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Interruttore a serbatoio inattivo utilizzato nelle sottostazioni di trasmissione e distribuzione

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Interruttore automatico per serbatoio fuori uso

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L'interruttore a serbatoio a terra (DTC) è un interruttore per alta tensione da esterno in cui il serbatoio dell'interruttore è a potenziale di terra. I conduttori sotto tensione entrano nel serbatoio metallico collegato a terra attraverso boccole isolate e l'interruzione della corrente avviene all'interno dell'involucro collegato a terra.

Gli interruttori a serbatoio a terra sono ampiamente utilizzati nelle sottostazioni di trasmissione e distribuzione, in particolare laddove sono prioritarie l’integrazione di trasformatori di corrente, una maggiore sicurezza e la facilità di manutenzione.

Struttura
I componenti principali includono:
·Serbatoio metallico collegato a terra – Alloggia l’interruttore e rimane al potenziale di terra.
·Passanti – Terminali isolati che consentono ai conduttori sotto tensione di entrare e uscire dal serbatoio collegato a terra.
·Unità di interruzione – Contiene i contatti mobili e fissi e il mezzo di estinzione dell’arco (tipicamente gas SF₆ o, sempre più spesso, gas alternativi o vuoto a seconda della classe di tensione).
·Meccanismo di azionamento – Meccanismo a molla, idraulico o motorizzato per l’apertura e la chiusura dei contatti.
·Trasformatori di corrente (TC) – Spesso integrati nei passanti o nel serbatoio, riducendo così l’apparecchiatura esterna.
·Quadro di comando – Contiene i circuiti di comando, protezione, monitoraggio e ausiliari.
·Sistema di monitoraggio del gas – Monitora la pressione e la densità del gas per garantire un funzionamento affidabile.

Principio di funzionamento
1. In condizioni normali, i contatti dell’interruttore sono chiusi e conducono la corrente di carico.
2. Quando si verifica un guasto, i relè di protezione emettono un comando di scatto.
3. Il meccanismo di azionamento separa i contatti all’interno del serbatoio collegato a terra.
4. Si forma un arco elettrico quando i contatti si separano.
5. Il mezzo isolante estingue l’arco:
Il gas SF6 sfrutta la sua elevata rigidità dielettrica e il flusso del gas per spegnere l’arco.
Gli interruttori sottovuoto estinguono l’arco in una bottiglia sottovuoto sigillata a livelli di tensione adeguati.
6. Dopo l’interruzione della corrente, la rigidità dielettrica si ripristina rapidamente, impedendo il riaccensione.
7. La sezione difettosa della rete viene isolata.

Caratteristiche principali
·Potenziale del serbatoio: messo a terra (inattivo)
·Installazione: sottostazioni di trasmissione e distribuzione all’aperto
·Intervallo di tensione: da circa 72,5 kV a 800 kV e oltre
·Mezzo di interruzione: principalmente gas SF6; vuoto o gas alternativi in alcuni modelli
·Trasformatori di corrente: spesso integrati
·Meccanismo di azionamento: a molla, idraulico o motorizzato
·Passanti: isolamento in porcellana o composito

Vantaggi
·Il serbatoio collegato a terra migliora la sicurezza del personale durante la manutenzione.
·I TC integrati riducono il numero di apparecchiature e l’ingombro della sottostazione.
·Eccellente resistenza meccanica e capacità di sopportare correnti di guasto.
·Particolarmente adatto ad applicazioni in zone ad alto rischio sismico grazie alla struttura robusta.
·Minori interferenze elettromagnetiche intorno all’involucro collegato a terra.
·Prestazioni affidabili in condizioni ambientali estreme.
·Manutenzione più agevole poiché l’involucro è a potenziale di terra.

Svantaggi
·Costo di acquisto superiore rispetto a un interruttore con serbatoio sotto tensione comparabile.
·Apparecchiatura più pesante che richiede fondamenta più robuste.
·Ingombro maggiore in alcune installazioni.
·Il trasporto e l’installazione possono risultare più impegnativi a causa del peso maggiore.

Applicazioni tipiche
·Sottostazioni di trasmissione
·Sottostazioni ad altissima tensione
·Reti di distribuzione
·Sottostazioni isolate a gas e ibride
·Stazioni di commutazione per la generazione di energia
·Sistemi di trasmissione industriali
·Aree con elevati requisiti sismici

Caratteristiche nominali tipiche
·Tensione nominale: 72,5–800 kV+
·Frequenza nominale: 50/60 Hz
·Corrente nominale: 1.250–6.000 A
·Corrente di interruzione in cortocircuito: 25–80 kA
·Tempo di funzionamento: circa 2–3 cicli per gli interruttori moderni
·Livello di isolamento (BIL): secondo le norme IEC o ANSI

Classi di tensione comuni
72,5 kV
123 kV
145 kV
170 kV
245 kV
362 kV
420 kV
550 kV
800 kV

Norme di riferimento
·IEC 62271-100 – Specifica i valori nominali, i requisiti di progettazione, le prove e le prestazioni degli interruttori di alta tensione in corrente alternata.
·Serie IEEE C37 – Copre i requisiti relativi a valori nominali, prove, applicazioni e prestazioni comunemente utilizzati in Nord America.

Sintesi
Un interruttore con serbatoio isolato è progettato con l’interruttore racchiuso in un serbatoio metallico collegato a terra, garantendo maggiore sicurezza, facilità di manutenzione e la possibilità di integrare trasformatori di corrente. Sebbene sia generalmente più pesante e costoso di un interruttore con serbatoio in tensione, è ampiamente utilizzato nei sistemi di trasmissione ad alta tensione in cui affidabilità, integrazione delle protezioni e prestazioni robuste sono essenziali.