Fusibile a Media Tensione | Protezione Rapida da 10ms per Trasformatori

Le fusibili limitatori di corrente a media tensione sono principalmente utilizzati per la protezione di carichi come trasformatori e motori. Un fuso è un dispositivo che, quando la corrente supera un valore dato per una durata sufficientemente lunga, interrompe il circuito in cui è inserito facendo fondere uno o più componenti specificamente progettati e dimensionati. I fusibili limitatori di corrente possono avere difficoltà a liberare valori intermedi di corrente (sobrecarichi tra 6 e 10 volte la corrente nominale), quindi sono tipicamente utilizzati in combinazione con dispositivi di commutazione.

I fusibili limitatori di corrente a media tensione operano inserendo un conduttore metallico (l'elemento del fuso) in serie con il circuito. Quando una corrente di sovraccarico o cortocircuito passa attraverso l'elemento, il riscaldamento autoindotto causa il suo fonderimento una volta che la corrente supera il valore nominale, aprendo così il circuito. Di conseguenza, i fusibili hanno una resistenza relativamente alta, portando a una generazione significativa di calore sotto corrente nominale. Ad esempio, un fuso da 125A genera circa 93W di calore, un fuso da 160A genera 217W e un fuso da 200A produce 333W. Sul mercato, i fusibili da 12kV sono disponibili con valori nominali fino a 355A, portando ad una dissipazione di potenza ancora maggiore.

Nelle applicazioni pratiche di apparecchiature di commutazione, la corrente nominale del fuso dovrebbe essere approssimativamente 1,25 volte la corrente operativa a lungo termine del carico. Quando i fusibili sono installati all'interno di un armadio trifase chiuso o singolarmente alloggiati in tubi isolati incapsulati in resina, lo spazio confinato del compartimento del fuso non può dissipare efficacemente il calore. La generazione di calore superiore a 100W può causare un aumento di temperatura oltre i limiti accettabili, rendendo necessario ridurre la capacità del fuso.

Inoltre, a causa delle limitazioni di dimensioni nelle unità principali anulari (RMUs), il diametro del compartimento dei fusibili in RMUs compatte isolate a gas è tipicamente intorno ai 90 mm, consentendo l'installazione di fusibili fino a 160A (comunemente utilizzati fino a 125A). Questo limita la protezione a trasformatori fino a circa 1250 kVA. Trasformatori più grandi di 1250 kVA richiedono protezione tramite interruttori automatici. Analogamente, per i circuiti F-C (fusibile-contattatore) utilizzati per proteggere i motori, la soluzione è generalmente limitata a motori fino a 1250 kW. Motori più grandi richiedono controllo e protezione basati su interruttore automatico.

Nelle applicazioni di controllo dei motori, la combinazione F-C utilizza un fuso limitatore di corrente ad alta tensione come dispositivo di protezione di backup. In un circuito F-C, quando la corrente di guasto è uguale o inferiore alla capacità di interruzione del contattatore a vuoto, il relè di protezione integrato dovrebbe azionarsi, causando l'interruzione della corrente da parte del contattatore. Il fuso opera solo quando la corrente di guasto supera l'impostazione del relè o se il contattatore a vuoto non funziona.

La protezione contro i cortocircuiti è fornita dal fuso. Il fuso è tipicamente selezionato con una corrente nominale superiore alla corrente piena del motore per resistere alle correnti di innesco durante l'avvio, ma non può fornire contemporaneamente protezione contro i sovraccarichi. Pertanto, sono necessari relè a tempo inverso o a tempo definito per proteggere contro i sovraccarichi. Componenti come contattatori, trasformatori di corrente, cavi, il motore stesso e altre attrezzature del circuito possono essere danneggiati da sovraccarichi prolungati o da energia trasmessa superiore alla loro capacità di resistenza.

La protezione dei motori contro le correnti eccessive causate da sovraccarichi, monofase, blocco del rotore o avviamenti ripetuti è fornita da relè a tempo inverso o a tempo definito, che azionano il contattatore. Per guasti tra fase-fase o fase-terra con correnti inferiori alla capacità di interruzione del contattatore, la protezione è fornita dal relè. Per correnti di guasto superiori alla capacità di interruzione del contattatore fino al livello massimo di resistenza, la protezione è fornita dal fuso.

L'apparecchiatura combinata fuso-interruttore è principalmente utilizzata per la protezione dei trasformatori. Applicazioni tipiche includono i circuiti di alimentazione dei trasformatori nelle unità principali anulari (RMUs), dove un interruttore di carico SF6 è combinato con fusibili per ottenere un design compatto e senza manutenzione. Un'altra configurazione è la soluzione a carrello estrattibile, in cui un'unità combinata fuso-interruttore di carico è integrata in un quadro elettrico a media tensione (ad esempio, un quadro metallico), consentendo un comodo ritiro per la manutenzione e la sostituzione dei fusibili.

Quando gli apparecchi combinati sono utilizzati per la protezione dei trasformatori, viene stabilito uno schema di protezione a due stadi incorporando la protezione a relè. Per condizioni di sovraccarico o corrente eccessiva moderata, il relè invia un comando di trip allo switch di carico per eliminare il guasto. Per guasti di cortocircuito gravi, il fuso opera e attiva l'interruttore per interrompere il circuito.

Quando si verifica un guasto interno come un cortocircuito in un trasformatore, l'arco risultante decompone l'olio isolante in gas. Mentre il guasto continua, la pressione interna aumenta rapidamente, potenzialmente portando a una rottura o esplosione del serbatoio. Per prevenire il fallimento del serbatoio, il guasto deve essere eliminato entro 20 millisecondi (ms). Tuttavia, il tempo totale di interruzione di un interruttore automatico - composto da tempo di operazione del relè, tempo intrinseco di trip e tempo di arco - è tipicamente non inferiore a 60 ms, insufficiente per una protezione efficace del trasformatore. In contrasto, i fusibili limitatori di corrente forniscono un'interruzione del guasto estremamente rapida, in grado di eliminare i guasti entro 10 ms, offrendo quindi una protezione altamente efficace per il trasformatore.