Interruttore olio: tipologie, marcature + specifiche di utilizzo

Tra gli apparecchi di manovra, l'interruttore automatico in olio, utilizzato sia nei quadri chiusi che aperti di qualsiasi tensione, occupa un posto d'onore da veterano.

La sua funzione principale è quella di accendere e spegnere le singole linee di un sistema elettrico normalmente funzionante o in situazioni insolite. A seconda delle circostanze, lo spegnimento avviene automaticamente o manualmente.

In questo articolo esamineremo le tipologie esistenti di questi dispositivi, la loro classificazione ed etichettatura. Presteremo attenzione anche ai pro e ai contro di tali interruttori, caratteristiche e regole per il loro utilizzo. Per una migliore comprensione del materiale, abbiamo selezionato diagrammi, tabelle, foto visive e recensioni video tematiche.

Pro e contro degli interruttori dell'olio

Questi dispositivi hanno un design relativamente semplice. Hanno una buona capacità di commutazione e non sono influenzati dalle condizioni atmosferiche. Se si verificano malfunzionamenti, è possibile eseguire lavori di riparazione. I Tank MV sono adatti per l'installazione esterna. Esistono condizioni per l'installazione di trasformatori di corrente integrati.

La velocità di divergenza dei contatti gioca un ruolo importante nel funzionamento della MV. Può verificarsi una situazione in cui i contatti divergono a velocità enorme e l'arco raggiunge immediatamente una lunghezza critica per questo. In questo caso, l'entità della tensione di ripristino potrebbe non essere sufficiente per superare l'intervallo tra i contatti.

Gli interruttori del serbatoio presentano più svantaggi.Il primo è la presenza di un grande volume di olio, quindi le notevoli dimensioni di queste unità e quadri. Il secondo è il pericolo di incendio ed esplosione; in situazioni di emergenza, le conseguenze possono essere le più imprevedibili.

Il livello dell'olio sia nel serbatoio che negli ingressi, nonché il suo stato, devono essere tenuti sotto controllo periodico. Se nelle reti di alimentazione servite è presente una MV, è necessario disporre di un impianto petrolifero speciale.

La foto mostra l'interruttore dell'olio VMG. Può disconnettere qualsiasi corrente di carico e cortocircuito, inclusa la corrente di interruzione massima. Questo tipo è ampiamente utilizzato nelle sottostazioni di trasformazione

Classificazione degli interruttori dell'olio

L'uso degli interruttori dell'olio iniziò alla fine del secolo scorso. Quasi fino alla metà del XX secolo semplicemente non esistevano altri dispositivi di disconnessione nelle reti ad alta tensione.

Esistono due grandi gruppi di questi dispositivi:

1. Cisterna, che sono caratterizzati dalla presenza di un grande volume di olio. Per queste apparecchiature è sia il mezzo in cui si spegne l'arco che l'isolante.
2. Basso livello di olio o volume basso. Il nome stesso parla della quantità di riempitivo in essi contenuto. Questi interruttori contengono elementi dielettrici e richiedono olio solo per l'estinzione dell'arco.

I primi vengono utilizzati principalmente negli impianti di distribuzione da 35 a 220 kV. Il secondo: fino a 10 kV. I dispositivi a basso contenuto di olio della serie VMT vengono utilizzati anche nei quadri esterni progettati per 110 e 220 kV.

Il principio di estinzione dell'arco è identico per entrambi i tipi. L'arco che si forma quando i contatti ad alta tensione dell'interruttore vengono aperti provoca una rapida evaporazione dell'olio. Ciò porta alla creazione di un guscio di gas attorno all'arco. Questa formazione è costituita da vapore d'olio (circa il 20%) e idrogeno (H2).

L'intervallo dell'arco viene deionizzato come risultato del rapido raffreddamento del cilindro dell'arco miscelando gas ad alta e bassa temperatura nell'involucro.

Al momento dell'arco nella zona di contatto, la temperatura è molto alta - circa 6000⁰. A seconda dell'installazione, ci sono interruttori utilizzati per uso interno, esterno, nonché per l'uso in quadri completi KRP.

Tipo n. 1: attrezzatura di tipo serbatoio

Le apparecchiature di commutazione di questo tipo possono avere uno o più serbatoi a seconda della tensione. Nel primo caso si tratta fino a 10 kV, in alcuni casi fino a 35. Ciascuna fase degli interruttori che funzionano in impianti ad alta tensione è collocata in un singolo serbatoio.

Tutti gli interruttori del serbatoio hanno approssimativamente lo stesso layout. Un serbatoio in acciaio agli ingressi dell'olio ospita gli scivoli ad arco. I contatti esterni sono ponticellati da una traversa

Gli azionamenti sia agli interruttori del serbatoio che a quelli del basso livello dell'olio possono essere manuali, automatici, assemblati su una bobina di azionamento a solenoide o caricati a molla. Nel secondo caso viene sfruttata la proprietà magnetica del solenoide che gli consente di serrare il nucleo metallico collegato tramite un apposito sistema all'albero di media tensione.

Quando viene fornita corrente elettrica continua all'avvolgimento del solenoide, l'unità viene accesa ritraendo l'asta del nucleo magnetico e quindi ruotando l'albero dell'interruttore.

Uno speciale fermo mantiene l'albero in questa posizione. Contemporaneamente all'accensione, il solenoide imposta una determinata posizione sulle molle di arresto che, al ricevimento di uno speciale impulso elettrico, spegneranno la MV.

Il processo di spegnimento avvia il secondo solenoide espellendo il meccanismo a rullo (fermo).Di conseguenza, l'albero gira istantaneamente grazie alla molla e si spegne. Perché l'azionamento del solenoide funzioni, è necessario che sia presente una batteria per alimentarlo con corrente continua.

Quando non è presente la batteria, viene utilizzata una trasmissione a molla. La commutazione avviene tramite motore elettrico o tramite sforzo muscolare. Lo spegnimento manuale è possibile per le unità a bassa potenza con un valore di corrente di cortocircuito fino a 30 kA, per spegnerle è necessario applicare una forza massima di 25 kg.

MV monovasca ad arco aperto

Alcuni quadri sono dotati di interruttori automatici con serbatoio sprovvisti di scivoli d'arco. L'arco elettrico qui si estingue nel modo più semplice: rompendo due volte i contatti in un contenitore pieno d'olio. Tali dispositivi ad arco aperto includono i modelli domestici VMB e VME. Sono progettati per una corrente nominale di 1,25 kA.

Schema di VME-6-200. La struttura è composta da un serbatoio (1), un coperchio (2), isolatori in porcellana (3), contatti fissi (4), contatti mobili (5), una traversa (6), contatti d'arco (7), piastre (8) , molle (9 ), albero (10)

Il simbolo “E” sta per escavatore, il numero 6 è la tensione nominale di 6 kV, 200 è la corrente nominale in ampere. La corrente di soglia di spegnimento per questa MT è 1,25 kA. Il serbatoio di questa MV è realizzato in acciaio e collegato ad un coperchio in ghisa tramite bulloni. Le pareti del serbatoio sono ricoperte di materiale isolante (13).

Sei isolatori in porcellana che passano attraverso l'estremità del coperchio in staffe di rame che fungono da contatti di lavoro fissi. La serie VME è dotata di azionamento manuale a volano.

Sono presenti contatti mobili sulla traversa o sul ponte di contatto. Qui si trovano anche i contatti mobili estinguenti l'arco sotto forma di quadrati di ottone.Le piastre di rame con punte di ottone situate alle estremità inferiori degli isolanti sono contatti ad arco stazionario. Un'asta isolante comunica il movimento ai contatti mobili attraverso il contatto con il meccanismo di azionamento.

Quando la traversa è in posizione sollevata, i contatti fissi sono chiusi, la molla responsabile dell'arresto è compressa e la MV è accesa. L'interruttore è collegato ad un albero di azionamento del fermo, che lo mantiene nella posizione operativa. Ogni volta che viene scollegato, il chiavistello viene rilasciato, la molla viene rilasciata e la traversa si sposta rapidamente verso il basso. In questo caso i contatti di lavoro vengono aperti in sequenza: 4 e 5, poi 7,8.

Ciò fa sì che ciascun polo dell'interruttore apra il circuito in due punti, creando un arco e decomponendo l'olio. All'interno dei gusci 12 la pressione arriva da 0,5 a 1 MPa, attivando così il processo di deionizzazione. Entro un massimo di 0,1 s, gli archi si spengono e i proiettili, sollevandosi, finiscono sotto la copertura e aumentano il volume del cuscino d'aria.

Quando tutte le fasi della MT sono in un unico contenitore, l'olio isola i contatti tra loro e dal corpo serbatoio, che deve essere collegato a terra

Quest'ultimo funge da cuscinetto, riducendo la forza d'impatto durante il processo di estinzione dell'arco. L'altezza normale del cuscino d'aria corrisponde a circa il 25% del volume. Il superamento di questa soglia può provocare un'esplosione.

Tali interruttori sono facili da usare, relativamente economici e convenienti da usare in sottostazioni aperte. Ma i vapori di olio caldo, anche a semplice contatto con l'ossigeno, sono facilmente infiammabili.

La combustione di un arco in un ambiente petrolifero innesca il processo di policondensazione, che deteriora la resistenza elettrica dell'olio. Il serbatoio si intasa di sedimenti costituiti da particelle di carbonio. Pertanto sono necessarie ispezioni dell'unità con cambio dell'olio.

Interruttori dell'olio con scivolo ad arco

Il potere di interruzione e l'affidabilità degli interruttori automatici a serbatoio sono notevolmente aumentati dalla presenza di uno scivolo d'arco. È posto nell'olio situato nel serbatoio. Negli interruttori a tre serbatoi, ciascuna fase è collocata in un serbatoio separato.

Vista in sezione di un polo di un interruttore del serbatoio. È dotato di una camera di estinzione dell'arco C -35 – 630 – 10. La marcatura indica che l'interruttore è destinato all'installazione in quadri da 35 kV e superiori, progettati per una corrente nominale di 630,4 kA, un potere di interruzione di 10 kA

Il progetto è più complesso di quello di una VM senza scivoli d'arco e consiste in:

• pali (1);
• trasformatore di corrente (2);
• alloggiamento della trasmissione (3);
• aste (4);
• contatto fisso (5);
• camera di estinzione dell'arco (6);
• isolamento (7);
• elemento riscaldante (8);
• dispositivi di scarico dell'olio (9).

La parte superiore della telecamera è dotata di un contatto fisso. Quando è acceso, al suo interno penetra un contatto mobile a forma di asta. In caso di disconnessione, l'asta abbandona il contatto fisso, provocando la formazione di un arco nella camera. La quantità di pressione generata in questo caso è un ordine di grandezza superiore al parametro corrispondente degli interruttori non dotati di scivolo ad arco.

Una pressione di 8 -7 MPa riduce il diametro dell'arco e aumenta la resistenza alla rottura dello spazio dopo che la corrente ha attraversato la tacca di zero. Di conseguenza, si verifica un processo di estinzione dell'arco più rapido. A seguito dell'uscita del contatto mobile dalla camera, i gas vengono liberati attraverso il foro libero con parziale cattura dell'olio.

Il cilindro dell'arco si raffredda rapidamente e si verifica un'intensa deionizzazione. All'aumentare della corrente aumenta l'efficienza dello scivolo dell'arco.La MT può funzionare anche come apparecchiatura ad arco aperto in caso di piccola interruzione di corrente.

Oltre ad aumentare la pressione della miscela di vapore nell'intercapedine dell'arco, per accelerare l'estinzione dell'arco, viene utilizzato un metodo come l'aumento del soffiaggio di un cocktail di vapore nella zona dell'arco. C'è un soffio longitudinale, trasversale e controcorrente

Il tipo di soffiaggio automatico è determinato dalla struttura dello scivolo dell'arco. Nel primo caso il vettore della miscela di vapori ha direzione longitudinale rispetto all'albero dell'arco (frammento a). Con una direzione trasversale di soffiaggio, il flusso si muove in una direzione perpendicolare alla colonna dell'arco o ad un certo angolo (frammento b).

Nel caso in cui il flusso abbia direzione opposta al vettore di movimento del contatto mobile con l'arco, si verifica un controsoffiaggio. Combinazioni di questi metodi vengono spesso utilizzate nei dispositivi di estinzione dell'arco.

L'arco nella MV si estingue in 3 fasi. Nel primo (a), nell'arco viene rilasciata elettricità e nell'involucro chiuso viene generata alta pressione. Nel momento in cui l'impasto lascia il guscio inizia la seconda fase (b). Terzo (c) - rimozione dei gas riscaldati residui e dei prodotti di decomposizione dalla camera

Nell'ultima fase, la camera è pronta a partecipare al successivo ciclo di spegnimento. Per il riarresto automatico, questo passaggio è estremamente importante.

Tipo n. 2: interruttori a pentola o livello basso dell'olio

Negli impianti chiusi, gli interruttori automatici vengono utilizzati come generatori e circuiti di distribuzione. In quelli aperti - come sottostazione e distribuzione. L'olio non svolge funzioni isolanti in interruttori di questo tipo; è necessario solo come mezzo per estinguere l'arco.

Il rischio di incendio ed esplosione delle VM di piccolo volume è significativamente inferiore a quello di quelle basate su serbatoi.Sono installati sia in quadri esterni che quadri interni di qualsiasi tensione fino a 110 kV. Il ruolo di isolare i poli tra loro e rispetto al terreno è svolto da dielettrici come porcellana, resina colata, steatite.

L'olio in queste VM occupa solo il 3-4% del volume dei poli. Un piccolo volume di olio, un peso ridotto e dimensioni convenienti sono i vantaggi innegabili di questa attrezzatura. Tuttavia, vengono utilizzati in componenti di sistema in cui non vengono posti requisiti elevati agli interruttori.

Queste limitazioni sono spiegate dalla forte connessione tra la capacità di sezionamento e la corrente interrotta e dall'incapacità del progetto di funzionare in condizioni di frequenti interruzioni.

Un altro motivo è la difficoltà nell’implementare richiusure automatiche multiple ad alta velocità. Negli interruttori di piccolo volume vengono utilizzati i seguenti tipi di getto d'olio: trasversale, longitudinale, misto. Gli esperti ritengono che il primo sia il più efficace.

Per gli interruttori di questo tipo, destinati a quadri chiusi, i contatti sono posti in una vasca di acciaio. Le MT con tensioni pari o superiori a 35 kV hanno un involucro di porcellana. L'apparecchiatura più comunemente utilizzata è sospesa 6-10 kV. Il suo corpo è fissato su un telaio comune a tutti i poli. Tutti e tre i poli hanno una camera di estinzione dell'arco, ciascuno è progettato per un'interruzione del contatto e ad alte tensioni per 2 o più.

Il design degli interruttori per basso livello dell'olio comprende contatti mobili e fissi (1 e 3), camera di estinzione dell'arco (2), contatti di lavoro (4)

Secondo lo schema sopra, vengono prodotti gli interruttori VMP, VMG, MG, progettati per tensioni fino a 20 kV. Una caratteristica progettuale degli interruttori per correnti nominali elevate è che i contatti di lavoro si trovano all'esterno e i contatti di estinzione dell'arco si trovano all'interno del serbatoio.

Gli interruttori automatici della serie VMP sono spesso utilizzati in dispositivi chiusi, nonché in quadri da 6-10 kV. I quadri della serie VK sono installati in quadri completi. Sono dotati di un azionamento elettromagnetico o a molla integrato e sono progettati per correnti di interruzione di 20 - 31,5 kA e correnti nominali di 630 - 3150 A.

Gli interruttori a colonna, realizzati appositamente per i quadri, si distinguono per il loro design retrattile. Nelle installazioni a 35 kV vengono installate VM di tipo a colonna delle serie VMK e VMUE. Le RU 110, 220 kV sono dotate di interruttori automatici della serie VMT. L'unità ha una base saldata su cui si trovano i suoi tre poli. Controllo: azionamento a molla.

La foto mostra l'interruttore VMT-110. L'immagine a sinistra mostra i componenti che lo compongono: comando a molla (1), isolatore del palo di supporto dell'interruttore (2), dispositivo di estinzione dell'arco (3), base (4), meccanismo di controllo (5)

La parte destra della foto mostra un modulo, dove: 1 è una calata, 2 è un contatto mobile collegato alla calata tramite collettori di corrente. La camera d'arco è contrassegnata dal numero 3, il contatto fisso è 5. Tutto quanto sopra è posizionato in un isolante cavo (4) di porcellana. Al suo interno c'è l'olio del trasformatore e sopra c'è un tappo (6).

Quest'ultimo è dotato di manometro per monitorare la pressione nel modulo. Inoltre il coperchio è dotato di un'unità per il riempimento con una miscela di gas compresso, una valvola di rilascio automatico e un indicatore dell'olio (8). Il contatto mobile e il dispositivo di controllo sono collegati tramite aste isolanti.

Il disegno del polo è identico per tutta la serie di interruttori. I serbatoi MT per correnti da 630 a 1600 A contengono 5,5 kg di olio, oltre 1600 e fino a 3150 A compresi - 8 kg.

Per aumentare l'affidabilità, la progettazione dei singoli interruttori include ulteriori elementi di controllo e protezione:

• elettromagneti di disconnessione;
• relè che funzionano istantaneamente e con un ritardo ad una corrente di soglia;
• relè di minima tensione;
• contatti aggiuntivi.

A seconda del metodo di disposizione, ci sono interruttori a basso olio con lo scivolo d'arco posizionato in basso e il contrario in alto. Nel primo caso il contatto mobile realizza il movimento dall'alto verso il basso, nel secondo viceversa. Il potere di interruzione di quest'ultimo è più elevato.

Marcatura degli interruttori dell'olio

Decifrare i segni applicati dal produttore sull'interruttore dell'olio ti consentirà di familiarizzare con le informazioni di base a riguardo. Consideriamo come esempio i contrassegni dell'interruttore VMG-133. Il primo carattere "B" indica che c'è un interruttore davanti a te.

Questo diagramma mostra la composizione del simbolo per gli interruttori ad alta tensione, compresi quelli per le apparecchiature riempite d'olio

Secondo - "M" denota il tipo di interruttore, in questo caso particolare: basso livello di olio. Lettera "G" determina l'appartenenza a una determinata specie - in vaso. 133 - Serie MV.

Regole per il funzionamento della MV

Il personale di riparazione e operativo, gli specialisti associati alla manutenzione e al funzionamento degli interruttori dell'olio sono tenuti a conoscere le istruzioni, la struttura e il principio di funzionamento pertinenti dell'apparecchiatura.

Durante il funzionamento gli addetti alla manutenzione della MT sono tenuti a monitorare:

1. Tensione efficace, corrente di carico. Gli indicatori non dovrebbero andare oltre i valori della tabella.
2. L'altezza della colonna d'olio ai poli, l'assenza di perdite.
3. Presenza di lubrificante sulle parti di sfregamento.I contatti possono perdere mobilità e congelarsi se il lubrificante degli elementi di sfregamento diventa denso e sporco.
4. Polvere nei locali in cui sono ubicati i quadri.
5. Conformità delle caratteristiche meccaniche degli interruttori manovrati alle norme tabellari.

Dopo ogni intervento per cortocircuito, l'apparecchiatura deve essere ispezionata. Le informazioni su queste interruzioni vengono registrate in un registro speciale. Deve essere presente un registro dei difetti per registrare le informazioni sui malfunzionamenti identificati durante il funzionamento dell'unità. L'interruttore su cui si è verificato l'arresto a seguito di un cortocircuito è soggetto a ispezione.

Controllare eventuali perdite d'olio. Se ciò accade, e in grandi quantità, ciò indica un arresto anomalo del cortocircuito. L'apparecchiatura viene messa fuori servizio e ispezionata. Quando l'olio diventa scuro è necessario cambiarlo. La velocità di apertura è influenzata negativamente dalla viscosità dell'olio, che aumenta al diminuire della temperatura.

A volte diventa necessario sostituire il vecchio lubrificante con uno nuovo durante le riparazioni: CIATIM-221, GOI-54 O CIATIM-201.

Tabella con caratteristiche tecniche degli interruttori ad olio. Se i valori effettivi non corrispondono ai valori di fabbrica, la regolazione viene eseguita nuovamente

Dopo che la MV è stata rimossa dal funzionamento, gli isolatori di supporto, le aste e l'isolamento del serbatoio sono soggetti a un'ispezione approfondita per verificare la presenza di crepe. L'isolamento molto contaminato viene pulito. La necessità di riparazioni di emergenza appare dopo un certo numero di cortocircuiti.

L'ispezione periodica (PI) viene eseguita mensilmente. In questo caso, prestare attenzione al grado di riscaldamento dell'interruttore. Le TR (riparazioni attuali) vengono effettuate annualmente. Comprende lavori quali il controllo e l'eliminazione dei difetti negli elementi di fissaggio, nella cinematica della trasmissione, nel livello dell'olio e nelle guarnizioni.Viene inoltre controllata l'integrità delle parti isolanti.

Dopo 3-4 anni dalle riparazioni importanti, viene eseguita una riparazione media (SR). Comprende l'intera serie di lavori TR, inoltre misurano la resistenza di contatto dei poli e controllano i parametri meccanici e di velocità.

Se viene rilevata una discrepanza tra le caratteristiche monitorate e i dati tabellari, l'interruttore viene smontato, vengono eseguite regolazioni e una gamma completa di test ad alta tensione.

Durante le riparazioni straordinarie, generalmente si cerca di lasciare inalterato il precedente aggiustamento. Per questo motivo l'interruttore viene smontato al minimo. La frequenza delle riparazioni importanti va dai 6 agli 8 anni. Nel suo ambito viene eseguita un'ispezione generale, i cilindri vengono rimossi dal telaio, i pneumatici vengono scollegati, la trasmissione, i dispositivi di estinzione dell'arco e i contatti di blocco vengono riparati.

Dopo tutto, vengono effettuate le regolazioni, viene eseguita la verniciatura, vengono collegati i pneumatici e vengono eseguiti i test. Per tutti i lavori viene redatta la documentazione.

Oltre agli interruttori a olio, nelle reti ad alta tensione vengono utilizzati anche altri dispositivi di disconnessione. Ad esempio, SF6 e vuoto. Abbiamo altri articoli sul nostro sito Web che discutono in dettaglio le caratteristiche e il design di questi tipi di interruttori, nonché le caratteristiche del loro utilizzo:

• Vacuostato: dispositivo e principio di funzionamento + sfumature di selezione e connessione
• Interruttori in SF6: linee guida per la scelta e regole di connessione

Conclusioni e video utile sull'argomento

Progettazione, tipologie, scopo e funzionamento della MT:

Recensione dettagliata di VMP-10:

Gli interruttori a olio soddisfano inoltre tutti i requisiti di base per gli interruttori automatici che funzionano in condizioni di alta tensione.La maggior parte di essi è sicura e affidabile nel funzionamento, garantisce uno spegnimento rapido e è facile da installare. Nonostante ciò, i produttori si stanno impegnando per garantire un rispetto ancora maggiore dei requisiti imposti per MV.

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