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Interruttori a serbatoio in tensione: i tipi di interruttori più diffusi nelle reti di trasmissione da 72,5 kV a 800 kV

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Interruttore automatico per serbatoio in servizio

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L'interruttore a serbatoio sotto tensione è un interruttore per alta tensione da esterno in cui la camera di interruzione (serbatoio) si trova allo stesso potenziale elettrico del conduttore sotto tensione (tensione di linea). L'interruttore è montato su una colonna di supporto isolata, che lo isola dalla struttura sottostante collegata a terra.

Gli interruttori a serbatoio sotto tensione sono ampiamente utilizzati nelle sottostazioni di trasmissione poiché offrono prestazioni eccellenti, un design compatto e un costo relativamente basso rispetto agli interruttori a serbatoio isolato.

Struttura
I componenti principali includono:
·Serbatoio dell’interruttore – Contiene il mezzo di estinzione dell’arco (tipicamente gas SF6 o vuoto nei modelli più recenti).
·Colonna isolante – Sostiene l’interruttore sotto tensione garantendo al contempo l’isolamento da terra.
·Meccanismo di azionamento – Meccanismo a molla, idraulico o motorizzato che apre e chiude i contatti.
·Contatti principali e contatti di arco – Conducono la corrente normale e interrompono la corrente di guasto.
·Trasformatori di corrente (opzionali) – Possono essere montati esternamente anziché integrati.
·Quadro di comando – Ospita le apparecchiature di protezione, controllo, monitoraggio e ausiliarie.
·Morsetti – Collegano l’interruttore alle linee di trasmissione in entrata e in uscita.

Principio di funzionamento
1. In condizioni di funzionamento normale, i contatti principali rimangono chiusi e conducono la corrente di carico.
2. Quando viene rilevato un guasto, i relè di protezione inviano un comando di scatto.
3. Il meccanismo di azionamento separa rapidamente i contatti.
4. Si forma un arco elettrico tra i contatti.
5. Il mezzo di interruzione estingue l’arco:
il gas SF6 sfrutta l’elevata rigidità dielettrica e il flusso del gas.
Gli interruttori a vuoto estinguono l’arco quando la corrente passa per lo zero.
6. Dopo l’estinzione dell’arco, la rigidità di isolamento si ripristina rapidamente, impedendo il riaccensione.
7. La linea di trasmissione viene isolata dal guasto.

Caratteristiche principali
·Potenziale del serbatoio: sotto tensione (vivo)
·Installazione: sottostazioni di trasmissione all’aperto
·Intervallo di tensione: da circa 72,5 kV a 800 kV e oltre
·Mezzo di interruzione: principalmente gas SF6; la tecnologia a vuoto è sempre più utilizzata ad alcuni livelli di tensione
·Meccanismo di azionamento: a molla, idraulico o motorizzato
·Isolamento: isolatori in porcellana o compositi
·Montaggio: supporto isolato montato su palo

Vantaggi
·Design compatto e leggero.
·Requisiti di fondazione e strutturali ridotti.
·Costo iniziale inferiore rispetto agli interruttori a serbatoio inattivo comparabili.
·Buone prestazioni sismiche grazie alla massa ridotta.
·Elevata capacità di interruzione.
·Adatto ad applicazioni ad alta e altissima tensione.
·Trasporto e installazione più agevoli.

Svantaggi
·L’interruttore è sotto tensione, il che aumenta i requisiti di isolamento durante la manutenzione.
·I trasformatori di corrente sono solitamente separati, aumentando il numero di apparecchiature.
·Il personale addetto alla manutenzione deve adottare ulteriori precauzioni poiché il serbatoio è al potenziale di linea.
·In genere offre un numero inferiore di dispositivi di protezione integrati rispetto ai modelli a serbatoio isolato.

Applicazioni tipiche
·Sottostazioni di trasmissione
·Stazioni di commutazione ad alta tensione
·Reti elettriche di distribuzione
·Interconnessioni di rete per energie rinnovabili
·Sistemi di alimentazione industriali
·Centrali elettriche
·Sottostazioni di interconnessione

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

Norme di riferimento
·IEC 62271-100 – Requisiti e prove per interruttori di alta tensione in corrente alternata.
·Serie IEEE C37 – Norme nordamericane relative a valori nominali, prove e applicazioni.

L'interruttore a serbatoio in tensione è uno dei tipi di interruttori più diffusi per i sistemi di trasmissione da 72,5 kV a 800 kV; offre una combinazione di elevate prestazioni di interruzione, struttura compatta e installazione economica, rendendolo la scelta preferita per molte sottostazioni elettriche in tutto il mondo.