Confronto tra diversi interruttori a palo da 10kV (separatore isolante commutatore di carico interruttore e fusibile)

1. Cos'è un interruttore a palo?
   Un dispositivo di commutazione meccanico installato su pali elettrici all'esterno in linee di distribuzione aeree a 10kV, utilizzato nelle reti di distribuzione suburbane e rurali. È progettato per interrompere, chiudere e portare correnti di carico e correnti di cortocircuito.
   Gli interruttori a palo sono generalmente composti da un corpo dell'interruttore con sensori + un FTU (Feeder Terminal Unit). Gli interruttori discussi di seguito rientrano nella categoria degli interruttori a palo disconnettenti (isolatori).

​2. Classificazione degli interruttori a palo​
Gli interruttori a palo possono essere classificati da molteplici dimensioni. I metodi di classificazione principali e le caratteristiche sono i seguenti:

​In base alla capacità di interruzione:​​

• ​a. Interruttore a palo disconnettente (isolatore):​​ Non ha capacità di spegnimento dell'arco; non può chiudere o interrompere la corrente di carico normale. Ha un punto di separazione visibile (gap di isolamento). Il suo scopo principale è isolare le linee per garantire la sicurezza durante la manutenzione.
• ​b. Interruttore a palo di carico:​​ Ha una capacità di spegnimento dell'arco di base; può chiudere, portare e interrompere la corrente di carico normale (≤630A). Può portare ma non può interrompere la corrente di guasto.
• ​c. Interruttore a palo circuit breaker:​​ Forte capacità di spegnimento dell'arco; può chiudere, portare e interrompere la corrente di carico normale (≤630A) e la corrente di guasto (≥20kA).
• ​d. Fusibile a palo (fusibile a caduta):​​ La funzione principale è interrompere la corrente di cortocircuito; utilizzato per la protezione dei cortocircuiti delle linee.

​3. Interruttore a palo disconnettente (isolatore)​​
Noti anche come "interruttori coltello isolanti," sono dispositivi di controllo senza meccanismi di spegnimento dell'arco. La loro funzione principale è isolare l'alimentazione per garantire la manutenzione sicura di altre apparecchiature elettriche. L'operazione sotto carico non è consentita (può solo aprire/chiusura circuiti a bassa potenza in condizioni specifiche). È uno dei dispositivi più ampiamente utilizzati e frequentemente operati nell'interruzione ad alta tensione.

​3.1 Usi principali​

• Spegnimento dell'energia per la manutenzione delle attrezzature della linea, ricerca di guasti, test dei cavi e riorganizzazione delle modalità operative.
• Una volta aperto, isola le attrezzature in manutenzione dalla linea viva, creando un gap d'isolamento affidabile e fornendo un "punto di interruzione visibile e chiaro" per garantire la sicurezza del personale.
• Funge da interruttore di demarcazione tra linee aeree e proprietà degli utenti, o tra linee a cavo e linee aeree.
• Installato su uno o entrambi i lati di un interruttore di carico di collegamento per facilitare la ricerca di guasti, il test dei cavi e la manutenzione/sostituzione dell'interruttore di carico di collegamento.

​3.2 Caratteristiche principali​

• ​Vantaggi:​​ Basso costo, struttura semplice, duraturo.
• ​Limitazioni:​​ Non può operare a carico nominale/grande carico; non può interrompere o chiudere la corrente di carico e la corrente di cortocircuito.
• ​Procedura di operazione:​​ Per l'alimentazione: "Chiudi prima l'isolatore, poi il circuit breaker/interruttore di carico." Per lo spegnimento: "Apri prima il circuit breaker/interruttore di carico, poi l'isolatore."
• ​Condizioni speciali consentite:​​ Può chiudere/aprire la corrente di magnetizzazione di trasformatori a vuoto (≤2A) e la corrente capacitiva di linee a vuoto (≤5A).
• ​Parametri tecnici:​​ Solitamente, corrente di resistenza picco (stabilità dinamica) ≤40kA (deve essere verificata durante la selezione). La vita operativa meccanica è di circa 2000 cicli.

​4. Interruttore a palo di carico​
Dotato di un semplice dispositivo di spegnimento dell'arco, può chiudere e aprire circuiti sotto carico. Può interrompere alcune correnti di carico e correnti di sovraccarico, ma non può interrompere le correnti di cortocircuito. Deve essere utilizzato in serie con un fusibile ad alta tensione (che interrompe la corrente di cortocircuito). La sua funzionalità si colloca tra quella di un isolatore e un circuit breaker. Le sue applicazioni principali sono la sezione delle linee e l'isolamento dei guasti.

​4.1 Tipi comuni e caratteristiche​

​4.2 Caratteristiche strutturali dei prodotti mainstream​

• ​Interruttore di carico a vuoto:​​ Tipo serbatoio comune trifase, dotato di meccanismo di comando elettromagnetico/molla VSP5. Può avere trasformatori di corrente (CT) integrati e gap di isolamento. Supporta uscite a cavo/terminale. Può essere montato appeso o seduto.
• ​Interruttore di carico SF₆:​​ Tipo serbatoio comune trifase. Può avere trasformatori di corrente (CT) integrati. Dispositivo di isolamento esterno opzionale. Supporta uscite a cavo/terminale. Può essere montato appeso o seduto.

​5. Interruttore a palo circuit breaker​
Un dispositivo di commutazione con completa capacità di spegnimento dell'arco. Può chiudere, portare e interrompere la corrente normale del circuito, e può portare e interrompere correnti anormali del circuito (sovraccarico, cortocircuito) entro un tempo specificato. La sua funzione è equivalente a una combinazione di "interruttore fuso + relé termico di sovraccarico/sottocarico." Gli interruttori a palo circuit breaker sono comunemente noti come "reclosers" o "auto-reclosers." Installati sui pali, sono attrezzature chiave per la protezione e il controllo nelle sezioni della rete di distribuzione.

​5.1 Usi principali​

• Sezionamento, commutazione, controllo e protezione di segmenti di linee di distribuzione; in grado di interrompere e chiudere attivamente correnti di cortocircuito.
• Nel normale uso, apre/chiude linee; in caso di guasti, automaticamente o manualmente (tramite dispositivi di protezione a relè) stacca le linee difettose.
• Installato ai punti di demarcazione di responsabilità su linee aeree a 10kV; può eliminare automaticamente guasti di terra monofase e isolare guasti di cortocircuito. Un dispositivo chiave per l'aggiornamento dell'automazione della distribuzione.

​5.2 Classificazione e prodotti mainstream​
Classificati in base al mezzo di spegnimento dell'arco: interruttore a olio (largamente obsoleto), interruttore SF₆, interruttore a vuoto (attuale mainstream).
Gli interruttori a vuoto intelligenti ad alta tensione in corrente alternata per esterno sono attualmente la scelta preferita per le linee di distribuzione, caratterizzati da:

• ​Funzioni:​​ Rilevamento dei guasti, controllo di protezione, capacità di comunicazione.
• ​Metodi di operazione:​​ Manuale, elettrico, telecomando, operazione remota dal computer centrale.
• ​Composizione:​​ Corpo + meccanismo di comando + controller (può includere isolatore integrato).
• ​Componenti opzionali:​​ CT (Trasformatore di Corrente di Protezione), ZCT (Trasformatore di Corrente Zero Sequenza), PT (Trasformatore di Tensione).

​5.3 Sottotipi di interruttori a vuoto​

• ​Interruttore a vuoto isolato con SF₆:​​ Spegnimento dell'arco a vuoto + isolamento con SF₆. Tipo serbatoio comune trifase. Meccanismo di comando a molla. Può avere CT integrati. Dispositivo di isolamento esterno opzionale. Montaggio appeso o seduto.
• ​Interruttore a vuoto isolato con aria:​​ Spegnimento dell'arco a vuoto + isolamento con aria. Tipo polo solido trifase. Meccanismo di comando a molla o a magnete permanente. CT esterni. Dispositivo di isolamento esterno opzionale. Montaggio seduto.

​6. Fusibile a caduta​
Conosciuto comunemente come "fusibile a caduta," è l'interruttore di protezione contro i cortocircuiti più comunemente utilizzato per le linee di distribuzione a ramo e i trasformatori di distribuzione in reti di distribuzione a 10kV. È economico, facile da operare e adatto per ambienti esterni. Ampiamente utilizzato per la protezione e le operazioni di commutazione su linee a 10kV e sul lato primario dei trasformatori di distribuzione.

​6.1 Usi principali​

• Installato su linee di distribuzione a ramo a 10kV: Limita l'ambito degli blackout. Fornisce una funzione di isolatore grazie al suo punto di interruzione visibile, creando un ambiente sicuro per la manutenzione.
• Installato per i trasformatori di distribuzione: Serve come protezione principale per i trasformatori, salvaguardandoli da impatti di sovraccarico e cortocircuito.

​6.2 Installazione e struttura​

• ​Posizione di installazione:​​ Può essere installato sul lato sorgente di un interruttore di carico (preferibile quando i fusibili non richiedono sostituzioni frequenti, permette all'interruttore di carico di isolare la tensione) o sul lato di carico.
• ​Componenti principali:​​ Isolatore, base di supporto inferiore, contatto mobile inferiore, contatto fisso inferiore, piattaforma di montaggio, contatto fisso superiore, contatto "becco d'anatra", contatto mobile superiore, tubo del fusibile.

​7. Differenze principali tra gli interruttori a palo​
Le differenze chiave tra vari interruttori a palo si trovano in tre dimensioni principali: capacità di spegnimento dell'arco, tipi di corrente interrompibile e funzione di protezione. Un confronto dettagliato è riportato di seguito:

​Riepilogo​

• ​Disconnettente (isolatore):​​ Interrompe solo la corrente a vuoto; fornisce un "punto di interruzione visibile" per la manutenzione sicura.
• ​Interruttore di carico:​​ Interrompe la corrente di carico normale, non la corrente di guasto; richiede un fusibile per la protezione dai guasti.
• ​Circuit breaker:​​ Interrompe sia la corrente di carico normale che la corrente di guasto; richiede coordinazione con la protezione a relè; dispositivo chiave per la protezione della rete di distribuzione.
• ​Fusibile a caduta:​​ Interrompe specificamente le correnti di cortocircuito e sovraccarico; fornisce protezione a basso costo per linee a ramo e trasformatori.