Come Installare e Mettere in Servizio gli Isolatori GW4

Nelle sottostazioni, il numero degli interruttori di separazione è generalmente da 2 a 4 volte quello degli interruttori. A causa della loro grande quantità, il carico di lavoro per l'installazione e la messa in funzione è considerevole. Per i livelli di tensione inferiori a 110 kV, l'interruttore di separazione del tipo GW4 è l'equipaggiamento dominante. Se il lavoro di installazione e le regolazioni delle dimensioni meccaniche dell'interruttore di separazione non soddisfano i requisiti, possono verificarsi problemi come apertura/chiusura incompleta, contatti surriscaldati o persino frattura dei supporti isolanti in porcellana. Pertanto, è altamente necessario riassumere i metodi di installazione e messa in funzione degli interruttori di separazione. In base all'esperienza pratica dell'autore, le procedure di installazione e messa in funzione di questo tipo di interruttore di separazione sono riassunte qui di seguito a beneficio dei colleghi.

1.Struttura e principio di funzionamento dell'interruttore di separazione del tipo GW4
Per padroneggiare al meglio le tecniche di installazione e i metodi di messa in funzione, è essenziale avere una comprensione sufficiente della struttura e del principio di funzionamento dell'interruttore.

1.1 Struttura dell'interruttore di separazione

1.1.1 Struttura dell'interruttore di separazione
L'interruttore di separazione del tipo GW4 presenta una struttura a doppia colonna con rotazione orizzontale, composta da tre unità monofase. Ogni unità monofase comprende una base, pilastri isolanti e parti conduttrici, ed è dotata di meccanismi di azionamento manuale o elettrico.

1.1.2 Struttura dell'interruttore di terra
L'interruttore di terra è composto da un contatto fisso fissato sul tubo conduttore dell'interruttore di separazione e da un braccio contatto mobile montato sulla base.

1.1.3 Struttura del meccanismo di azionamento manuale
Il meccanismo di azionamento manuale include un manubrio che ruota di 90° (o 180°) su un piano orizzontale (o verticale), un copripioggia e un interruttore ausiliario alloggiato all'interno.

1.1.4 Meccanismo di azionamento elettrico
I componenti principali del meccanismo di azionamento elettrico includono un motore elettrico, un riduttore di ingranaggi, un interruttore ausiliario, un interruttore di fine corsa, un interruttore selettore, un contattatore e un interruttore automatico.

1.2 Principio di funzionamento dell'interruttore di separazione

1.2.1 Principio di funzionamento dell'interruttore di separazione
Quando l'albero di uscita del meccanismo di azionamento ruota di 90° (o 180°), esso fa ruotare il tubo verticale → l'albero di azionamento ruota di 90° (o 180°) → il braccio oscillante di azionamento → la fase operata si muove di 90° → il collegamento orizzontale → le fasi non operate si muovono di 90° → il collegamento trasversale → le fasi guidate si muovono in senso opposto di 90°, realizzando l'operazione sincronizzata a tre fasi.

1.2.2 Principio di funzionamento dell'interruttore di terra
Il meccanismo di azionamento fa ruotare l'albero di trasmissione e il collegamento orizzontale, facendo ruotare l'albero rotante dell'interruttore di terra di un certo angolo, realizzando così l'apertura o la chiusura.

1.2.3 Principio di funzionamento del meccanismo di azionamento manuale
Quando il manubrio viene azionato, l'albero di uscita del meccanismo ruota, attivando l'interruttore ausiliario collegato all'albero principale. Durante l'apertura o la chiusura, i contatti corrispondenti vengono aperti o chiusi per inviare rispettivamente i segnali di apertura o chiusura.

1.2.4 Principio di funzionamento del meccanismo di azionamento elettrico
Il motore si avvia, facendo ruotare l'unità di riduzione a vite senza fine; l'albero principale ruota, attivando l'interruttore di separazione collegato per aprirlo o chiuderlo.

2.Installazione dell'interruttore di separazione

2.1 Principi di installazione
Un'installazione e una messa in funzione corrette sono prerequisiti per il funzionamento normale dell'interruttore di separazione. In un certo senso, una buona installazione costituisce la metà del successo della messa in funzione. Pertanto, durante l'installazione, è necessario seguire rigorosamente il principio "livellare orizzontalmente e verticalmente".

(1) Le basi di tutte e tre le fasi devono essere allineate verticalmente - cioè, devono trovarsi nello stesso piano orizzontale - per garantire che i collegamenti orizzontali rimangano complanari.

(2) Le basi di tutte e tre le fasi devono essere allineate fronte-retro - cioè, i poli guidati e guidanti di ogni fase devono rispettivamente trovarsi nello stesso piano verticale - per garantire che i collegamenti orizzontali rimangano complanari.

(3) Le basi di tutte e tre le fasi devono essere parallele da sinistra a destra per garantire una corretta coordinazione delle lunghezze dei collegamenti orizzontali.

(4) I supporti isolanti in porcellana di tutte e tre le fasi devono essere perfettamente verticali - per mantenere i collegamenti orizzontali complanari e garantire un allineamento corretto delle superfici di contatto.

(5) L'albero di uscita del meccanismo di azionamento deve essere coaxiale con l'albero di azionamento della fase operata - per minimizzare il momento di azionamento richiesto.

2.2 Requisiti di installazione per i singoli componenti

(1) Parti isolate - devono essere integre e conformi alle specifiche.
(2) Parti rotanti (di trasmissione) - devono essere lubrificate, flessibili e senza blocco; in caso contrario, applicare grasso MoS₂ o simile.
(3) Parti fisse - devono essere saldamente fissate senza cedimenti.

2.3 Precauzioni durante l'installazione

(1) La corrente nominale deve essere conforme ai requisiti di progettazione.
(2) La direzione di installazione dell'interruttore di terra deve essere conforme ai requisiti. Per la messa a terra unilaterale, può essere effettuata a sinistra o a destra; solitamente, l'interruttore di terra si trova sul lato dello switch.
(3) La direzione di apertura dell'interruttore di separazione deve essere conforme ai requisiti. Quando si guarda il meccanismo di azionamento, la direzione di apertura dell'interruttore di separazione dovrebbe allinearsi con la linea visiva dell'osservatore.
(4) Le posizioni dei contatti sinistro e destro devono essere installate correttamente: il contatto sinistro (lato contatto a dito) è montato sul lato del polo guida, e il contatto destro (lato testa di contatto) sul lato del polo guidato.
(5) Il meccanismo di azionamento della lama principale è solitamente installato sotto l'albero di azionamento della fase A.
(6) Distanza tra le fasi: non inferiore a 2 m per 110 kV, e non inferiore a 1,2 m per 35 kV.

3.Messa in funzione dell'interruttore di separazione

3.1 Essenza della messa in servizio
L'essenza della messa in servizio consiste, sulla base di un'installazione corretta e ragionevole, nell'adattare tutte le dimensioni meccaniche e gli angoli per soddisfare i requisiti standard.

3.2 Procedura di messa in servizio (dal basso verso l'alto)

3.2.1 Regolazione della base

(1) Regolare la piana della base.

(2) La lunghezza e l'angolo del Braccio oscillante 1 (connesso al braccio di collegamento orizzontale) e del Braccio oscillante 2 (connesso al braccio di collegamento trasversale) devono essere coerenti in tutte e tre le fasi. Il Braccio oscillante 3 (connesso al braccio operativo principale) varia a seconda del produttore: alcuni lo installano sull'albero di base (come mostrato nella Figura 1); altri richiedono una saldatura sul posto sul braccio di collegamento orizzontale. Se la documentazione del prodotto fornisce istruzioni di regolazione, seguirele; altrimenti, regolare in modo che, dopo aver collegato il meccanismo al corpo dell'interruttore, gli angoli di apertura/chiusura e la sincronizzazione siano appropriati. (Se i Bracci oscillanti 1 e 2 sono saldati all'albero, il loro angolo e la loro lunghezza non sono regolabili.)

(3) Regolare il vite di posizionamento in modo che lo spazio tra questo e la piastra di arresto sia di 1–3 mm.

3.2.2 Regolazione dei supporti isolanti in porcellana

La regolazione può essere effettuata utilizzando calzature, ma si noti che lo spessore delle calzature aggiunte in un singolo punto non deve superare i 3 mm, e tutte le calzature aggiunte nello stesso punto devono essere saldate insieme.

(1) La verticalità dei supporti isolanti in porcellana deve soddisfare i requisiti.
(2) Le altezze dei due supporti isolanti in porcellana su un singolo polo devono essere identiche.

3.2.3 Regolazione dei contatti conduttori
Allentare le viti del blocco terminale che fissano la barra conduttrice, quindi ruotare o spostare la barra conduttrice per ottenere un allineamento corretto.

(1) Le due barre conduttrici (sinistra e destra) su un singolo polo devono essere allineate, ovvero le loro altezze devono essere coerenti, con una differenza di altezza verticale inferiore a 5 mm, e devono giacere in una linea orizzontale retta, come mostrato nella Figura 2.
(2) Le lunghezze delle barre conduttrici sinistra e destra in tutte e tre le fasi devono essere identiche.
(3) La profondità di inserimento delle dita di contatto nei contatti deve essere la stessa in tutte e tre le fasi. Se il manuale del produttore specifica un valore numerico, regolare in base a quel valore; se non viene fornito alcun valore numerico ma è disponibile la Figura 3, regolare in base alla Figura 3; se non è disponibile né un valore numerico né la Figura 3, regolare in base all'esperienza. Se l'inserimento è troppo superficiale, l'area di contatto dopo la chiusura sarà insufficiente; se troppo profondo, la forza d'impatto durante la chiusura potrebbe danneggiare l'isolatore. Pertanto, dopo la chiusura, dovrebbe essere mantenuto uno spazio (margine) di 4–6 mm tra le dita di contatto e la base del contatto, e la profondità di inserimento delle dita di contatto durante la chiusura non deve essere inferiore al 90% della profondità totale del contatto.

3.2.4 Regolazione del polo operativo

(1) Regolazione della distanza di apertura:
Dopo che l'interruttore di separazione è aperto, l'angolo tra la barra conduttrice e la linea centrale della base dovrebbe essere compreso tra 90°–92°. Se è difficile misurare l'angolo con precisione, un metodo semplice consiste nell'utilizzare un metro per controllare se le barre conduttrici sinistra e destra sono parallele alle estremità. Una differenza di ±10 mm tra le distanze alle due estremità è accettabile.

(2) Regolazione tra il polo operativo e il meccanismo operativo:
Posizionare sia il corpo del polo operativo che il meccanismo in posizione chiusa, quindi collegarli (se si utilizza un collegamento flessibile). Se si tratta di un collegamento rigido, eseguire prima una saldatura provvisoria della giuntura (eseguire la saldatura completa solo dopo aver completato tutte le regolazioni). Eseguire un ciclo completo di apertura-chiusura e osservare se il polo operativo raggiunge le posizioni di apertura o chiusura complete.

• Se il polo non chiude completamente, regolare la lunghezza del braccio di collegamento trasversale: "allungare se la chiusura è insufficiente; accorciare se sovrachiude."

• Se il polo non si apre completamente, regolare la lunghezza del braccio oscillante operativo (cioè, il Braccio oscillante 3 nella Figura 1): "accorciare se l'angolo di apertura è troppo piccolo; allungare se è troppo grande."

Nota: "Accorciare per apertura insufficiente" può essere realizzato in due modi: aumentando la lunghezza del braccio oscillante operativo o aumentandone l'angolo incluso; viceversa, "allungare" può essere fatto riducendo l'angolo o accorciando il braccio.

Inoltre, il tragitto angolare del corpo del polo e del meccanismo deve essere coerente. Pertanto, quando si regola il braccio oscillante operativo, devono essere considerati simultaneamente sia l'angolo di apertura che l'angolo di tragitto del meccanismo.

• Se il corpo del polo ha raggiunto la posizione di apertura/chiusura corretta ma il meccanismo no, ciò indica che il tragitto (o l'angolo) del meccanismo è inferiore a quello del corpo. In tal caso, ridurre il tragitto richiesto dal corpo del polo accorciando il braccio oscillante operativo.

• Al contrario, se il meccanismo raggiunge la posizione ma il corpo del polo no, allungare il braccio oscillante operativo.

3.2.5 Regolazione dell'interblocco a tre poli

La regolazione dell'interblocco a tre poli deve essere eseguita con tutte le placche terminali dell'interruttore di separazione sottoposte alla tensione normale della busbar. Altrimenti, sarà necessario riregolare dopo che le busbar saranno connesse.

Dopo che il polo operativo (ad esempio, Fase A) è stato regolato correttamente, posizionare tutti e tre i poli in posizione chiusa, installare i bracci di collegamento orizzontali ed eseguire un ciclo completo di apertura-chiusura. Osservare se gli altri due poli raggiungono le posizioni di apertura/chiusura corrette.

Lo standard per la sincronizzazione a tre poli si basa sull'ingaggio simultaneo dei contatti. Durante il regolaggio, quando il contatto di uno qualsiasi dei poli tocca appena il suo dito di contatto, misurare le fessure tra i contatti e i diti di contatto degli altri due poli, e regolare queste fessure modificando la lunghezza delle barre di collegamento trasversali.

Se, dopo aver raggiunto la sincronizzazione, le posizioni di apertura/chiusura non sono ancora completamente raggiunte, applicare il "metodo del compromesso": prendere il punto medio tra i valori di sovraccorso e sottocorso e regolare verso questo valore mediano—assicurandosi di rispettare la tolleranza di sincronizzazione specificata dal produttore.

Scenari comuni (supponendo che il polo A sia il polo operativo):

(1) Tutti e tre i poli sono sincronizzati ma nessuno raggiunge la posizione di apertura/chiusura completa → regolare leggermente la lunghezza del braccio operativo.
(2) Tutti e tre i poli raggiungono la posizione corretta di apertura/chiusura ma sono fuori sincronia → utilizzare il metodo del compromesso sulle barre di collegamento trasversali per soddisfare gli standard di sincronizzazione.
(3) I poli A e B sono sincronizzati, ma il polo C no (anche se tutti funzionano correttamente) → regolare la barra di collegamento trasversale del polo C.
(4) I poli B e C sono sincronizzati, ma il polo A no → regolare la barra di collegamento trasversale del polo A.
(5) I poli A e C sono sincronizzati, ma il polo B no → regolare la barra di collegamento trasversale del polo B.

(6) Tutti e tre i poli sono sincronizzati, ma i poli A e B non raggiungono la posizione completamente chiusa/aperta → regolare la barra di collegamento orizzontale tra i poli A e B per portarli nella posizione corretta, o regolare la barra di collegamento trasversale del polo C in modo che il suo viaggio incompleto corrisponda a quello dei poli A e B, quindi riregolare la lunghezza del braccio operativo.

(7) Tutti e tre i poli sono sincronizzati, ma i poli B e C non raggiungono la posizione completamente chiusa/aperta → regolare la barra di collegamento orizzontale tra i poli B e C, o regolare la barra di collegamento trasversale del polo A in modo che il suo viaggio incompleto corrisponda a quello dei poli B e C, quindi regolare la lunghezza del braccio operativo.

(8) Tutti e tre i poli sono sincronizzati, ma i poli A e C non raggiungono la posizione completamente chiusa/aperta → regolare entrambe le barre di collegamento orizzontali AB e BC, o regolare la barra di collegamento trasversale del polo B in modo che il suo viaggio incompleto corrisponda a quello dei poli A e C, quindi regolare la lunghezza del braccio operativo.

(9) Scenario peggiore: tutti e tre i poli sono sia fuori sincronia che con viaggio incompleto → regolare in modo complessivo le barre di collegamento orizzontali, trasversali e il braccio operativo utilizzando il metodo del compromesso per soddisfare le specifiche richieste.

Pertanto, il principio di regolazione dell'interlocking a tre poli è: la sincronizzazione deve soddisfare le specifiche, la chiusura deve essere precisa e l'apertura deve soddisfare la distanza richiesta tra i contatti. In generale, se si verificano conflitti tra questi tre criteri, la priorità va alla distanza tra i contatti in apertura, e un minimo sacrificio della distanza di apertura può essere accettabile se necessario.
(Nota: Per le barre di collegamento trasversali e orizzontali con estremità a filettatura opposta, cercare di mantenere le lunghezze di filettatura esposta uguali su entrambi i lati durante il regolaggio.)

3.2.6 Regolazione degli spie di posizione di apertura/chiusura

Dopo aver completato il regolaggio dell'interlocking a tre poli, stringere le noci di blocco sulle barre di collegamento trasversali e orizzontali. Quindi regolare la fessura tra gli spie di posizione di apertura/chiusura e la piastra di arresto a 1–3 mm.

3.3 Messa in servizio dell'interruttore di terra

La messa in servizio dell'interruttore di terra viene eseguita dopo che l'interruttore principale di isolamento è stato completamente messo in servizio. Il metodo è simile, ma i seguenti punti richiedono attenzione:

(1) Le barre di collegamento orizzontali dell'interruttore di terra sono per lo più connesse tramite morsetti tubolari. Pertanto, quando si stringono i bulloni, applicare il momento di rotazione in modo incrociato, simmetrico, uniforme e graduale; altrimenti, potrebbe verificarsi un allineamento errato tra il conduttore di terra e il contatto fisso.

(2) Il contatto tra il conduttore di terra e il contatto fisso deve essere buono. Idealmente, il conduttore dovrebbe sporgere di 3–10 mm oltre il contatto fisso—sebbene i valori specifici varino a seconda del produttore e dovrebbero seguire il manuale. Generalmente, poiché il collegamento orizzontale dell'interruttore principale è installato sul lato del polo motore, per un interruttore di terra interna con terra a destra, la sporgenza non dovrebbe essere eccessiva; altrimenti, quando l'interruttore principale di isolamento è aperto, la lama di terra potrebbe non chiudersi a causa dell'interferenza meccanica tra la punta del conduttore di terra e il collegamento orizzontale dell'interruttore principale.

(3) Nella posizione aperta, il conduttore di terra deve rimanere orizzontale. Se necessario, utilizzare un livello a bolla per assicurare che la distanza di isolamento richiesta sia mantenuta dopo l'apertura.

3.4 Regolazione dell'interblocco meccanico

Dopo aver messo in servizio sia l'interruttore di isolamento che l'interruttore di terra, regolare l'interblocco meccanico—questo segna il completamento della messa in servizio dell'intero gruppo di interruttori di isolamento.

Regolare la posizione relativa del settore e della piastra a forma di arco sulla base in modo che:

• Quando l'interruttore di isolamento è chiuso, l'interruttore di terra non possa essere chiuso;

• Quando l'interruttore di terra è chiuso, l'interruttore di isolamento non possa essere chiuso.

3.5 Messa in servizio del meccanismo di comando manuale

Il meccanismo di comando manuale viene regolato contemporaneamente al corpo principale. Durante il regolaggio, verificare anche:

(1) Rotazione fluida del meccanismo—la forza di comando sulla maniglia non dovrebbe superare 1 kgf.
(2) Corretto commutazione dell'interruttore ausiliario—lo standard è che l'interruttore ausiliario operi in modo affidabile a circa 4/5 del tragitto verso la posizione limite durante il movimento del meccanismo.

3.6 Messa in servizio del meccanismo di comando elettrico

La messa in servizio del meccanismo elettrico è più complessa rispetto a quella manuale. Gli elementi di ispezione chiave includono:

(1) Tutti i componenti sono intatti.
(2) L'interconnessione è corretta; eseguire diverse operazioni manuali/elettriche e locali/remote per confermare l'azione corretta.
(3) Prima di alimentare per il test, posizionare innanzitutto il meccanismo nella posizione intermedia tra aperto e chiuso, quindi operare.
(4) La direzione di rotazione del motore deve corrispondere alla direzione richiesta di apertura/chiusura del corpo principale.
(5) Entrambi gli interruttori di fine corsa elettrici e meccanici devono essere regolati correttamente e allineati con le posizioni finali di apertura/chiusura del corpo principale.

4.Conclusione

Poiché gli interruttori isolanti sono da tempo considerati dispositivi elettrici semplici, difetti operativi come vincoli meccanici e sovraccarichi nel circuito conduttivo si verificano frequentemente, spesso forzando interruzioni non pianificate e influenzando seriamente l'affidabilità dell'erogazione di energia.

La familiarità con la struttura, i principi di funzionamento e i metodi di installazione/messa in servizio degli interruttori isolanti può prevenire efficacemente interruzioni forzate e operazioni non affidabili, migliorare l'efficienza del lavoro sul campo e risolvere la contraddizione tra le prestazioni non affidabili dei dispositivi e le elevate esigenze di affidabilità dei moderni sistemi di potenza.