Analisi Comparativa delle Tecnologie degli Interruttori di Carico ad Alta Tensione
Un interruttore di carico è un tipo di dispositivo di commutazione posizionato tra i disgiuntori e gli interruttori. È dotato di un semplice dispositivo di spegnimento dell'arco in grado di interrompere la corrente nominale di carico e alcune correnti di sovraccarico, ma non può interrompere le correnti di cortocircuito. Gli interruttori di carico possono essere classificati in tipi ad alta e bassa tensione in base alla loro tensione di funzionamento.
Interruttore di carico ad alta tensione a gas solido: Questo tipo utilizza l'energia stessa dell'arco di interruzione per far sì che i materiali produttori di gas nella camera dell'arco generino gas che spegne l'arco. La sua struttura è semplice e a basso costo, soddisfacendo i requisiti di applicazione generali.
Interruttore di carico ad alta tensione ad aria compressa: Questo tipo utilizza aria compressa da un pistone durante il processo di apertura per soffiare fuori l'arco. Durante l'interruzione, il pistone comprime il gas che viene espulso per spegnere l'arco. Le eccellenti proprietà isolanti del gas SF6 permettono una rapida estinzione dell'arco, anche se la struttura è leggermente più complessa e il getto di gas deve utilizzare materiali resistenti ad alte temperature come il politetrafluoroetilene (PTFE).
Le unità anello ambientali utilizzano anche progetti di interruttori di carico ad aria compressa che possono operare senza interruttori a vuoto. Questi possono sostituire completamente le combinazioni interruttore di carico-fusibile per la protezione dei trasformatori, soddisfacendo le preferenze dei clienti per i fusibili piuttosto che i disgiuntori per l'eliminazione rapida dei guasti nei trasformatori.
Interruttore di carico ad alta tensione a vuoto: Questo tipo utilizza un mezzo a vuoto per l'estinzione dell'arco, offrendo una lunga vita elettrica ma a un prezzo relativamente più alto. Le moderne unità anello ambientali adottano principalmente interruttori a tre posizioni combinati con interruttori di carico a vuoto.
Interruttore di carico ad alta tensione immerso in olio: Questo tipo utilizza l'energia stessa dell'arco per decomporre e vaporizzare l'olio circostante, che raffredda e spegne l'arco. La sua struttura è relativamente semplice ma pesante, comunemente utilizzata nelle sottostazioni a pacchetto di stile americano.
Interruttore di carico ad alta tensione a gas SF6: Questo tipo utilizza il gas SF6 per l'estinzione dell'arco, applicato in unità anello completamente isolate o isolate con sacchi di gas. Ha un'ottima performance nell'interruzione delle correnti capacitive. I metodi di estinzione dell'arco a gas SF6 includono griglie estintore d'arco, bobine soppressori d'arco e estinzione dell'arco con aria compressa. Il metodo della griglia estintore d'arco è ampiamente utilizzato, adottando una struttura simile a quella degli interruttori automatici a bassa tensione. Durante l'interruzione, l'arco viene tagliato e assorbito nella griglia estintore d'arco per il raffreddamento e l'estinzione. Le griglie estintore d'arco possono essere realizzate in materiali isolanti o metallici.
La struttura della griglia estintore d'arco è semplice e può soddisfare le applicazioni generali delle unità anello, come i requisiti di vita elettrica E2. Per migliorare le prestazioni, è necessario ottimizzare i materiali e la struttura.
La bobina soppressore d'arco utilizza una bobina elettromagnetica dove, quando i contatti mobili e fissi si separano producendo un arco, la radice dell'arco si trasferisce al nucleo metallico all'interno della bobina di consumo. La corrente d'arco che passa attraverso la bobina di consumo genera un campo magnetico che agisce sull'arco producendo forza di Lorentz, facendo ruotare la radice dell'arco ad alta velocità intorno al nucleo della bobina. Questo raffredda l'arco mentre lo espone continuamente a nuovo gas SF6, spegnendolo quando la corrente attraversa lo zero. Le bobine di consumo offrono ottime prestazioni di interruzione e una lunga vita elettrica, in grado di resistere a 200 operazioni di interruzione di carico attivo.
Per raggiungere la sostituzione del SF6, sono stati sviluppati interruttori di carico a spegnimento parallelo dell'arco a vuoto. Durante l'interruzione, un interruttore a vuoto parallelo devia la corrente d'arco nell'interruttore a vuoto per l'estinzione. A differenza dell'interruzione seriale a vuoto, questo approccio semplifica il meccanismo di funzionamento, mantenendo lo stesso meccanismo di funzionamento degli interruttori di carico a gas SF6. Offre dimensioni compatte, installazione comoda, facile operatività e basso costo.
Aumentando la distanza tra i contatti e altri metodi, è possibile raggiungere l'estinzione dell'arco con gas ambientali, realizzando veramente la sostituzione del SF6 con gas ambientali nelle unità anello senza aumentare i costi (senza utilizzare interruttori a vuoto).
