Soluzione per Interruttori a SF6 con Serbatoio Chiuso per le Regioni dell'Altopiano Africano (Etiopia)

Contesto del Progetto​
L'Etiopia, situata nell'altopiano dell'Africa orientale, ha un'altitudine media superiore a 3.000 metri. In alcune aree, le temperature invernali possono scendere fino a -30°C, accompagnate da notevoli variazioni termiche giornaliere (fino a 25°C al giorno) e da intensa radiazione ultravioletta. Il sistema elettrico locale affronta le seguenti sfide:

1. ​Rischio di Liquifazione del Gas SF6: I tradizionali interruttori a circuito chiuso con gas SF6 sono soggetti al rischio di liquifazione del gas SF6 a basse temperature (temperatura critica di liquifazione ≈ -28,5°C), compromettendo l'isolamento e la capacità di spegnimento dell'arco, potenzialmente causando guasti operativi.
2. ​Degradazione dell'Isolamento ad Alta Quota: La ridotta densità dell'aria indebolisce la forza dell'isolamento esterno, rendendo necessario aumentare i livelli di isolamento o utilizzare progetti specifici per gli interruttori a circuito chiuso con gas SF6.
3. ​Alta Difficoltà di Manutenzione: Le aree remote mancano di sufficienti risorse per la manutenzione, richiedendo che gli interruttori a circuito chiuso con gas SF6 abbiano capacità di manutenzione a lungo termine senza interventi.

​Soluzione​
Per affrontare le sfide ambientali e tecniche, sono state implementate le seguenti misure integrate per l'interruttore a circuito chiuso con gas SF6:

1. ​Ottimizzazione del Gas Ibrido​
   • ​Miscela di Gas SF6+CF4: Una miscela al 25% di SF6 e al 75% di CF4 riduce la temperatura critica di liquifazione a -60°C, garantendo la stabilità del gas per l'interruttore a circuito chiuso con gas SF6 in condizioni di freddo estremo.
   • ​Controllo della Pressione: La pressione nominale dell'interruttore a circuito chiuso con gas SF6 è fissata a 0,6 MPa (pressione indicata), combinata con un miglioramento dei sigilli per prevenire perdite di gas a basse temperature.
2. ​Sistema di Riscaldamento e Isolamento Termico​
   • ​Nastri Riscaldanti Incorporati: Un sistema di riscaldamento elettrico da 300W è integrato nel corpo e nelle tubazioni di pressione dell'interruttore a circuito chiuso con gas SF6, attivandosi automaticamente sotto i -20°C per mantenere la pressione del gas al di sopra della soglia di liquifazione.
   • ​Isolamento a Doppio Strato: L'interruttore a circuito chiuso con gas SF6 utilizza una custodia composta resistente agli UV all'esterno e un strato di aerogel all'interno per minimizzare la dispersione di calore e resistere alla radiazione solare a livello di altopiano.
3. ​Adattamento ad Alta Quota​
   • ​Isolamento Migliorato: La tensione di impulso fulmineo sostenibile dall'interruttore a circuito chiuso con gas SF6 è stata elevata a 550 kV (contro 450 kV standard), con isolatori in porcellana a distanza di rampollo estesa (31 mm/kV).
   • ​Progettazione Sismica: Sono stati aggiunti collegamenti flessibili e basi antivibranti all'interruttore a circuito chiuso con gas SF6, soddisfacendo i requisiti sismici di accelerazione orizzontale 0,3g e verticale 0,15g.
4. ​Supporto alla Manutenzione Intelligente​
   • ​Monitoraggio del Gas Online: L'interruttore a circuito chiuso con gas SF6 integra relè di densità e sensori di microacqua per il monitoraggio in tempo reale della pressione e dell'umidità della miscela di gas SF6, trasmettendo i dati via satellite ai sistemi centrali di controllo.
   • ​Manutenzione Modulare: Un meccanismo a molla (ad esempio, tipo CTB-1) estende la durata meccanica dell'interruttore a circuito chiuso con gas SF6 a 10.000 operazioni, riducendo la necessità di manutenzione sul campo.

​Risultati​
Dalla sua implementazione nel 2024, la soluzione dell'interruttore a circuito chiuso con gas SF6 ha fornito un'ottima performance nella rete elettrica dell'altopiano etiope:

1. ​Aumento della Affidabilità: I sistemi ibridi di gas e riscaldamento consentono l'operatività stabile degli interruttori a circuito chiuso con gas SF6 a -40°C, riducendo i tassi di guasto del 85% con zero interruzioni causate dalla liquifazione del gas.
2. ​Riduzione dei Costi di Manutenzione: La frequenza annuale di manutenzione è diminuita da 6 a 1, riducendo i costi del 30%.
3. ​Conformità Ambientale: L'uso di SF6 negli interruttori a circuito chiuso con gas SF6 è diminuito del 75%, riducendo le emissioni di gas serra del 80% rispetto alle soluzioni convenzionali, allineandosi con l'Accordo di Parigi.