Funzioni principali del sezionatore di terra e perché è obbligatorio nei circuiti ad alta tensione

Inanzitutto, un punto fondamentale di orientamento: a seconda dell'applicazione, gli interruttori di terra si dividono in due categorie: l'interruttore di terra per manutenzione e l'interruttore di terra ad azione rapida (FES). Il primo gestisce la messa a terra per la manutenzione ordinaria.

Oltre alla messa a terra per manutenzione, può sopportare e chiudere sulla corrente di corto circuito e, sulle linee a tensione estremamente alta/ultra alta (EHV/UHV), svolge anche il compito di eliminare la corrente di arco secondario. Delle cinque funzioni descritte di seguito, le prime tre sono condivise da entrambi i tipi, mentre le ultime due sono svolte dall'interruttore di terra ad azione rapida.

Interruttore di terra interno ad alta tensione ad alta affidabilità

1. Funzioni principali dell'interruttore di terra

Queste funzioni sono dettagliate di seguito.

1. Messa a terra sicura per la manutenzione: quando un'apparecchiatura o una linea viene disalimentata per la manutenzione, l'interruttore di terra collega in modo affidabile l'apparecchiatura o il circuito isolato a terra, creando un punto di messa a terra meccanico visibile. Ciò non solo previene efficacemente la ri-alimentazione improvvisa causata da manovre errate, ma mette anche saldamente in corto circuito il punto di manutenzione a terra, eliminando o riducendo notevolmente la minaccia della tensione indotta dalle linee adiacenti in tensione, proteggendo così il personale di manutenzione.

2. Scarica della carica statica residua: dopo che le apparecchiature ad alta tensione (ad esempio, cavi e condensatori) sono state disalimentate, al loro interno può rimanere una grande quantità di carica statica. L'interruttore di terra la scarica rapidamente a terra, rimuovendo la tensione residua e proteggendo il personale dalle scosse elettriche quando toccano le apparecchiature.

3. Manovra delle correnti indotte: sulle linee di trasmissione aeree parallele, quando un circuito viene disalimentato per la manutenzione, l'induzione elettromagnetica ed elettrostatica producono tensione e corrente indotte sul circuito disalimentato, il che può causare archi elettrici quando i conduttori di terra temporanei vengono collegati o rimossi. L'interruttore di terra chiude e apre in sicurezza tali correnti indotte in condizioni di vuoto o di bassa corrente.

4. Chiusura sulla corrente di corto circuito (specifico per gli interruttori di terra ad azione rapida): in condizioni anomale (ad esempio, un corto circuito sulla linea), un interruttore di terra ad azione rapida con capacità nominale di chiusura in corto circuito può sopportare e chiudere sulla corrente di corto circuito, convertendo il guasto in un guasto a terra per una rapida eliminazione, proteggendo così sia le apparecchiature che il personale. I normali interruttori di terra per manutenzione non hanno questa capacità.

5. Eliminazione della corrente di arco secondario (interruttore di terra ad azione rapida, per linee EHV/UHV): in parole semplici, dopo l'eliminazione di un guasto monofase, sebbene la fase in guasto sia isolata dalla sorgente, le fasi adiacenti in tensione continuano a iniettare energia in essa attraverso la capacità interfase e l'accoppiamento elettromagnetico, rendendo difficile l'autoestinzione dell'arco nel punto di guasto: questa è la "corrente di arco secondario". L'interruttore di terra ad azione rapida si chiude automaticamente e rapidamente, scaricando la corrente di arco secondario e aiutando l'arco nel punto di guasto a estinguersi, migliorando così significativamente il tasso di successo del riarmo automatico.

2. Perché i circuiti ad alta tensione devono essere dotati di un interruttore di terra

Ci sono quattro motivi principali:

1. Protezione della vita del personale (il fulcro delle "Cinque Precauzioni"): l'alta tensione è estremamente pericolosa. L'interruttore di terra è un componente fondamentale della funzione di interblocco delle "Cinque Precauzioni" dei quadri ad alta tensione, ovvero: prevenire la chiusura e l'apertura errata degli interruttori automatici; prevenire l'apertura/chiusura dei sezionatori sotto carico; prevenire il collegamento a terra o la chiusura degli interruttori di terra quando il sistema è in tensione; prevenire la chiusura su un sistema già a terra; e prevenire l'accesso ai vani in tensione.

Attraverso l'interblocco meccanico ed elettrico, l'interruttore di terra può essere chiuso solo dopo che l'interruttore automatico è stato aperto e il sezionatore è stato aperto, prevenendo fondamentalmente manovre errate fatali come la messa a terra in tensione o l'alimentazione con la terra collegata, rappresentando l'ultima barriera di sicurezza per il personale di manutenzione.

2. Sostituzione dei collegamenti di terra temporanei manuali: prima della manutenzione in assenza di tensione, i conduttori di terra temporanei collegati manualmente possono fornire scarica e messa a terra, ma il processo è macchinoso e non può essere interbloccato contro le manovre errate, quindi la sicurezza è inferiore. Un interruttore di terra può integrare l'interblocco elettrico per un funzionamento standardizzato, sicuro e affidabile, rappresentando la misura di sicurezza standard per i sistemi ad alta tensione.

3. Prevenzione delle lesioni da tensione indotta e tensione residua: dopo che le linee ad alta tensione (ad esempio, cavi lunghi e batterie di condensatori) sono state messe fuori tensione, gli effetti capacitivi possono mantenere i conduttori a un potenziale elevato per lungo tempo. Senza uno scarico completo e una messa a terra solida tramite l'interruttore di terra, il personale di manutenzione può subire facilmente gravi scosse elettriche quando tocca le apparecchiature.

4. Miglioramento della stabilità operativa del sistema: sulle reti di trasmissione EHV, la configurazione di interruttori di terra ad azione rapida in combinazione con la protezione a relè risolve efficacemente il problema della corrente di arco secondario dopo i guasti a terra monofase, evita i fallimenti della richiusura e garantisce così l'affidabilità e la stabilità dell'intera rete.

3. Riepilogo

Nel complesso, l'interruttore di terra svolge un ruolo vitale di "guardiano della sicurezza" nei sistemi di potenza ad alta tensione, e ciascuna delle sue funzioni sopra descritte risponde a un'esigenza reale per i circuiti ad alta tensione. La messa a terra sicura per la manutenzione e lo scarico delle cariche statiche costituiscono l'ultima linea di difesa fisica che protegge il personale di manutenzione dalle scosse elettriche; un interblocco elettrico affidabile è il mezzo principale per attuare i requisiti delle "Cinque precauzioni" e prevenire gravi manovre errate.

Inoltre, le capacità di chiusura in corto circuito e di eliminazione dell'arco secondario dell'interruttore di terra ad azione rapida forniscono supporto alla protezione dai guasti e al funzionamento stabile della rete. I circuiti ad alta tensione devono pertanto essere dotati di interruttori di terra: un requisito obbligatorio per salvaguardare il personale e le apparecchiature, e una scelta necessaria per mantenere il funzionamento stabile del sistema di potenza.

A cura di: Garca