Interruttori in SF6: linee guida per la scelta e regole di connessione
Il funzionamento delle reti elettriche ad alta tensione in termini di caratteristiche attuali non è paragonabile al funzionamento degli analoghi domestici.Pertanto, in caso di emergenza, sono necessari dispositivi più potenti dei normali dispositivi automatici per spegnere l'apparecchiatura ed estinguere l'arco elettrico.
Gli interruttori automatici SF6 (EGS) vengono utilizzati come strutture protettive, che possono essere controllate sia manualmente che automaticamente. Abbiamo descritto in dettaglio le caratteristiche di progettazione e il principio di funzionamento dei dispositivi. Consigli forniti per l'installazione, il collegamento e la manutenzione.
Il contenuto dell'articolo:
Definizione e applicazione del gas SF6
Il gas SF6 è l'esafluoruro di zolfo, classificato come gas elettrico. Grazie alle sue proprietà isolanti, viene utilizzato attivamente nella produzione di dispositivi elettrici.
Nel suo stato neutro, il gas SF6 è un gas non infiammabile, incolore e inodore. Se lo confrontiamo con l'aria, notiamo la sua elevata densità (6,7) e il peso molecolare, che è 5 volte superiore a quello dell'aria.
Uno dei vantaggi del gas SF6 è la sua resistenza alle manifestazioni esterne. Non modifica le caratteristiche in nessuna condizione. Se durante una scarica elettrica si verifica la disintegrazione, si verificherà presto un ripristino completo necessario per il funzionamento.
Il segreto è che le molecole di SF6 legano gli elettroni e formano ioni negativi. La qualità dell '"elettronegazione" ha dotato il fluoruro di 6-zolfo di una caratteristica come la resistenza elettrica.
In pratica la forza elettrica dell'aria è 2-3 volte più debole della stessa proprietà del gas SF6.Tra l'altro è ignifugo, poiché è una sostanza non infiammabile, e ha proprietà rinfrescanti.
Le caratteristiche elencate rendono il gas SF6 particolarmente adatto all'utilizzo in campo elettrico, in particolare nei seguenti dispositivi:
- trasformatori di potenza funzionanti secondo il principio dell'induzione magnetica;
- quadri di tipo completo;
- linee ad alta tensione che collegano installazioni remote;
- interruttori ad alta tensione.
Tuttavia, alcune proprietà del gas SF6 hanno portato alla necessità di migliorare la progettazione dell'interruttore. Lo svantaggio principale riguarda la transizione dalla fase gassosa alla fase liquida, e ciò è possibile con determinati rapporti di parametri di pressione e temperatura.
Affinché l'apparecchiatura funzioni senza interruzioni, è necessario fornire condizioni confortevoli. Supponiamo che per il funzionamento dei dispositivi SF6 a -40º siano necessarie una pressione non superiore a 0,4 MPa e una densità inferiore a 0,03 g/cm³. In pratica, se necessario, il gas viene riscaldato, cosa che impedisce il passaggio alla fase liquida.
Progettazione dell'interruttore automatico SF6
Se confrontiamo i dispositivi SF6 con analoghi di altri tipi, nel design sono più vicini ai dispositivi petroliferi. La differenza sta nel riempimento delle camere per l'estinzione dell'arco.
Come riempitivo interruttori dell'olio viene utilizzata una miscela di oli, mentre quelli SF6 utilizzano fluoruro di 6-zolfo. Il vantaggio della seconda opzione è la durabilità e la manutenzione minima.
I metodi per estinguere un arco elettrico dipendono da molti fattori, tra i quali sono decisivi la corrente e la tensione nominali, nonché le condizioni di utilizzo del dispositivo.
Esistono quattro tipi di veicoli elettrici in totale:
- con esplosione elettromagnetica;
- con getto di gas SF6 – con 1 stadio di pressione;
- con getto longitudinale – con 2 livelli di pressione;
- con esplosione autogenerante.
Se nei dispositivi ad aria il gas entra nell'atmosfera durante il processo di estinzione dell'arco, nei dispositivi SF6 rimane in uno spazio chiuso riempito con una miscela di gas. Allo stesso tempo rimane una leggera sovrappressione.
Dispositivi a colonna e a serbatoio
In pratica vengono utilizzate due tipologie di impianti a gas SF6:
- cisterna;
- nucleo.
Le differenze riguardano sia le caratteristiche del design che il principio di estinzione dell'arco elettrico. In termini di struttura esterna, le aste centrali assomigliano a analoghi a basso contenuto di olio: sono costituite da due parti funzionali: estinzione dell'arco e contatto, e hanno le stesse dimensioni volumetriche.
I dispositivi di disconnessione sono progettati per funzionare da una rete a 220 V e appartengono ad apparecchiature monofase. Un esempio di commutatore di gas SF6 a colonna è l'LF 10 Schneider Electric.
Gli apparecchi SF6 basati su serbatoio sono di dimensioni più piccole e sono dotati di un azionamento multifase. Questa distribuzione consente un migliore controllo e una regolazione fluida dei parametri di tensione.
Un esempio di dispositivo con serbatoio è l'installazione del gas DT2-550 F3 Alstom Grid. Tali dispositivi si sono dimostrati efficaci nei sistemi elettrici con una tensione di 500 kV.
La struttura è assemblata e attrezzata in modo tale da funzionare senza guasti a basse temperature (critiche), elevata umidità, nonché in regioni con attività sismica ed eccessivo inquinamento atmosferico.
Principio di estinzione dell'arco
Diamo un'occhiata a come funziona il dispositivo usando l'esempio dello switch LW36 del produttore cinese CHINT.
Quando è disconnessa, la molla agisce sugli elementi dinamici del cilindro e questi cadono. Tutti i contatti, ad eccezione dei contatti di estinzione dell'arco, si aprono. Quando i contatti dell'arco che trasportano corrente vengono disconnessi, si verifica un arco elettrico.
Il gas caldo entra nella camera termica e la valvola di ritegno viene attivata. Quando il gas della camera di calore viene insufflato nell'intercapedine, l'arco si spegne.
Se vengono disattivate piccole correnti, la pressione nella camera termica non è sufficiente, quindi viene attratta la pressione dalla camera di compressione (che è sempre maggiore). La valvola di ritegno si apre, il gas fluisce liberamente nell'intercapedine e, al passaggio dello zero, spegne l'arco.
Le moderne installazioni principali hanno caratteristiche migliorate. La manutenzione è ridotta al minimo, la durata di commutazione è aumentata. Gli interruttori automatici SF6 sono caratterizzati da bassi livelli di rumore, meccanica affidabile e facilità di installazione e test.
I modelli di serbatoi vengono regolati utilizzando un azionamento e trasformatori. Un azionamento a molla o idraulico a molla controlla i processi di accensione/spegnimento e il livello di ritenzione dell'arco.
A cosa serve l'unità?
L'azionamento è progettato per eseguire tutte le operazioni relative all'accensione/spegnimento o al mantenimento dell'installazione in una determinata posizione. Il diagramma mostra esattamente dove può essere posizionato l'azionamento. Solitamente si tratta della superficie del terreno o di un supporto basso che fornisce al personale di manutenzione un facile accesso ai dispositivi di controllo.
L'azionamento è costituito da un meccanismo di attivazione, un dispositivo di bloccaggio - un chiavistello e un meccanismo di rilascio. Il processo di commutazione dovrebbe avvenire il più rapidamente possibile per evitare la saldatura dei contatti.
Durante l'accensione vengono fatti grandi sforzi per superare la forza di attrito di tutti gli elementi coinvolti. La disabilitazione è più semplice e prevede il movimento inverso dello scrocco, che ne garantisce l'attivazione e la ritenzione.
Esistono diversi modi per abilitare/disabilitare:
- meccanico;
- primavera;
- carico;
- pneumatico;
- elettromagnetico.
Per i sistemi a bassa potenza, viene utilizzato il controllo manuale. In questo caso è sufficiente la forza di un operatore. I meccanismi manuali vengono solitamente disattivati automaticamente. Anche la trasmissione a molla viene azionata manualmente, ma a volte vengono utilizzati motori elettrici a bassa potenza.
Il funzionamento dell'attuatore magnetico richiede più potenza e una fonte di corrente costante di circa 58 A a 220 V. Viene fornita una leva manuale come meccanismo di sgancio di riserva. Dispositivi elettromagnetici Sono affidabili, quindi vengono utilizzati con successo in aree con inverni rigidi. Lo svantaggio è la necessità di una batteria potente.
L'azionamento pneumatico differisce in quanto invece dell'elettromagnete, l'elemento di lavoro principale è una coppia cilindro-pistone. Grazie all'aria compressa la velocità di attivazione è molto più veloce rispetto ai modelli precedenti.
Vantaggi e svantaggi dell'utilizzo dei veicoli elettrici
Gli interruttori automatici SF6, come altri tipi di dispositivi di distribuzione elettrica, presentano numerosi vantaggi e svantaggi. Quando si sceglie un'installazione, vengono effettuati i calcoli necessari e, oltre alle caratteristiche tecniche e alle caratteristiche di progettazione, vengono presi in considerazione i pro e i contro dei modelli.
Gli interruttori di tipo SF6 funzionano in condizioni difficili con vibrazioni periodiche, basse temperature (con riscaldamento) e in aree a rischio di incendio.
Gli svantaggi includono il costo elevato del riempitivo - SF6, le specifiche di installazione su pannello o fondazione e la necessità di determinate qualifiche del personale operatore.
Regole per la connessione e la manutenzione dei veicoli elettrici
Tutte le azioni relative all'installazione, accensione/spegnimento, riparazione e manutenzione dei dispositivi SF6 sono soggette a regole rigide regolate da PUE 1.8.21.
Per collegare l'impianto è necessario verificare la presenza di una pressione minima nella camera piena di gas, altrimenti l'interruttore fallirà. Per evitare danni, è installato un allarme che viene attivato quando i parametri di pressione scendono in modo critico. Il livello di pressione può essere monitorato utilizzando un manometro.
L'armadio del convertitore è dotato di elementi riscaldanti che impediscono efficacemente la formazione di condensa sugli elementi del meccanismo. L'operatore deve assicurarsi che i riscaldatori siano sempre accesi.
Durante l'ispezione dell'interruttore è necessario controllare la protezione esterna, rimuovere lo sporco e correggere i danni. Se i contatti si surriscaldano, dovresti scoprire il motivo.
Se si sente un crepitio o un rumore sospetto, è necessario identificarne la fonte. Fa parte anche la struttura di montaggio in metallo anello di terra, pertanto è opportuno verificarne l'integrità.
È necessario effettuare le letture del manometro. La pressione deve corrispondere alla norma calcolata dal produttore.È necessario verificare la funzionalità dei dispositivi di regolazione e monitoraggio e, se uno o più elementi si guastano, agire: sostituirli o inviarli in riparazione.
Se la pressione del gas è diminuita, la camera deve essere riempita con gas SF6. Non è necessario pulire l'isolamento poiché la struttura è completamente sigillata.
Conclusioni e video utile sull'argomento
Puoi scoprire come sono progettati gli interruttori SF6, in base a quale principio viene spento l'arco e quali tipi di dispositivi esistono da un video utile e informativo.
Video n.1. Revisione degli interruttori SF6 con una descrizione del dispositivo e del principio di funzionamento:
Video n.2. Caratteristiche del progetto di installazione:
Video n.3. Come installare l'interruttore:
Gli interruttori automatici SF6 lasciano la catena di montaggio della fabbrica in piena prontezza operativa e sono progettati per funzionare in una varietà di zone climatiche, da quelle tropicali a quelle fredde, e pertanto vengono utilizzati attivamente dalle aziende industriali in vari paesi.
