Soluzioni per interruttori a SF6 nei sistemi elettrici ad alta tensione: uno studio di caso della VZIMAN Company

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1. Sfide nei sistemi di potenza ad alta tensione​

1.1 I sistemi di potenza ad alta tensione, essendo il cuore della trasmissione di energia, affrontano sfide critiche:

• ​Limiti delle prestazioni degli apparecchi: Con l'aumento dei livelli di tensione (ad esempio, 500kV e oltre), i tradizionali interruttori a circuito chiuso faticano a soddisfare le elevate capacità di spegnimento (oltre 40kA) e i requisiti di rapida ripresa dell'isolamento.
• ​Rischi di sovratensione: La commutazione di carichi capacitivi (ad esempio, banchi di condensatori) può causare riaccesi, portando a pericolose sovratensioni.
• ​Povera adattabilità ambientale: Climi estremi (ad esempio, alta umidità, condensa) accelerano la corrosione degli apparecchi, riducendo la loro durata di vita.
• ​Costi di manutenzione elevati: Le frequenti ispezioni per gli interruttori tradizionali e i rischi di perdita di gas SF6 contribuiscono all'inefficienza operativa e alle preoccupazioni ambientali.

2. Soluzioni innovative di interruttori a circuito chiuso SF6 di VZIMAN​

Per affrontare queste sfide, VZIMAN ha sviluppato un sistema di interruttori a circuito chiuso SF6 modulare con tecnologie chiave:

2.1 ​Tecnologia di spegnimento autonomo dell'arco​

• Utilizza un design di camera d'arco a pressione singola, dove l'energia dell'arco comprime autonomamente il gas SF6, eliminando le pompe esterne e riducendo il consumo energetico.
• Impiega contatti in lega rame-tungsteno per resistere alle temperature dell'arco (12.000-14.000K), raggiungendo una capacità di spegnimento di 50kA e una probabilità di riacceso inferiore allo 0,1%.

2.2 Monitoraggio intelligente e ottimizzazione ambientale​

• Integra sensori di micro-umidità e pressione con la tecnologia ZigBee per il monitoraggio in tempo reale della densità del gas (±0,5% di precisione).
• Utilizza trasformatori di corrente in lega microcristallina (precisione di classe 0,2) e supporta 12 configurazioni di TC per esigenze di protezione complesse.
• Implementa zeloliti molecolari e adsorbenti di allumina per ridurre i tassi annuali di perdita (<0,5%) e la decomposizione di HF del 90%.

2.3​ Resistenza sismica e design modulare​

• Combina meccanismi a molla (tipo CT14) con camere d'arco per una resistenza sismica di 8 gradi e oltre 3.000 operazioni meccaniche, ideale per la commutazione frequente.
• Supporta configurazioni serie multi-interruttore con condensatori di equalizzazione di tensione, adatte per sistemi ultratensione (750kV+).

3. Prestazioni e vantaggi competitivi​

La soluzione di VZIMAN è conforme alla norma IEC 62271-200 e dimostra:

• ​Affidabilità migliorata: tassi di guasto inferiori del 20% nei sistemi a 40,5kV e soppressione delle sovratensioni del 85% durante la commutazione dei condensatori.
• ​Manutenzione ridotta: intervalli di manutenzione estesi a 10 anni, con la frequenza di reintegrazione del SF6 ridotta del 70%.
• ​Conformità ambientale: tasso di recupero del SF6 >99%, potenziale di riscaldamento globale (GWP) ridotto del 50%, in linea con le normative F-Gas UE.

4. Applicazioni tipiche​

• ​Integrazione di energie rinnovabili: Risolve la saldatura dei contatti nelle stazioni elettriche di parco eolico causata dalle correnti di inrush durante la compensazione reattiva.
• ​Aggiornamenti della rete urbana: Design compatti (ad esempio, serie LW8) si adattano a sottostazioni con spazio limitato, consentendo la commutazione senza riacceso per linee non caricate fino a 50 km.
• ​Trasmissione transfrontaliera: Validata in progetti HVDC di ±800kV, funzionando in modo affidabile in ambienti a -40°C per garantire la stabilità dei corridoi di potenza transnazionali.