Interruttore a Vuoto per Interni: Funzionamento e Manutenzione

Protezione contro i sovravoltaggi

I circuiti interrottori a vuoto hanno un'ottima prestazione di interruzione della corrente. Tuttavia, quando interrompono carichi induttivi, il rapido cambiamento di corrente può generare sovravoltaggi elevati attraverso l'induttanza, che richiedono attenzione.

Quando si commutano motori di piccola capacità, le correnti di avviamento sono relativamente elevate; dovrebbero essere prese misure per ridurre la corrente di inrush.

Per i trasformatori, la necessità di protezione varia con il progetto. I trasformatori immersi in olio hanno una elevata resistenza ai sovravoltaggi impulsivi e una grande capacità dispersa, generalmente non richiedono dispositivi di protezione aggiuntivi. Tuttavia, per i trasformatori a secco con livelli di resistenza impulsiva inferiori o per i trasformatori di forno soggetti a frequenti commutazioni e correnti ritardate, si consigliano misure protettive come parafulmini a ossido metallico, capacità distribuita dei cavi o condensatori shunt aggiuntivi.

Per i circuiti interrottori a vuoto utilizzati nella protezione delle linee, la lunghezza della linea fornisce una sufficiente capacità dispersa, e i dispositivi collegati multipli aiutano a sopprimere gli elevati sovravoltaggi di ristabilimento. Pertanto, solitamente non sono necessarie misure protettive speciali.

Per i banchi di condensatori, i test sul campo mostrano che i sovravoltaggi durante le operazioni di chiusura generalmente non superano il doppio della tensione del sistema. In Cina, i condensatori shunt vengono tipicamente utilizzati a tensioni inferiori a 60 kV, dove i livelli di isolamento dell'attrezzatura sono sufficienti per resistere a tali sovravoltaggi senza danni. Tuttavia, i circuiti interrottori a vuoto con prestazioni meccaniche scadenti possono presentare vibrazioni prolungate dei contatti durante l'operazione, portando a sovravoltaggi elevati—fenomeni osservati sia nei test nazionali che internazionali e quindi richiedono attenzione.

Controllo rigoroso delle velocità di chiusura e apertura

Se la velocità di chiusura di un interruttore a vuoto è troppo bassa, aumenta il tempo di arco pre-chiusura, accelerando l'usura dei contatti. Inoltre, poiché gli interruttori a vuoto utilizzano solitamente saldature al rame e processi di degassificazione ad alta temperatura, la loro resistenza meccanica è relativamente bassa e sono sensibili alle vibrazioni. Velocità di chiusura eccessivamente alte possono causare un forte shock meccanico, esercitando forze elevate sulle campane e riducendo la loro durata. Solitamente, la velocità di chiusura degli interruttori a vuoto varia da 0,6 a 2 m/s, con un valore ottimale che dipende dal design specifico.

Durante l'interruzione, il tempo di arco è molto breve—solitamente inferiore a 1,5 semionde di frequenza di rete. Per garantire una sufficiente resistenza dielettrica al primo zero di corrente, è generalmente richiesto che lo spostamento dei contatti raggiunga il 50%-80% dello spostamento totale entro la prima semionda. Pertanto, la velocità di apertura deve essere rigorosamente controllata.

Inoltre, sia gli smorzatori di apertura che quelli di chiusura devono avere caratteristiche di prestazione ottimali per minimizzare l'impatto meccanico durante l'operazione, prolungando così la durata dell'interruttore a vuoto.

Controllo rigoroso dello spostamento dei contatti

È errato presumere che un maggiore gap tra i contatti beneficia l'estinzione dell'arco e aumentare arbitrariamente lo spostamento dei contatti. Gli interruttori a vuoto hanno corsi di contatto relativamente brevi. Per tensioni nominali di 10-15 kV, il corso di contatto tipico è solo di 8-12 mm, con un overtravel di 2-3 mm. Aumentare eccessivamente lo spostamento dei contatti può esercitare uno stress eccessivo sulle campane dopo la chiusura, potenzialmente danneggiandole e compromettendo il sigillo a vuoto dell'interruttore.

Controllo rigoroso della corrente di carico

Gli interruttori a vuoto hanno una capacità di sovraccarico limitata. A causa del vuoto tra i contatti e l'involucro che agisce come isolante termico, il calore dai contatti e dalle barre conduttive viene principalmente dissipato attraverso la conduzione lungo la barra. Per assicurare che la temperatura di funzionamento rimanga entro i limiti consentiti, la corrente di lavoro deve essere rigorosamente controllata e mantenuta al di sotto del valore nominale.

Test di accettazione rigorosi alla messa in servizio

Anche se gli interruttori a vuoto sono sottoposti a test approfonditi prima della spedizione dalla fabbrica, dopo il trasporto e l'installazione sul sito, i parametri chiave devono essere rilevati e verificati nuovamente per rilevare eventuali cambiamenti dovuti al maneggio o alla disallineazione tra l'interruttore e il meccanismo di operazione. I parametri chiave da verificare includono:

• Rimbalzo in chiusura

• Sincronizzazione in apertura

• Gap dei contatti (distanza di apertura)

• Corsa di compressione

• Velocità di chiusura e apertura

• Tempi di chiusura e apertura

• Resistenza di contatto continua

• Livello di isolamento dell'interruttore

• Test di funzionamento meccanico

Tutti i risultati devono soddisfare le specifiche tecniche del produttore prima che l'interruttore venga messo in servizio.

Intervalli di manutenzione per gli interruttori a vuoto

Gli intervalli di manutenzione devono seguire le normative stabilite e essere regolati in base alle condizioni operative effettive. È un errore pensare che gli interruttori a vuoto non richiedano manutenzione. Le linee guida specifiche includono:

• Eseguire test di resistenza a tensione di rete sui poli dell'interruttore durante la manutenzione preventiva stagionale o annuale per valutare l'integrità del vuoto.

• Dopo 2.000 cicli normali di operazione (chiusura/apertura della corrente di carico) o 10 interruzioni della corrente cortocircuitale nominale, ispezionare tutti i bulloni per allentamenti. La manutenzione deve seguire le istruzioni del produttore. Se tutti i parametri rimangono entro i limiti accettabili, l'interruttore può continuare a essere utilizzato.

• Se un interruttore a vuoto è stato fuori servizio o in magazzino per 20 anni, il suo livello di vuoto deve essere testato utilizzando il metodo specificato per gli interruttori a vuoto. Se il vuoto non soddisfa i requisiti, l'interruttore deve essere sostituito.

Interruttore a vuoto

L'interruttore a vuoto è il componente centrale di un interruttore a vuoto. Utilizza involucri in vetro o ceramica per supporto strutturale e sigillaggio ermetico, contenendo contatti mobili e fissi insieme a uno schermo. L'interno è sotto alto vuoto, tipicamente 1,33 × 10⁻⁵ a 1 Pa, garantendo una prestazione affidabile di interruzione dell'arco e isolamento.

Una volta che il livello di vuoto si degrada, la capacità di interruzione diminuisce significativamente. Pertanto, l'interruttore a vuoto deve essere protetto da qualsiasi impatto esterno—nessun colpo, battitura o applicazione di forza durante il maneggio o la manutenzione. Non posizionare oggetti sopra l'interruttore per evitare impatti accidentali.

I produttori eseguono controlli rigorosi di parallelismo e assemblaggio preciso prima della consegna. Durante la manutenzione, tutti i bulloni di montaggio dell'interruttore devono essere uniformemente serrati per garantire una distribuzione uniforme dello stress e prevenire danni.