Interruttore a carico vs Scollegatore vs Interruttore a vuoto: Principali differenze e funzioni
Cos'è un interruttore a spezzamento di carico?
Un interruttore a spezzamento di carico è un dispositivo di controllo dotato di un semplice meccanismo di estinzione dell'arco, in grado di interrompere e chiudere i circuiti sotto carico. Può interrompere una certa quantità di corrente di carico e sovracorrente, ma non può interrompere le correnti di cortocircuito. Pertanto, deve essere utilizzato in serie con un fusibile ad alta tensione, affidandosi al fusibile per eliminare i guasti di cortocircuito.
Funzioni di un interruttore a spezzamento di carico:
Funzione di interruzione e chiusura: A causa della sua limitata capacità di estinzione dell'arco, un interruttore a spezzamento di carico può essere utilizzato per interrompere e chiudere correnti di carico e sovraccarichi fino a un certo multiplo (tipicamente 3-4 volte). Può anche operare trasformatori scarichi con capacità superiori a quelle consentite per i disgiuntori, linee scariche più lunghe e talvolta grandi banchi di condensatori.
Funzione di sostituzione: Una combinazione di un interruttore a spezzamento di carico e un fusibile limitatore di corrente in serie può sostituire un interruttore automatico. L'interruttore a spezzamento di carico gestisce l'interruzione e la chiusura dei piccoli sovraccarichi, mentre il fusibile limitatore di corrente gestisce i sovraccarichi maggiori e tutte le correnti di cortocircuito.
Dispositivo combinato: L'assemblaggio integrato di un interruttore a spezzamento di carico e un fusibile limitatore di corrente in serie viene definito "Combinazione Interruttore-Fusibile" secondo gli standard nazionali. Il fusibile può essere installato sul lato di alimentazione o sul lato di carico dell'interruttore. Quando la sostituzione del fusibile è infrequente, è preferibile installarlo sul lato di alimentazione, permettendo all'interruttore a spezzamento di carico di funzionare come isolatore, quindi isolando la tensione applicata al fusibile limitatore di corrente.
Cos'è un disgiuntore (isolatore)?
Un disgiuntore è un dispositivo di controllo senza un meccanismo di estinzione dell'arco. La sua funzione principale è isolare le sorgenti di energia per garantire la manutenzione sicura di altre apparecchiature elettriche; pertanto, l'operazione sotto carico è strettamente vietata. Tuttavia, in determinate condizioni, è consentito collegare o disconnettere circuiti a bassa potenza. È uno dei dispositivi più ampiamente e frequentemente utilizzati negli impianti di commutazione ad alta tensione.
Funzioni di un disgiuntore:
Creazione di un punto di isolamento sicuro: Dopo l'apertura, crea un intervallo isolante affidabile, disconnettendo chiaramente l'equipaggiamento o la linea in manutenzione dalla sorgente di alimentazione, assicurando la sicurezza del personale e delle apparecchiature.
Commutazione dei circuiti: Per commutare le connessioni dei circuiti in base alle esigenze operative.
Interruzione di piccole correnti: Può interrompere piccole correnti nei circuiti, come le correnti di carica dei candelotti, busbar, connettori e cavi brevi; correnti capacitive di condensatori di equalizzazione degli interruttori; correnti circolanti durante le operazioni di trasferimento tra doppie busbar; e correnti di eccitazione dei trasformatori di tensione.
Interruzione della corrente di magnetizzazione di un trasformatore scarico: A seconda del tipo strutturale, può interrompere la corrente di magnetizzazione di un trasformatore scarico fino a una certa capacità.
Classificazione:
In base alla posizione di installazione: Può essere diviso in disgiuntori ad alta tensione esterni e disgiuntori ad alta tensione interni.
Tipo esterno: Progettato per resistere a condizioni ambientali difficili come vento, pioggia, neve, inquinamento, condensa, ghiaccio e brina pesante, adatto per l'installazione all'aperto.
In base alla struttura del supporto isolante: Può essere classificato come disgiuntori a colonna singola, doppia e tripla. Il disgiuntore a colonna singola utilizza lo spazio verticale direttamente sotto i busbar aerei come isolamento elettrico per la rottura, offrendo significativi vantaggi: risparmio di area terrioriale, riduzione dei conduttori di collegamento e indicazione visiva chiara dello stato aperto/chiuso. Nei sistemi di trasmissione EHT, l'effetto di risparmio di spazio dei disgiuntori a colonna singola nelle sottostazioni è particolarmente pronunciato.
Note: I disgiuntori sono principalmente utilizzati in apparecchiature a bassa tensione, come i sistemi di distribuzione finale a bassa tensione residenziali ed edilizi. La descrizione che indica la sua funzione principale come "interruzione e chiusura di linee sotto carico" è errata; la sua funzione principale è l'isolamento della sorgente di alimentazione.
Cos'è un interruttore automatico a vuoto?
Un interruttore automatico a vuoto prende il nome dall'utilizzo di un alto vuoto sia come mezzo di spegnimento dell'arco che come mezzo isolante tra i contatti dopo l'interruzione. È caratterizzato da dimensioni compatte, peso leggero, idoneità per operazioni frequenti e spegnimento dell'arco senza manutenzione, rendendolo ampiamente utilizzato nelle reti di distribuzione.
Gli interruttori automatici a vuoto sono principalmente utilizzati in installazioni di distribuzione interne per sistemi trifase CA a 3-10 kV, 50 Hz. Servono come elementi di protezione e controllo per apparecchiature elettriche in imprese industriali e minerarie, centrali elettriche e sottostazioni, specialmente adatte per applicazioni che richiedono operazioni senza olio, minima manutenzione e operazioni frequenti. Possono essere installati in armadietti a montaggio centrale, armadietti a doppio piano o armadietti fissi come interruttori di controllo e protezione per apparecchiature elettriche ad alta tensione.
Principio di funzionamento degli interruttori automatici a vuoto
Quando i contatti mobile e fisso vengono aperti dal meccanismo di azionamento, si forma un arco tra di essi. Le superfici dei contatti vaporizzano il metallo a temperature elevate. A causa della forma speciale dei contatti, la corrente genera un campo magnetico che spinge rapidamente l'arco nella direzione tangenziale della superficie dei contatti. Parte del vapore metallico si condensa sullo schermo metallico. Quando la corrente passa naturalmente attraverso zero, l'arco si estingue e la resistenza dielettrica tra i contatti si ripristina rapidamente.
Funzione degli interruttori automatici a vuoto
Gli interruttori automatici forniscono funzioni di protezione incluse la protezione contro sovraccarichi, cortocircuiti e sottotensione, proteggendo efficacemente i circuiti e le sorgenti di alimentazione.
Differenze tra interruttori a spezzamento di carico e disgiuntori
Capacità di interruzione della corrente:
Un disgiuntore non ha un meccanismo di estinzione dell'arco e può interrompere solo la corrente a vuoto, non è in grado di gestire la corrente di carico o la corrente di cortocircuito. L'operazione deve essere eseguita solo quando il circuito è completamente de-energizzato e scarico; l'operazione sotto carico è strettamente vietata per prevenire incidenti di sicurezza.
Un interruttore a spezzamento di carico ha un meccanismo di estinzione dell'arco, consentendogli di interrompere le correnti di carico nominali e i sovraccarichi fino a un certo multiplo, ma non può interrompere le correnti di cortocircuito.
Presenza di un meccanismo di estinzione dell'arco:
Questa è la differenza fondamentale. Un meccanismo di estinzione dell'arco aiuta nelle operazioni di apertura e chiusura dell'interruttore e limita ed estingue efficacemente gli archi, migliorando la sicurezza operativa. Di conseguenza, la maggior parte dei dispositivi di commutazione (soprattutto quelli progettati per interrompere la corrente) sono dotati di meccanismi di estinzione dell'arco.
Scopo funzionale:
Un disgiuntore è principalmente utilizzato per creare un punto di interruzione chiaro nei circuiti ad alta tensione, isolando le sezioni sotto tensione dalle sezioni senza tensione per la manutenzione, assicurando la sicurezza del personale.
Un interruttore a spezzamento di carico è utilizzato in impianti ad alta tensione fissi per interrompere le correnti di guasto (sovraccarichi) e le correnti operative nominali delle apparecchiature. Anche se entrambi sono utilizzati in sistemi ad alta tensione, i loro ruoli funzionali sono diversi.
Differenze tra interruttori a spezzamento di carico ad alta tensione e interruttori automatici a vuoto
Capacità di interruzione: Un interruttore a spezzamento di carico ad alta tensione può interrompere sotto carico e ha una capacità di autospento, ma la sua capacità di interruzione è piccola e limitata.
Differenze strutturali: I disgiuntori ad alta tensione tipicamente non possono interrompere sotto carico e non hanno un condotto di arco nella loro struttura (alcuni disgiuntori specialmente progettati possono interrompere piccoli carichi, ma la loro struttura è relativamente semplice).
Funzione di isolamento: Entrambi, gli interruttori a spezzamento di carico ad alta tensione e i disgiuntori ad alta tensione, possono creare un punto di interruzione visibile, mentre la maggior parte degli interruttori automatici non ha questa funzione (eccetto alcuni interruttori automatici con capacità di isolamento).
Funzioni di protezione:
I disgiuntori ad alta tensione non hanno funzioni di protezione.
La protezione degli interruttori a spezzamento di carico ad alta tensione si basa tipicamente su fusibili ad alta tensione in serie, fornendo solo protezione istantanea e contro sovraccarichi.
Gli interruttori automatici ad alta tensione (come gli interruttori automatici a vuoto) possono essere progettati con capacità di interruzione molto alte, protetti principalmente dai trasformatori di corrente in combinazione con dispositivi di protezione secondari, offrendo molteplici funzioni di protezione, inclusa la protezione contro cortocircuiti, sovraccarichi e fughe a terra.
Posizionamento funzionale: Un interruttore a spezzamento di carico ad alta tensione funge da intermediario tra un interruttore automatico ad alta tensione e un disgiuntore ad alta tensione. È spesso utilizzato in serie con un fusibile ad alta tensione per controllare i trasformatori di potenza. Può interrompere le correnti di carico e i sovraccarichi, ma a causa della sua incapacità di interrompere le correnti di cortocircuito, deve fare affidamento sui fusibili per la protezione contro i cortocircuiti.
