Per la progettazione di rubinetti da linee di trasmissione ad alta tensione, vengono tradizionalmente utilizzati speciali dispositivi di commutazione. Il loro nome comune è l'interruttore del vuoto, che è spiegato dalle caratteristiche della camera ad arco. È possibile conoscere questi dispositivi in dettaglio solo dopo aver studiato lo sfondo del loro aspetto.
Riferimento storico
Per la prima volta, agli inizi degli anni '30 del XX secolo furono menzionati gli interruttori in vuoto, quando i dispositivi furono utilizzati per scollegare circuiti a corrente relativamente bassa operanti sotto tensione fino a 40 kV. Per ottenere ammortizzatori di vuoto affidabili in grado di disattivare correnti significative in circuiti ad alto potenziale, è stata necessaria un'intera serie di studi. Durante la loro attuazione, circa nel 1957, i processi osservati durante la combustione ad arco ad alta tensione furono completamente studiati e sistematizzati. Il passaggio dai prototipi prodotti in singole copie alla produzione in serie di dispositivi moderni ha richiesto altri due lunghi decenni.
Principio operativo
Il principio di estinzione dell'arco si basa sul fatto di un'elevata rigidità dielettrica e di speciali proprietà isolanti del vuoto ottenute artificialmente dalla fisica. Quando i contattori di potenza vengono aperti nella camera in cui sono posizionati, si forma un arco elettrico, supportato da particelle metalliche che evaporano dalla loro superficie. L'assenza di condizioni per la sua stabilizzazione impedisce lo sviluppo di un picco di processo a causa delle elevate proprietà dielettriche del mezzo di aspirazione.
A causa della significativa rigidità dielettrica del vuoto, il momento dell'estinzione dell'arco viene spostato in un punto che precede il massimo del suo sviluppo. Nell'ingegneria elettrica, questo fenomeno è chiamato "interruzione di corrente". La sua presenza influisce negativamente sulle reti elettriche, poiché il risultato di questo processo è la commutazione di sovratensione.
Caratteristiche dell'applicazione e del funzionamento
Dal suo design, nella fase iniziale, questo tipo di interruttore è stato sviluppato come dispositivo destinato all'installazione in quadri elettrici (in dispositivi complessi). Attualmente, sono montati in strutture di distribuzione aperte (quadri esterni). Un moderno interruttore in vuoto è un dispositivo di commutazione ad alta velocità progettato per una lunga durata rispetto ai suoi predecessori, che hanno ambienti di petrolio e gas.
La maggior parte delle moderne centrali energetiche ha abbandonato i progetti obsoleti e alla fine è passata a nuovi interruttori abbastanza compatti e che non richiedono manutenzione. Ciò è dovuto ai seguenti motivi:
- il dispositivo di aspirazione è senza pretese e non necessita di regolare pulizia dei contatti o di aggiornamento dell'ambiente;
- durante il funzionamento del dispositivo dell'olio, il riempitivo perde costantemente;
- secondo il passaporto, la durata dei dispositivi di aspirazione raggiunge i 20 anni, che è molto più elevata dello stesso indicatore per altri tipi di interruttori automatici.
Durante il funzionamento, il meccanismo di azionamento spesso fallisce nel momento più inopportuno per questo. Per mantenerlo in condizioni di lavoro, il dispositivo dispone di un'unità speciale per la carica manuale della molla. Obbligatorio per questi dispositivi è la presenza di un pulsante di emergenza che consente di disabilitare il meccanismo di blocco per stendere i moduli del quadro quando l'armadio è acceso. Questo punto riguarda la sicurezza delle attrezzature per la manutenzione del personale e richiede un'attenzione particolare.
Caratteristiche del progetto
Ogni modello di vacuostato ad alta tensione ha caratteristiche individuali, poiché è previsto per il funzionamento in reti con vari indicatori elettrici. Inoltre, i produttori apportano anche alcune modifiche al design dei loro prodotti. Tuttavia, in generale, la composizione dei componenti di questi dispositivi rimane invariata. Elementi principali:
- Un alloggiamento realizzato sulla base di metallo resistente, all'interno del quale è montato un azionamento on e off (può essere una molla o un altro tipo).
- Collettore di corrente a 3 poli, progettato per il collegamento alla rete a 380 Volt e scollegato quando il quadro passa dalla modalità operativa alla posizione sgonfia.
- Il carrello per il posizionamento all'interno della custodia, nel suo design diverso da altre strutture simili.
La parte elettrica del prodotto ha partizioni speciali che separano le sezioni di fase l'una dall'altra. Ha anche un dispositivo complesso e contiene una serie di elementi descritti nel passaporto.
Varietà di interruttori automatici sotto vuoto
I prodotti sono generalmente classificati in base alla classe di potenziale commutata da essi.
Tra la varietà, spiccano i seguenti tipi:
- Dispositivi per lavorare con tensioni di 6-10 kV.
- Dispositivi per la commutazione di livelli superiori - fino a 35 kV.
- Dispositivi progettati per altissima tensione 110-220 kV.
Un altro criterio "funzionante" per la classificazione degli interruttori automatici è la potenza che possono trasferire al carico. Secondo questo parametro, la loro divisione viene eseguita in modo simile alla classificazione del consumatore.
Vantaggi e svantaggi
I vantaggi dei dispositivi includono:
- piccole dimensioni;
- la capacità di sostituire rapidamente singole sezioni;
- silenziosità e indipendenza dall'orientamento nello spazio;
- sicurezza per la salute del personale.
Non hanno bisogno di reintegrare l'ambiente protettivo e sono altamente affidabili. Ma questi prodotti non potrebbero fare a meno dei problemi inerenti a molti dispositivi elettrici. Gli svantaggi degli interruttori automatici sotto vuoto includono:
- correnti di lavoro limitate;
- "Tendenza" alla sovratensione;
- piccola risorsa di commutazione.
Nonostante le carenze esistenti, questi dispositivi hanno saldamente preso il loro posto nell'elenco delle più moderne apparecchiature di commutazione per esplosivi.
Caratteristiche di selezione e installazione
Nel processo di selezione di un interruttore, vengono presi in considerazione i seguenti punti importanti:
- le caratteristiche protettive del dispositivo devono corrispondere ai parametri della rete in cui dovrebbe operare;
- l'interruttore viene selezionato in base alle condizioni operative più difficili;
- la corrente e la tensione nominali devono superare i parametri corrispondenti per la rete protetta;
- la corrente di interruzione non deve superare il valore garantito dal produttore.
Prima di installare l'interruttore del vuoto, è necessario esaminare attentamente il luogo della sua installazione e assicurarsi che non vi siano danni o difetti. Quindi è necessario pulire le superfici isolate dei poli con uno straccio asciutto.
Non è consentito installare nuove apparecchiature in un sistema sulle superfici isolanti di cui sono presenti scheggiature, crepe e sezioni gravemente deformate.
Lo schema del circuito secondario con il successivo collegamento del bus di terra è soggetto a verifica obbligatoria. L'interruttore del vuoto stesso è fissato direttamente alla parte mobile del carrello con l'aiuto di speciali bulloneria.
I modelli più comuni
Tra i modelli più comuni di camere a vuoto, spiccano i seguenti:
- VVE-M-10-20.
- VVE-M-10-40.
- VVTE-M-10-20.
Quasi tutti i campioni di prodotti di questo elenco sono un ulteriore sviluppo di vecchi interruttori automatici dell'olio e sono in grado di funzionare in circuiti CA e CC. L'installazione, la successiva configurazione e la messa in servizio dei dispositivi per vuoto ad alta tensione sono procedure ad alta intensità di lavoro che ne determinano l'ulteriore funzionalità. Pertanto, le operazioni elencate sono affidate solo agli specialisti con le qualifiche appropriate.
Durante l'installazione del dispositivo, è necessario seguire la sequenza di installazione. Il rispetto di questo requisito è la base per la sicurezza del personale operativo o di un elettricista in servizio autorizzato a lavorare con apparecchiature ad alta tensione.
I prodotti appartenenti alla categoria degli interruttori automatici sotto vuoto richiedono una selezione e una valutazione professionali, poiché il loro funzionamento è associato ad alte tensioni.
