Per progettare rubinetti da linee di trasmissione ad alta tensione, vengono tradizionalmente utilizzati dispositivi di commutazione speciali. Il loro nome comune è un interruttore sotto vuoto, che è spiegato dalle peculiarità della camera di estinzione dell'arco. È possibile conoscere in dettaglio questi dispositivi solo dopo aver studiato la preistoria del loro aspetto.
Riferimento storico
Per la prima volta, gli interruttori automatici in vuoto sono stati menzionati nei primi anni '30 del XX secolo, quando venivano utilizzati dispositivi per scollegare circuiti a corrente relativamente bassa operanti con tensioni fino a 40 kV. Per ottenere assorbitori di vuoto affidabili in grado di interrompere correnti significative in circuiti ad alto potenziale, era necessaria tutta una serie di studi. Quando furono eseguiti, approssimativamente nel 1957, i processi osservati durante la combustione dell'arco ad alta tensione furono completamente studiati e sistemati. Ci sono voluti altri due lunghi decenni per passare dai prototipi prodotti in singole copie alla produzione in serie di dispositivi moderni.
Principio operativo
Il principio dell'estinzione dell'arco si basa sul fatto dell'elevata resistenza elettrica e delle speciali proprietà isolanti del vuoto ottenuto artificialmente, noto dalla fisica. Quando i contattori di potenza vengono aperti nella camera in cui sono posti, si forma un arco elettrico, sostenuto da particelle metalliche che evaporano dalla loro superficie. L'assenza di condizioni per la sua stabilizzazione impedisce lo sviluppo del picco di processo a causa delle elevate proprietà dielettriche del mezzo sotto vuoto.
A causa della notevole rigidità dielettrica del vuoto, il momento di estinzione dell'arco si sposta in un punto che precede il massimo del suo sviluppo. In ingegneria elettrica, questo fenomeno è chiamato "taglio di corrente". La sua presenza influisce negativamente sulle reti elettriche, poiché le sovratensioni di commutazione sono una conseguenza di questo processo.
Caratteristiche di applicazione e funzionamento
La maggior parte dei moderni impianti energetici ha abbandonato i progetti obsoleti e finalmente è passata a nuovi interruttori che sono piuttosto compatti e non richiedono manutenzione. Ciò è dovuto ai seguenti motivi:
- il dispositivo di aspirazione è senza pretese e non necessita di pulizia regolare dei contatti o rinnovo del mezzo;
- durante il funzionamento del dispositivo dell'olio, il riempitivo perde costantemente;
- secondo i dati nel passaporto, la durata dei dispositivi per il vuoto raggiunge i 20 anni, che è molto più alta dello stesso indicatore per altri tipi di interruttori automatici.
Durante il funzionamento, il meccanismo di azionamento spesso si guasta nel momento più inappropriato per questo. Per mantenerlo funzionante, nel dispositivo è prevista un'unità speciale per la carica manuale della molla. Obbligatoria per questi dispositivi è la presenza di un pulsante di emergenza, che consente di disabilitare il meccanismo di blocco dello scorrimento dei moduli del quadro quando l'armadio è acceso.Questo punto riguarda la sicurezza delle attrezzature operative del personale e richiede la massima attenzione.
Caratteristiche del progetto
Ogni modello di vacuostato ad alta tensione ha caratteristiche individuali, poiché è destinato al funzionamento in reti con caratteristiche elettriche diverse. 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 un metallo resistente, all'interno del quale è montato un azionamento on e off (può essere caricato a molla o di altro tipo).
- Collettore di corrente tripolare predisposto per il collegamento ad una rete a 380 Volt e disconnesso quando il quadro viene trasferito dalla modalità di funzionamento alla posizione di estratta.
- Un carrello per il posizionamento all'interno della custodia, che differisce da altre strutture simili nella sua esecuzione.
La parte elettrica del prodotto è dotata di speciali divisori che separano le sezioni di fase l'una dall'altra. Ha anche una struttura complessa e contiene una serie di elementi descritti nel passaporto.
Varietà di vacuostati
I prodotti sono generalmente classificati in base alla classe del potenziale che commutano.
Tra tutte le varietà, spiccano le seguenti tipologie:
- 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 classificare gli interruttori è la potenza che possono trasferire al carico. Secondo questo parametro, la loro divisione viene effettuata allo stesso modo della classificazione del consumatore stesso.
Vantaggi e svantaggi
I vantaggi dei dispositivi includono:
- taglia piccola;
- la capacità di sostituire rapidamente singole sezioni;
- silenziosità e indipendenza dall'orientamento nello spazio;
- sicurezza per la salute del personale di servizio.
Non necessitano di ripristino dell'ambiente protettivo e sono altamente affidabili. Ma anche questi prodotti non erano privi di problemi inerenti a molti dispositivi elettrici. Gli svantaggi degli interruttori automatici in vuoto includono:
- correnti di lavoro limitate;
- "tendenza" alla sovratensione;
- piccola risorsa di commutazione.
Nonostante le carenze esistenti, questi dispositivi hanno preso saldamente il loro posto nell'elenco delle più moderne apparecchiature di commutazione per esplosivi.
Caratteristiche di selezione e installazione
Nel processo di selezione vengono presi in considerazione i seguenti punti importanti:
- le caratteristiche di protezione del dispositivo devono corrispondere ai parametri della rete in cui dovrebbe funzionare;
- l'interruttore viene selezionato in base alle condizioni operative più gravose;
- 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 costruttore.
Prima di installare l'interruttore in vuoto, è necessario esaminare attentamente il luogo della sua installazione e assicurarsi che non vi siano danni o difetti. Quindi sarà necessario pulire le superfici isolate dei pali con un panno asciutto.
Non è consentito installare nuove apparecchiature in un sistema, sulle cui superfici isolanti sono presenti scheggiature, crepe e aree gravemente deformate.
Lo schema del circuito secondario con il successivo collegamento del bus "massa" è soggetto a verifica obbligatoria. L'interruttore automatico in vuoto stesso è fissato direttamente alla parte mobile del carrello mediante una speciale bulloneria.
I modelli più comuni
Tra i modelli più comuni di camere a vuoto, spiccano:
- VVE-M-10-20.
- VVE-M-10-40.
- VVTE-M-10-20.
Quasi tutti i campioni di prodotto di questo elenco sono un ulteriore sviluppo dei vecchi interruttori automatici dell'olio e sono in grado di funzionare in circuiti CA e CC. L'installazione, la successiva regolazione e la messa in servizio di dispositivi per vuoto ad alta tensione sono procedure che richiedono tempo e determinano la loro ulteriore funzionalità. Pertanto, le operazioni elencate sono affidate solo a specialisti con le qualifiche appropriate.
Durante l'installazione del dispositivo, è necessario seguire la sequenza delle operazioni di configurazione. 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 in vuoto richiedono una selezione e una valutazione professionale, poiché il loro funzionamento è associato ad alte tensioni.
