili lato primario. Inoltre, l'isolamento esterno del TV può invecchiare e perdere corrente sotto una prolungata esposizione all'aperto a sole e pioggia. I TV capacitivi eliminano i rischi di risonanza ma sono più costosi e i loro componenti elettronici sono meno tolleranti agli ambienti ostili rispetto ai progetti elettromagnetici.

Costi di Approvvigionamento e Manutenzione

• Autoalimentato (Costo iniziale inferiore, potenzialmente più alto in seguito): Elimina le costose apparecchiature TV ad alta tensione e i materiali di consumo per l'installazione, risultando in costi iniziali di approvvigionamento e costruzione inferiori. Tuttavia, le batterie al litio potrebbero avere una durata più breve sotto le estreme variazioni di temperatura esterna (tipicamente 5–8 anni), potenzialmente comportando costi di sostituzione in seguito. Questo problema è sempre più affrontato utilizzando supercondensatori con una durata superiore a 10 anni.

• TV Esterno (Costo iniziale più alto, inferiore in seguito): Costi hardware iniziali più elevati, ma i TV stessi hanno una vita utile molto lunga (15–20 anni) e le batterie rimangono in buone condizioni di carica di flottaggio da parte dell'utility, risultando in una migliore prestazione a lungo termine senza manutenzione dell'architettura di alimentazione complessiva.

Considerazioni speciali per la logica di "sezionamento"

Come notato in precedenza, l'azione principale del sezionatore (isolamento del guasto) si verifica durante il periodo morto successivo all'intervento del richiusore a monte.

• Ciò significa che, nel preciso momento in cui deve intervenire, la linea è fuori tensione e anche il trasformatore di tensione non è alimentato.

• Pertanto, sia che si tratti di un trasformatore di tensione esterno o di un sistema autoalimentato, l'operazione di apertura si basa infine sulla scarica di condensatori o batterie interne. Il trasformatore di tensione esterno non può fornire energia in questo momento critico: si limita a garantire che la batteria rimanga completamente carica durante il normale funzionamento.

3. Raccomandazioni per la selezione: quale scegliere?

Conclusione

Per i sezionatori elettronici isolati in aria, il "design autoalimentato (raccolta di energia da CT + supercondensatore)" è diventato il trend principale, sfruttando appieno i vantaggi di una costruzione leggera e di un funzionamento senza manutenzione. Tuttavia, nei nodi centrali della rete con carichi altamente instabili o requisiti di comunicazione impegnativi, l'alimentazione esterna tramite PT rimane la scelta di riserva più affidabile per gli operatori di rete, grazie alla sua stabilità "alimentazione finché la linea è in tensione".

Il sezionatore elettronico montato su palo isolato in aria Rockwill Serie RDK esemplifica questa filosofia. Il prodotto si coordina con i richiusori a monte, conteggiando le occorrenze di corrente di guasto durante i guasti alla linea e conteggiando con precisione durante la zona morta dopo l'intervento dell'interruttore a monte. Al raggiungimento del conteggio preimpostato (1–4 volte), si apre entro 180 ms per isolare la sezione guasta. Non è richiesta alcuna alimentazione esterna—il CT integrato alimenta contemporaneamente il controller e carica l'accumulo di energia a supercondensatore, garantendo un'apertura affidabile anche nel momento dell'interruzione. Per i guasti temporanei in cui il conteggio non raggiunge il valore preimpostato, l'RDK si ripristina automaticamente senza intervento manuale.

Nei nodi con carichi instabili o requisiti di comunicazione impegnativi, il PT esterno rimane la scelta di riserva affidabile. Tuttavia, per i nuovi progetti di rete di distribuzione e il retrofitting FA, la Serie RDK Rockwill—con la sua integrazione primaria-secondaria, installazione plug-and-play e funzionamento senza manutenzione—sta diventando la scelta preferita per un numero crescente di utenti.

Modificato da: Garca