Tipi e Analisi Comune dei Guasti degli Apparecchi di Manovra ad Alta Tensione

Tipi e analisi comune dei guasti degli apparati di commutazione ad alta tensione

Gli apparecchi di commutazione ad alta tensione sono dispositivi elettrici critici nei sistemi di potenza. Il deterioramento del funzionamento degli apparecchi di commutazione è una delle principali cause di guasti nei sistemi di potenza. Quali sono i guasti comuni negli apparecchi di commutazione ad alta tensione?

(1) Tipi esterni e interni

In base all'ambiente di installazione, gli apparecchi di commutazione ad alta tensione possono essere classificati come tipi esterni o interni. L'equipaggiamento con tensione nominale fino a 10 kV è per lo più installato all'interno. In base alle configurazioni del circuito primario, possono essere ulteriormente categorizzati come apparecchi di commutazione in uscita/ingresso, apparecchi di commutazione di interconnessione, apparecchi di commutazione di sezione di barra, ecc.

Gli apparecchi di commutazione in ingresso/uscita a 10 kV interni ospitano tipicamente interruttori a minimo olio o a vuoto. Questi interruttori sono solitamente dotati di meccanismi di azionamento a molla o elettromagnetici, anche se alcuni utilizzano meccanismi di azionamento manuali o a magnete permanente. Le diverse progettazioni degli apparecchi di commutazione variano significativamente nella struttura, il che influenza direttamente la scelta e l'installazione dei sensori.

(2) Tipi fissi e estrattibili

In base all'utilizzo e alla progettazione, gli apparecchi di commutazione ad alta tensione possono essere divisi in tipi fissi ed estrattibili (estraibili). Storicamente, le centrali elettriche preferivano gli apparecchi di commutazione estrattibili per i sistemi di servizio della stazione, mentre i tipi fissi erano più comuni nei sistemi di fornitura di energia elettrica.

Con l'avanzamento della tecnologia e lo sviluppo di nuovi prodotti, le pratiche tradizionali stanno evolvendo. Ad esempio, l'apparato di commutazione estrattibile blindato a involucro metallico è evoluto dagli apparecchi di tipo fisso. Questo tipo presenta un design completamente chiuso con compartimenti funzionalmente separati. Offre una maggiore sicurezza operativa, miglioramenti nei blocchi anti-maloperazione e una manutenzione più facile, aumentando notevolmente la affidabilità operativa.

(3) Sviluppo degli apparecchi di commutazione ad alta tensione

Negli ultimi anni, con l'avanzamento e l'uso diffuso degli interruttori a vuoto compatti, l'apparato di commutazione centrale (noto anche come "apparato di commutazione con unità estrattibile montata nel compartimento centrale") si è rapidamente sviluppato come un nuovo tipo di apparato di commutazione estrattibile blindato a involucro metallico.

L'apparato di commutazione centrale offre diversi vantaggi, il più significativo è la miniaturizzazione dell'unità estrattibile e i processi di fabbricazione meccanizzati, che permettono un allineamento più preciso tra il carrello e le guide. Alcuni produttori spediscono addirittura il carrello dell'interruttore e l'armadio separatamente, consentendo un facile assemblaggio e messa in servizio sul sito con elevata affidabilità.

Grazie all'eccellente interscambiabilità, questi apparecchi di commutazione sono meno influenzati dal livellamento del pavimento sul sito di installazione. Con un'alta affidabilità operativa e una manutenzione conveniente, l'apparato di commutazione estrattibile blindato a involucro metallico centrale è sempre più adottato nei sistemi di fornitura di energia.

II. Analisi comune dei guasti degli apparecchi di commutazione ad alta tensione

I guasti negli apparecchi di commutazione ad alta tensione derivano principalmente da problemi di isolamento, conduzione di corrente e sistemi meccanici.

(1) Mancanza di funzionamento o maloperazione

Questo è il tipo di guasto più comune negli apparecchi di commutazione ad alta tensione e può essere attribuito a due cause principali:

• Guasti meccanici nel meccanismo di azionamento e nel sistema di trasmissione, come inceppamento del meccanismo, deformazione, spostamento o danneggiamento dei componenti; pungoli di chiusura/apertura allentati o bloccati; perni rotti o allentati; e malfunzionamento del fermo.

• Guasti elettrici nei circuiti di controllo e ausiliari, inclusi contatti secondari non ottimali, terminali allentati, cablaggio errato, bobine di chiusura/apertura bruciate (a causa di inceppamento del meccanismo o interruttori selettori difettosi), interruttori ausiliari malfunzionanti e guasti nella fonte di alimentazione di controllo, contattori di chiusura o interruttori di fine corsa.

(2) Guasti di chiusura e apertura

Questi guasti derivano dall'interruttore stesso.

• Negli interruttori a minimo olio, i problemi comuni includono la spruzzatura di olio durante i cortocircuiti, il danno alla camera di arco, capacità di interruzione insufficiente ed esplosioni durante la chiusura.

• Negli interruttori a vuoto, i guasti tipici includono perdite nella camera di arco o nelle campane, riduzione del livello di vuoto, riacceso quando si commutano banchi di condensatori e crepe nella tubatura ceramica.

(3) Guasti di isolamento

Le prestazioni di isolamento devono bilanciare adeguatamente le varie tensioni che agiscono sull'isolamento (inclusa la tensione di funzionamento normale e le sovratensioni transitorie), le misure di protezione (come i parafulmini) e la resistenza dielettrica del materiale isolante. L'obiettivo è ottenere un design sicuro, economico ed efficiente dal punto di vista dei costi.

I guasti di isolamento comuni includono:

• Flashover di isolamento esterno a terra

• Flashover di isolamento interno a terra

• Flashover tra fasi

• Flashover indotto da sovratensioni da fulmine

• Flashover, flashover da inquinamento, perforazione o esplosione di supporti o bushing di condensatore

• Flashover di barre di supporto

• Flashover, perforazione o esplosione di trasformatori di corrente (TC)

• Frattura di isolatori in porcellana

(4) Guasti di conduzione di corrente

A livelli di tensione di 7,2–12 kV, i guasti di conduzione di corrente sono principalmente causati da contatti non ottimali agli isolatori (giunti), che portano a surriscaldamento e fusione dei contatti.

(5) Forze esterne e altri guasti

Questi includono guasti causati da impatti di oggetti estranei, disastri naturali, cortocircuiti causati da animali e altri fattori esterni o accidentali imprevedibili.