Interruttori a media tensione: perché i meccanismi di azionamento a molla sono ampiamente utilizzati?

I interruttori a media tensione - come i comuni interruttori a vuoto da 12kV, 24kV e 40,5kV - generalmente utilizzano meccanismi di azionamento a molla. Questo è principalmente dovuto al fatto che i meccanismi a molla raggiungono l'equilibrio ottimale nelle applicazioni a media tensione in termini di caratteristiche operative, affidabilità, economicità e dipendenza dall'alimentazione ausiliaria.

Date le caratteristiche tecniche degli armadi a media tensione, le ragioni specifiche possono essere riassunte nei seguenti aspetti principali:

Requisiti Estremamente Bassi per l'Alimentazione (Separazione tra Accumulo di Energia ed Azionamento)

Il meccanismo a molla funziona secondo il principio di "carica lenta del motore, rilascio istantaneo della molla". Il motore di carica consuma solitamente solo poche decine a poche centinaia di watt, con un processo di carica che dura da alcuni secondi a oltre dieci secondi. Durante le operazioni di chiusura o apertura, è necessaria solo una corrente molto bassa (alcuni amperi) per attivare la leva di sgancio e completare l'operazione.

• Confronto con i meccanismi elettromagnetici: i primi meccanismi di azionamento elettromagnetici richiedevano correnti continue elevate, da diverse decine a oltre cento amperi, all'istante della chiusura, necessitando di alimentazioni continue a grande capacità e cavi di controllo pesanti nelle sottostazioni. Il meccanismo a molla risolve completamente questo problema, essendo facilmente azionabile da fonti di alimentazione sia alternate che continue, riducendo significativamente i costi dei sistemi ausiliari.

Interruttore a Vuoto Rockwill VD4 Foto Fisica

Capacità Operativa Perfetta in caso di "Mancanza di Tensione" (Affidabilità in Emergenza)

In condizioni estreme, come guasti gravi alla rete o blackout totali della sottostazione, l'affidabile funzionamento dell'interruttore è cruciale.

• Finché la molla si trova in uno stato caricato (accumulo di energia), non è necessaria alcuna alimentazione esterna - pulsanti meccanici possono essere utilizzati per completare le operazioni di apertura o chiusura per isolare i guasti o ripristinare l'alimentazione.

• Anche se la molla non è caricata e non è disponibile alcuna alimentazione, gli operatori possono utilizzare una maniglia di carica manuale per caricare meccanicamente la molla, seguita da una chiusura o apertura manuale. Questa robusta ridondanza meccanica è un'importante garanzia per la sicurezza della rete.

Perfetto Abbinamento con le Caratteristiche Meccaniche degli Interruttori a Vuoto

La maggior parte delle applicazioni a media tensione attuali utilizza interruttori a vuoto (VCB). La distanza tra i contatti dell'interruttore a vuoto è molto piccola (per gli interruttori da 12kV, la distanza è tipicamente intorno agli 8-11mm), e l'eccesso di corsa è anche breve. Tuttavia, le esigenze richiedono una velocità iniziale elevata durante la chiusura e l'apertura, nonché un rimbalzo minimo durante la chiusura.

• La molla rilascia una forza istantanea enorme. Unitamente alla progettazione meccanica di camme, leve e meccanismi a quattro barre, può fornire con precisione la pressione iniziale alta sui contatti e la velocità di apertura elevata richieste dall'interruttore a vuoto, prevenendo efficacemente la saldatura dei contatti e assicurando la rapida estinzione dell'arco al passaggio per zero della corrente.

Nessun Mezzo Fluidico, Buona Adattabilità Ambientale

• Confronto con i meccanismi idraulici/pneumatici: nelle applicazioni ad alta o ultra-alta tensione (110kV e superiore), dove spesso è richiesta un'energia di azionamento elevata, vengono utilizzati meccanismi idraulici o pneumatici. Tuttavia, nel dominio a media tensione, l'energia di azionamento richiesta dagli interruttori (da poche decine a poche centinaia di joule) rientra ampiamente nei limiti di accumulo energetico fisico delle molle. I meccanismi a molla sono trasmissioni puramente meccaniche, libere da problemi come perdite di olio o gas, viscosità aumentata dell'olio a basse temperature, e sono meno sensibili alle variazioni di temperatura ambiente, risultando in costi di manutenzione bassi.

Per requisiti di lunga durata, gli interruttori a media tensione possono optare per meccanismi di azionamento a magnete permanente. Questi meccanismi utilizzano magneti permanenti per mantenere la posizione chiusa, hanno pochissime parti mobili e possono raggiungere cicli meccanici di decine a centinaia di migliaia di operazioni - ben oltre quelli dei tradizionali meccanismi a molla (tipicamente intorno a 10.000-20.000 operazioni).

In applicazioni speciali che richiedono operazioni frequenti o periodi di manutenzione ultra-lunghi (come ferrovie elettrificate o forni ad arco per metallurgia), i meccanismi a magnete permanente diventano una scelta migliore grazie ai loro vantaggi di basso usura e mancanza di regolazioni.

Tuttavia, i meccanismi a magnete permanente richiedono controller dedicati e banchi di condensatori, e pongono requisiti estremamente elevati sulla affidabilità dei componenti elettronici. Pertanto, nel mercato generale degli armadi a media tensione, i meccanismi a molla mantengono ancora la loro posizione dominante assoluta grazie alla loro semplicità, indipendenza e basso costo.

Conclusione

I meccanismi di azionamento a molla scambiano tempo per potenza (carica lenta, rilascio rapido), fornendo un alto grado di indipendenza e ridondanza del sistema attraverso mezzi puramente meccanici. Prendendo come esempio il Rockwill VD4, il suo meccanismo di azionamento a molla modulare, basato su vantaggi puramente meccanici, realizza ulteriormente un'operazione a lungo termine senza manutenzione, riducendo significativamente i costi di manutenzione nel ciclo di vita.

Allo stesso tempo, la sua struttura a polo con isolamento solido isola efficacemente la polvere e l'umidità, garantendo prestazioni isolate costantemente stabili in condizioni operative difficili.

Queste caratteristiche sono perfettamente allineate con i requisiti fondamentali delle reti elettriche a media tensione: "ampia distribuzione, bassi costi di manutenzione e affidabilità estremamente elevata nella risoluzione dei guasti."

Modificato da:Garca