Guida al Recloser: Come Funziona e Perché le Imprese di Servizi Pubblici lo Usano

1. Cos'è un recloser?
Un recloser è un interruttore elettrico ad alta tensione automatizzato. Simile a un interruttore differenziale nei sistemi elettrici domestici, interrompe l'energia quando si verifica un guasto, come un cortocircuito. Tuttavia, a differenza di un interruttore differenziale domestico che richiede un reset manuale, un recloser monitora automaticamente la linea e determina se il guasto si sia risolto. Se il guasto è temporaneo, il recloser si chiuderà automaticamente e ripristinerà l'energia.

I reclosers sono ampiamente utilizzati in tutto il sistema di distribuzione, dalle sottostazioni ai pali elettrici nelle aree residenziali. Esistono vari tipi, inclusi reclosers monofase compatti per linee monofase e reclosers trifase più grandi per sottostazioni e linee di distribuzione ad alta tensione fino a 38 kV.

Il progetto e le prestazioni dei reclosers sono regolati da standard internazionali come ANSI/IEEE C37.60 e IEC 62271-111.

2. Perché usare i reclosers?

I reclosers automatici sono considerati dagli operatori elettrici di tutto il mondo dispositivi essenziali per raggiungere il loro obiettivo principale: fornire il servizio elettrico più continuo e affidabile ai clienti in modo semplice ed economico.

I reclosers possono rilevare e interrompere le correnti di guasto, quindi ripristinare automaticamente l'energia una volta che un guasto temporaneo si sia risolto. In sostanza, un recloser è un dispositivo intelligente autonomo in grado di rilevare la sovratensione, cronometrare, interrompere la corrente di guasto e riaccendersi automaticamente per rialimentare la linea.

Se il guasto è permanente, il recloser si blocca dopo un numero predefinito di operazioni, solitamente tre o quattro tentativi, isolando così la sezione difettosa dal resto del sistema. Questa capacità consente agli operatori di risparmiare tempo e costi operativi significativi, poiché l'energia viene spesso ripristinata dopo solo uno o due brevi lampeggiamenti, senza alcun bisogno di intervento sul campo.

In casi in cui l'invio di personale sul sito è inevitabile, i reclosers aiutano a minimizzare l'impatto dell'interruzione e assistono il personale di manutenzione nella rapida localizzazione del guasto e nel ripristino del servizio. Clienti residenziali, commerciali, industriali e istituzionali beneficiano tutti di una minore interruzione e dei costi associati. Senza questo alto livello di affidabilità della fornitura, molte carichi critici moderni, come computer, pompe idrauliche e linee di produzione automatizzate, avrebbero difficoltà a funzionare in modo affidabile.

3. Come funziona un recloser?

Quando si verifica un guasto sulla linea, il recloser lo rileva e interrompe automaticamente l'energia. Dopo un intervallo molto breve, spesso così breve da causare solo un lampeggiamento momentaneo, il recloser tenta di chiudersi e ripristinare l'energia. Se il guasto persiste, si disattiva nuovamente.

Dopo solitamente tre tentativi non riusciti, il recloser classifica il guasto come permanente e rimane aperto (bloccato). A questo punto, gli addetti devono visitare il sito per riparare l'infrastruttura danneggiata e resettare manualmente il recloser per ripristinare l'energia.

Esempi tipici di guasti permanenti includono:

• Danni da fulmine a conduttori o attrezzature

• Rami d'albero caduti e danneggiati le linee

• Collisioni di veicoli con pali o hardware

4. Quali sono i guasti temporanei?

La maggior parte dei guasti sulle linee di distribuzione aerea sono temporanei. Esempi includono colpi di fulmine, conduttori mossi dal vento o contatti momentanei causati da uccelli o piccoli animali. Questi guasti si risolvono generalmente una volta interrotta l'energia e non causano danni duraturi alla linea.

Tipi comuni di guasti temporanei:

• Scontri tra conduttori causati dal vento

• Flashover lungo le superfici degli isolatori dovuti a sovratensioni indotte da fulmini

• Ponte momentaneo tra conduttori vivi e parti a terra da parte di uccelli, roditori o altri animali

• Rami d'albero che toccano brevemente le linee alimentate

• Ondate di commutazione che causano flashover sugli isolatori

I dati operativi a lungo termine e l'esperienza sul campo dimostrano chiaramente l'importanza della funzione "disattivazione e riattivazione". Se la linea viene de-energizzata momentaneamente, la fonte del guasto spesso scompare, rendendo altamente probabile una chiusura riuscita. Pertanto, i reclosers automatici eliminano virtualmente le interruzioni prolungate causate da guasti temporanei o sovratensioni transitorie nei sistemi di distribuzione.

5. Tipi di recloser

5.1 Reclosers monofase

I reclosers monofase vengono utilizzati per proteggere circuiti monofase, come linee secondarie o diramazioni da un alimentatore trifase. Possono anche essere utilizzati su circuiti trifase dove la maggior parte del carico è monofase.

In caso di un guasto permanente tra fase e terra, solo la fase interessata viene bloccata, mentre i due terzi restanti del sistema continuano a fornire energia, migliorando la continuità del servizio complessivo.

A causa del loro peso inferiore rispetto ai reclosers trifase più grandi, le unità monofase sono solitamente montate direttamente sui pali elettrici o sulle strutture d'acciaio delle sottostazioni utilizzando le loro staffe di montaggio integrate, eliminando la necessità di supporti aggiuntivi.

A seconda del progetto, i reclosers monofase possono essere dotati di controllo idraulico (integrato all'interno della vasca d'olio del recloser) o di controllo elettronico (alloggiato in un armadio di controllo separato).

Si noti che ora sono disponibili anche reclosers monofase in formato a tagliatore, rappresentando un elevato livello di integrazione tra componenti primari e secondari. Questi possono essere installati direttamente su basi di montaggio standard per fusibili a tagliatore ed sono comunemente utilizzati per la protezione dei circuiti di ramo, con correnti nominali tipiche fino a 200 A.

Un esempio di produttore è S&C Electric Company (USA), la cui linea di prodotti TripSaver® II rappresenta questo tipo, come mostrato di seguito:

5.2 Reclosers trifase

I reclosers trifase vengono utilizzati sulle linee di distribuzione trifase per migliorare l'affidabilità del sistema. In caso di qualsiasi guasto permanente, tutte e tre le fasi vengono bloccate simultaneamente, prevenendo così il rischio di alimentazione monofase per carichi trifase critici, come grandi motori trifase, che potrebbero altrimenti essere danneggiati da una fornitura di tensione non bilanciata o incompleta.

La scelta di un recloser trifase si basa sui requisiti elettrici, sul mezzo di interruzione e isolamento (ad esempio, olio, vuoto o gas ecologici) e sulla scelta tra controllo idraulico (integrato all'interno dell'unità) o controllo elettronico (alloggiato in un armadio di controllo separato).

5.3 Modalità di funzionamento: Tripolazione e blocco trifase

Questa è la modalità di funzionamento standard per i reclosers più grandi. Indipendentemente dal fatto che il guasto sia un cortocircuito monofase-terra, un cortocircuito tra fasi o un cortocircuito trifase, tutte e tre le poli si aprono simultaneamente durante ogni operazione. L'apertura e la riconnessione di tutte e tre le fasi sono meccanicamente collegate e azionate da un singolo meccanismo di funzionamento, garantendo una performance sincronizzata.

I reclosers trifase supportano varie configurazioni di montaggio, inclusi:

• Telai montati su palo (per installazioni su linea aerea)

• Telai di montaggio per sottostazione (per applicazioni in sottostazione o a terra)

5.4 Reclosers triplo-monofase

I reclosers triplo-monofase sono controllati elettronicamente e offrono tre modalità di funzionamento:

• Tripolazione e blocco trifase
  Tutte e tre le fasi si aprono simultaneamente a causa di un sovraccorrente, si riconnettono simultaneamente e operano nella stessa sequenza.

• Tripolazione monofase e blocco trifase
  Ogni fase esegue indipendentemente l'apertura e la riconnessione a sovraccorrente. Se una qualsiasi fase entra in sequenza di blocco a causa di un guasto permanente, o se viene emesso un comando di "blocco" locale/remoto, anche le altre due fasi si apriranno e entreranno in blocco, prevenendo così una prolungata alimentazione monofase dei carichi trifase.

• Tripolazione monofase e blocco monofase
  Ogni fase si apre e si blocca indipendentemente, senza influire sulle altre. Questa modalità viene utilizzata principalmente per i carichi residenziali, o in scenari in cui i carichi trifase sono già protetti contro l'alimentazione monofase attraverso altri mezzi.

I reclosers triplo-monofase possono essere montati su pali utilizzando telai di montaggio su palo, o installati su telai di sottostazione o direttamente su strutture metalliche di sottostazione.

6. Tipi di controllo dei reclosers

L'"intelligenza" che consente a un recloser di rilevare la sovraccorrente, selezionare le caratteristiche tempo-corrente, eseguire operazioni di apertura e riconnessione e infine bloccarsi deriva dal suo sistema di controllo. Esistono due principali tipi di controllo: controllo idraulico integrato e controllo elettronico alloggiato in un armadio di controllo separato.

Controllo idraulico

Il controllo idraulico è ampiamente utilizzato nella maggior parte dei reclosers monofase e in alcuni reclosers trifase. Esiste come parte integrante del recloser stesso. Con questo metodo di controllo, la sovraccorrente viene rilevata da una bobina di trip collegata in serie con la linea. Quando la sovraccorrente fluisce attraverso la bobina di trip, questa tira un pistone, causando l'apertura dei contatti del recloser. 

Le operazioni di tempistica e sequenza vengono ottenute facendo fluire l'olio idraulico attraverso diverse camere idrauliche o orifici. Nei reclosers più piccoli, l'energia necessaria per la riconnessione è fornita da molle, che vengono caricate dal pistone della bobina di trip collegata in serie durante l'operazione di protezione a sovraccorrente. Nei reclosers più grandi, la chiusura viene eseguita da un solenoide di chiusura separato alimentato dalla tensione della linea dal lato sorgente del recloser.

7. Controllo a microprocessore o elettronico

I sistemi di controllo dei reclosers a microprocessore o elettronico sono generalmente installati in armadi di controllo separati, consentendo di regolare i parametri di funzionamento in qualsiasi momento. Possono essere combinati con vari accessori per personalizzare le funzioni di base per soddisfare una vasta gamma di requisiti applicativi. Rispetto al controllo idraulico, questi metodi di controllo offrono maggiore flessibilità, programmazione e personalizzazione dei parametri più semplice, e capacità avanzate di protezione, misurazione e automazione. 

Il controllo basato su microprocessore è solitamente utilizzato insieme a software di interfaccia basato su PC per configurare le impostazioni di controllo, registrare i dati di rilevamento e impostare i parametri di comunicazione. Il sistema di controllo fornisce inoltre diversi strumenti di analisi, tra cui funzioni di localizzazione dei guasti, registrazione degli eventi e oscillografia. Il controllo elettronico è stato ampiamente applicato alla maggior parte dei recloser trifase a partire dalla metà degli anni '80, e molte di queste unità sono ancora oggi in affidabile funzionamento.

8. Mezzi d'interruzione dei recloser

8.1 Interruttori ad olio
I recloser che utilizzano l'olio per l'interruzione della corrente impiegano lo stesso olio come mezzo principale di isolamento. Alcuni recloser con controllo idraulico utilizzano questo stesso olio per eseguire funzioni di temporizzazione e conteggio.

8.2 Interruttori al vuoto
Gli interruttori al vuoto consentono un'interruzione rapida e a bassa energia dell'arco e offrono vantaggi come lunga durata dei contatti e dell'interruttore, basso stress meccanico e alta sicurezza operativa. Poiché l'arco si spegne nel vuoto, la durata dei contatti e dell'interruttore supera di gran lunga quella di altri mezzi d'interruzione. A seconda del modello, il mezzo di isolamento per i recloser al vuoto può essere olio, aria o resina epossidica.