Ricerca sull'Applicazione dell'Interruttore di Carico a 10kV nelle Reti di Distribuzione

Come operatore di primo piano nella manutenzione e nell'operazione della distribuzione elettrica, mi occupo quotidianamente degli interruttori di carico, che sono i "custodi" dei sistemi di distribuzione a media tensione, assicurando una fornitura di energia stabile per gli utenti. Con lo sviluppo economico rapido, la domanda di sicurezza e affidabilità del sistema elettrico continua a crescere. I sistemi di distribuzione a media tensione sono cruciali per la stabilità della rete, e gli interruttori di carico (come attrezzature chiave montate in linea) svolgono un ruolo fondamentale. Le loro principali funzioni includono: ① Chiusura delle correnti di carico delle linee principali e secondarie di distribuzione durante la manutenzione o il trasferimento di carico; ② Creazione di punti di interruzione visibili per la sicurezza del personale durante le riparazioni delle linee; ③ Assistenza nel collegamento a terra per la manutenzione. Oltre alla funzionalità, devono essere facili da installare, affidabili in funzione, a bassa manutenzione e cost-effective.

Gli interruttori di carico sono apparecchiature con dispositivi di spegnimento dell'arco semplici. Strutturalmente, devono soddisfare: uno scarto visibile nella posizione aperta (eliminando la necessità di disgiuntori in serie); alta resistenza alle operazioni di commutazione senza frequenti manutenzioni dei contatti/camere di arco; e la capacità di chiudere correnti di cortocircuito (soddisfacendo i requisiti di stabilità dinamica/termica, anche se non aprono correnti di cortocircuito).

1. Classificazione e confronto degli interruttori di carico
1.1 Classificazione per mezzo di spegnimento dell'arco

Gli interruttori di carico sono categorizzati in cinque tipi in base al mezzo di spegnimento dell'arco: olio minerale, aria compressa, gas prodotto da materiali organici, gas SF₆ e interruttori di carico a vuoto. Funzionalmente, includono tipi generali, speciali e specifici per applicazioni (ad esempio, motorizzati, con disgiuntore di supporto per banchi di condensatori, ad uso frequente e back-to-back).

1.2 Evoluzione tecnologica e vantaggi degli interruttori di carico a vuoto

Con l'avanzamento tecnologico, gli interruttori di carico tradizionali (olio minerale, aria compressa, gas prodotto) stanno venendo sostituiti dagli interruttori a SF₆ e a vuoto - specialmente questi ultimi, ora ampiamente utilizzati. I test dimostrano che gli interruttori a vuoto superano i tipi tradizionali in molti aspetti:

• Spegnimento rapido dell'arco: Gli archi a vuoto si estinguono a zero corrente (grazie alla diffusione del vapore metallico), con recupero dell'isolamento più veloce rispetto all'aria o al SF₆. Ideali per la commutazione di trasformatori a vuoto, cavi e linee aeree.

• Sicuri e puliti: Gli archi non schizzano, prevenendo la contaminazione/danni ai componenti del pannello.

• Lunghezza di vita elevata: Distanza di arco minore, tensione di arco inferiore e minor usura dei contatti significano più cicli di commutazione e minima manutenzione.

• Operazione efficiente: Energia di chiusura bassa per il meccanismo di operazione, struttura semplice e facile miniaturizzazione.

• Resistenza di contatto stabile: Nessuna ossidazione nel vuoto, garantendo una resistenza di contatto a lungo termine bassa.

2. Un nuovo tipo di interruttore di carico combinato con isolatore
2.1 Limiti delle configurazioni tradizionali

Gli interruttori di carico convenzionali hanno dispositivi di spegnimento dell'arco in serie con il circuito principale. La loro stabilità dinamica/termica è limitata dalla progettazione/materiali della camera di arco, rendendoli inadatti per sistemi di grande capacità. Abbinarli con disgiuntori aggiunge complessità: manutenzione ingombrante, recupero lento, manutenzione frequente e costi iniziali elevati.

2.2 Introduzione all'interruttore di carico combinato con isolatore Fla15/97

L'interruttore di carico combinato con isolatore all'aperto Fla15/97 affronta questi problemi ed è ampiamente utilizzato nelle reti europee.

2.2.1 Funzioni principali

Integra le funzioni di un interruttore di carico a vuoto, un disgiuntore e un interruttore di messa a terra - un dispositivo multifunzionale ottimizzato che bilancia prestazioni tecniche ed efficienza economica.

2.2.2 Caratteristiche del prodotto

• Completamente avanzato: La camera di arco a vuoto gestisce solo la commutazione del circuito (nessuna corrente di carico o di cortocircuito in posizione chiusa). Recupero rapido dell'isolamento, minima usura dei contatti, lunga durata, bassa resistenza di contatto e nessun danno da arco ai contatti principali. Corsa di operazione breve, compatibile con attuatori piccoli.

• Installazione e manutenzione facili: L'operazione interconnessa tra l'interruttore a vuoto e il disgiuntore consente l'apertura/chiusura in un'unica operazione, prevenendo errori di operazione.

• Bassa manutenzione: Struttura semplice con una durata della camera di arco a vuoto di 5.000 operazioni e altre componenti che durano 30.000 operazioni. L'attuatore integrato utilizza una tecnologia brevettata della Drees tedesca.

2.2.3 Punti salienti tecnici

• Progettazione innovativa di commutazione: Commutazione in serie-parallelo delle camere di arco a vuoto (sistema ausiliario di spegnimento dell'arco) garantisce che non ci sia impatto dell'arco sui contatti principali.

• Attuatore isolato integrato: Separazione chiara tra contatti principali e ausiliari, con recupero più rapido dell'isolamento dopo l'apertura.

• Isolamento affidabile: fasce di tensione in rame mantengono le distanze di isolamento.

• Operazione compatta: Corsa breve, compatibile con attuatori piccoli.

• Lunga durata elettrica: Minima usura dei contatti principali.

3. Conclusione

Con l'espansione dell'industria elettrica per soddisfare la rapida crescita economica, le reti di distribuzione necessitano di soluzioni semplici, affidabili, sicure ed economiche. Le configurazioni tradizionali "interruttore + disgiuntore" o "fusibile a caduta" soddisfano solo parzialmente queste esigenze. Gli interruttori di carico con isolamento all'aperto (come il Fla15/97) offrono un miglior equilibrio tra funzionalità ed economia.

I dati mostrano che gli interruttori di carico sono utilizzati 10 volte di più rispetto agli interruttori automatici per i rami delle linee di distribuzione in Europa e America. Integrati con altre tecnologie, sono anche ampiamente applicati nelle reti di distribuzione urbane (ad esempio, unità anulari, rami di cavo e linee di servizio clienti).

Per operatori di prima linea come me, promuovere tali apparecchiature avanzate non riguarda solo gli aggiornamenti tecnici, ma anche la garanzia della stabilità della rete, la riduzione del carico di manutenzione e la fornitura di energia affidabile agli utenti. Man mano che le reti di distribuzione evolvono, questi interruttori di carico intelligenti ed efficienti diventeranno ancora più indispensabili.