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Interruttore automatico sottovuoto per interni (VCB)

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VCB

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L'interruttore a vuoto per interni (VCB) è un dispositivo di commutazione a media tensione che utilizza interruttori a vuoto per interrompere le correnti di carico normali e le correnti di guasto all'interno dei sistemi di distribuzione elettrica in ambienti interni. Poiché l'arco viene estinto all'interno di una camera a vuoto sigillata, i VCB garantiscono elevata affidabilità, lunga durata e manutenzione minima.

I VCB per interni sono comunemente installati in quadri di comando con involucro metallico, quadri di comando chiusi in involucro metallico e unità ad anello (RMU) per impianti che operano tipicamente da 3,3 kV a 36 kV.

Struttura
I componenti principali includono:
·Interruttori a vuoto – Tubi a vuoto sigillati ermeticamente contenenti contatti fissi e mobili.
·Contatti principali – Conducono la corrente di carico durante il funzionamento normale.
·Meccanismo di azionamento – Attuatore a molla o magnetico per l’apertura e la chiusura dell’interruttore.
·Poli isolanti – Resina epossidica o altro isolante solido che sostiene gli interruttori.
·Telaio dell’interruttore – Struttura meccanica che sostiene gli interruttori e il meccanismo di azionamento.
·Contatti di sezionamento primari – Collegano l’interruttore alle sbarre collettrici del quadro elettrico e ai circuiti dei cavi (tipi estraibili).
·Spina secondaria – Collega i circuiti di comando e di protezione.
·Contatti ausiliari – Forniscono l’indicazione di stato e l’interblocco.
·Unità di comando – Comprende la bobina di sgancio, la bobina di chiusura, il sistema di eccitazione del motore e gli indicatori di posizione.

Principio di funzionamento
1. Durante il normale funzionamento, i contatti rimangono chiusi e conducono la corrente di carico.
2. Quando viene rilevato un guasto, il relè di protezione eccita la bobina di sgancio.
3.Il meccanismo di azionamento separa rapidamente i contatti all’interno dell’interruttore a vuoto.
4. Tra i contatti si forma un arco di vapore metallico di breve durata.
5. Al successivo passaggio per lo zero della corrente alternata, il vuoto estingue l’arco poiché non vi è gas che possa sostenere la ionizzazione.
6. Il vuoto riacquista la rigidità dielettrica quasi istantaneamente, impedendo il riaccensione dell’arco.
7. Il circuito in guasto viene isolato in modo sicuro.

Tipi di VCB per interni

1. Tipo fisso
· Montato in modo permanente nel quadro elettrico.
· Costi di installazione inferiori.
· Utilizzato dove non è necessario un frequente smontaggio.

2. Tipo estraibile (a carrello)
· Montato su un carrello mobile.
· Può essere estratto per ispezione o manutenzione senza smontare il quadro elettrico.
· Offre le posizioni di Servizio, Prova e Disconnesso con interblocchi meccanici.
· Ampiamente utilizzato in impianti industriali e sottostazioni di servizi pubblici.

Caratteristiche principali
· Installazione: in ambiente interno
·Intervallo di tensione: tipicamente 3,3–36 kV
·Mezzo di interruzione: vuoto
·Estinzione dell’arco: a corrente zero nel vuoto
·Meccanismo di azionamento: attuatore a molla o magnetico
·Manutenzione: minima
·Impatto ambientale: non richiede gas SF6

Vantaggi
·Eccellente capacità di estinzione dell’arco.
·Lunga durata elettrica e meccanica.
·Requisiti di manutenzione minimi.
·Dimensioni compatte.
·Elevata affidabilità di funzionamento.
·Interruzione rapida e recupero dielettrico veloce.
·Nessun rischio di incendio associato all’olio isolante.
·Rispettoso dell’ambiente grazie all’assenza di gas isolanti ad effetto serra.
·Adatto a frequenti operazioni di commutazione.

Svantaggi
·Destinato principalmente a sistemi a media tensione.
·Gli interruttori a vuoto sono unità sigillate e in genere vengono sostituiti anziché riparati.
·Costo iniziale più elevato rispetto ad alcuni interruttori tradizionali ad aria o ad olio, sebbene i costi del ciclo di vita siano generalmente inferiori.

Applicazioni tipiche
·Sottostazioni interne
·Distribuzione di energia industriale
·Edifici commerciali
·Impianti di produzione
·Impianti minerari
·Centri dati
·Ospedali
·Aeroporti
·Impianti di energia rinnovabile
·Sottostazioni di distribuzione delle utility

Caratteristiche nominali tipiche
·Tensione nominale: 3,3–36 kV
·Frequenza nominale: 50/60 Hz
·Corrente nominale: 630–4.000 A
·Corrente di interruzione in cortocircuito: 16–50 kA
·Resistenza meccanica: 10.000–30.000 operazioni o più
·Mezzo di interruzione: vuoto

Classi di tensione comuni
·3,3 kV
·6,6 kV
·7,2 kV
·11 kV
·12 kV
·15 kV
·17,5 kV
·24 kV
·33 kV
·36 kV

Norme di riferimento
·IEC 62271-100 – Specifica i requisiti e le prove per gli interruttori di alta tensione in corrente alternata, compresi gli interruttori a vuoto.
·IEC 62271-200 – Riguarda i quadri di media tensione per uso interno che incorporano interruttori a vuoto (VCB).
·IEEE C37.04 – Definisce i valori nominali e i requisiti prestazionali.
·IEEE C37.09 – Specifica le procedure di prova per gli interruttori automatici.

Installazione tipica
Un interruttore a vuoto (VCB) estraibile per uso interno viene solitamente installato all’interno di un quadro elettrico con involucro metallico, dove occupa un vano dedicato all’interruttore. Il meccanismo di estrazione consente all’interruttore di spostarsi in sicurezza tra le posizioni “collegato”, “in prova” e “isolato”, permettendo la manutenzione riducendo al minimo le interruzioni del funzionamento del resto del quadro elettrico.

Sintesi
Un interruttore di circuito a vuoto (VCB) per interni è la tecnologia preferita per i sistemi di distribuzione dell’energia elettrica a media tensione in ambienti interni. L’utilizzo di interruttori a vuoto sigillati garantisce un’interruzione rapida dei guasti, una lunga durata, una manutenzione ridotta, un’elevata affidabilità e un funzionamento rispettoso dell’ambiente, rendendolo la scelta standard per i moderni quadri elettrici industriali, commerciali e di servizio pubblico.