La chiave per la sicurezza del sistema di alimentazione è l'interruttore a media tensione

Al centro di ogni sistema di energia elettrica si trovano i guardiani sconosciuti della trasmissione e della distribuzione dell'energia, gli interruttori, questi sofisticati componenti che fungono da sentinelle di protezione.svolgono funzioni critiche di protezioneLa selezione dell'apparecchiatura di commutazione appropriata è fondamentale per garantire un funzionamento sicuro, affidabile ed efficiente del sistema di alimentazione.Questo articolo esamina gli aspetti essenziali degli apparecchi di commutazione a media tensione per facilitare il processo decisionale informato.

L'apparecchiatura elettrica costituisce fondamentalmente un insieme integrato di dispositivi di protezione del circuito, compresi interruttori, fusibili e interruttori, che lavorano insieme per proteggere, controllare,e isolare le apparecchiature elettricheQuesti componenti di protezione sono collocati all'interno di strutture metalliche, con uno o più di tali gruppi che costituiscono una linea o un gruppo di interruttori.L'apparecchiatura di commutazione trova un'ampia applicazione nei sistemi di trasmissione e distribuzioneMentre gli standard IEEE regolano gli apparecchi elettrici in Nord America, gli standard IEC prevalgono in Europa e in altre regioni del mondo.

La funzione primaria di un interruttore elettrico consiste nel distribuire l'energia a varie sezioni di un impianto e i carichi elettrici all'interno di tali sezioni.protegge personale e attrezzature mantenendo le correnti del sistema entro limiti di sicurezza operativa.

Gli apparecchi di commutazione isolati a gas (GIS) utilizzano contenitori sigillati pieni di gas esafluoruro di zolfo (SF6) o miscele di SF6 con altri gas isolanti.impianti a basso profiloRispetto a simili apparecchiature isolanti, l'uso di isolamento gassoso consente di ridurre le distanze tra i componenti di interruzione di corrente.60 e C37.72Il C37.20Lo standard.9 per gli apparecchi di commutazione isolati da gas è stato pubblicato nell'estate del 2019; prima di questo, le apparecchiature GIS rispettavano lo standard di prestazione 62271 della Commissione elettrotecnica internazionale (IEC).

Definito da IEEE C37.20.3, gli apparecchi di commutazione a chiusura in metallo incorporano dispositivi di protezione del circuito tra cui interruttori, fusibili e interruttori fusi, insieme a apparecchiature di controllo e di misurazione.Questi componenti possono essere installati in compartimenti comuni senza le barriere o la segregazione separate richieste negli apparecchi di scambio rivestiti di metallo.Gli apparecchi elettrici a chiusura metallica servono le strutture commerciali e industriali con servizi elettrici in entrata superiori a 480/600 V.

Per IEEE C37.20.2, "dispositivi di scambio rivestiti di metallo" si riferisce a strutture di dispositivi di scambio elettrici a media tensione in cui tutti i componenti elettrici, inclusi bus in entrata, bus in uscita, strumentazione,e gli interruttori o gli interruttori principali sono racchiusi in compartimenti metallici separatiQuesta configurazione fornisce una maggiore sicurezza, robustezza e accessibilità alla manutenzione.Dispositivi di commutazione rivestiti di metallo con interruttori di trazione per una manutenzione semplificata, che lo rende particolarmente adatto agli impianti industriali, nonché alle apparecchiature di generazione e trasmissione di energia.

Definito da IEEE C37.74, gli apparecchi di commutazione a pad sono specificamente progettati per i sistemi di distribuzione sotterranei da 5 kV a 38 kV che richiedono un funzionamento a terra.e costruzione resistente alle manomissioni, queste unità sono ideali per applicazioni di distribuzione di servizi, sezionamento dei feeders e protezione dei circuiti.e minimizzazione delle interruzioniL'apparecchiatura di commutazione montata su pad può ospitare fino a sei modi in un comune serbatoio sigillato isolato, con opzioni di isolamento tra cui aria, gas SF6, fluido, tecnologia aria solida-dielettrica e materiali solidi.

Definito anche da IEEE C37.74, il dispositivo di scambio di volta o sotterraneo serve i sistemi di distribuzione da 15 kV a 38 kV che richiedono il funzionamento di un interruttore da una volta o da un luogo sotterraneo, sia essi secchi che soggetti all'ingresso dell'acqua.Questa configurazione consente il funzionamento manuale o a rilevamento dell'interruttore dal livello del suoloI metodi di isolamento includono gas SF6, tecnologia dell'aria dielettrica solida e materiali solidi.

• Tipo 1 Requisito di resistenza all'arco solo sul fronte dell'apparecchiatura
• Tipo 2 Requisito di resistenza ad arco intorno all'intero perimetro dell'apparecchiatura
• Tipo 2B Mantenere la resistenza all'arco intorno all'intero perimetro anche con porte aperte del compartimento strumentale o di controllo
• Tipo 2C Requisito di resistenza di arco tra i compartimenti adiacenti all'interno dell'assemblaggio dell'apparecchiatura e intorno all'intero perimetro

Conventional electrical switchgear manufactured to IEEE (North America) or IEC (Europe and elsewhere) standards provides relatively safe environments for equipment and personnel during normal operationTuttavia, gli interruttori tradizionali non sono progettati per resistere all'enorme energia rilasciata durante eventi di guasto elettrico.L'apparecchiatura di commutazione certificata resistente all'arco è progettata per contenere in modo sicuro l'energia del lampo dell'arco e reindirizzarla lontano dagli operatori, in genere attraverso camere pressurizzate che canalizzano l'energia verso aree di rilascio sicure senza mettere in pericolo personale o attrezzature.

ANSI/IEEE C37.20.7 definisce gli standard di prova dell'arco, specificando due livelli di accessibilità per i gruppi di interruttori.Ulteriori suffissi definiscono le prestazioni dell'arco tra i compartimenti di comando e le sezioni verticali dell'apparecchio di commutazione: il suffisso B indica che il normale funzionamento comporta l'apertura di porte/coperchi su compartimenti specificamente identificati come locali di controllo di bassa tensione o strumentazione;Il suffisso C richiede l'isolamento degli effetti di guasto dell'arco interno tra tutti i compartimenti adiacenti all'interno dell'assemblaggio e intorno all'intero perimetro; il suffisso D si riferisce agli impianti in cui alcune superfici esterne rimangono inaccessibili e non richiedono una progettazione di tipo 2.

I meccanismi di controllo remoto consentono operazioni come la disconnessione, il test,connessione di interruttori di circuito e compartimenti ausiliari di apparecchiature di commutazione rivestite di metallo da distanze generalmente comprese tra 25 e 30 piedi.

L'apparecchiatura di commutazione a media tensione offre varie opzioni di contenimento adatte sia per applicazioni interne che esterne.Gli involucri esterni sono disponibili in configurazioni sia accessibili che non accessibili per determinate classi di tensione.

La maggior parte degli interruttori a media tensione richiede accessi anteriori e posteriori per l'installazione e la manutenzione.offrendo un notevole risparmio di spazio rispetto alle apparecchiature di commutazione convenzionali.

Il mezzo di isolamento si riferisce all'ambiente all'interno degli alloggiamenti degli interruttori che protegge i componenti attivi (come buste, barre di bus, ecc.) da guasti accidentali dell'arco.Mentre l'aria rappresenta il più comune isolante, l'isolamento gassoso e liquido fornisce una maggiore resistenza dielettrica, consentendo strutture di interruttori più compatte.

• AriaL'isolatore più economico e diffuso, ma con le proprietà di resistenza dielettrica più basse, richiede attrezzature fisicamente più grandi e più robuste per resistere agli effetti dell'arco.
• Isolamento a gas- offre una resistenza dielettrica significativamente migliorata rispetto all'aria, con l'esafluoruro di zolfo (SF6) che è il gas isolante più comune degli interruttori.I contatti elettrici sono sigillati all'interno di serbatoi pressurizzati con gas SF6, eliminando i requisiti di manutenzione dei contattori.
• Tecnologia dell'aria solida dielettricaUtilizza materiali isolanti e non conduttivi per fornire struttura e isolamento per interruttori di guasto, barre di bus e componenti ad alta tensione in serbatoi sigillati pieni di aria a bassa umidità.La combinazione di materiale non conduttivo e spazi di aria fornisce una bassa perdita dielettricaLa costruzione del serbatoio a fronte morto elimina lo scarico parziale e conduce la corrente di guasto a terra.
• Isolamento liquido• Fornisce proprietà dielettriche migliori rispetto all'aria e effetti di raffreddamento.I criteri di selezione comprendono la resistenza al fuoco e le considerazioni ambientali.

I dispositivi di interruzione del flusso di corrente degli interruttori comprendono dispositivi di protezione da sovraccarico (fusibili, interruttori) e interruttori:

• Interruttori di ariaL'utilizzo dell'aria come mezzo dielettrico, che in genere offre una capacità di interruzione inferiore rispetto agli interruttori a olio o a vuoto, ma una maggiore economia e una capacità di disconnessione visibile.
• Fusibili- interrompere la corrente eccessiva fondendo fili o strisce progettati per specifiche caratteristiche di tempo/temperatura.i fusibili sono spesso abbinati a interruttori per fornire protezione da sovraccarico e capacità di apertura/chiusura del circuito.
• Interruttori di olio- Dispositivi per interruttori immersi in involucri riempiti di olio, comunemente utilizzati in interruttori montati su pad dove l'isolamento dell'olio consente una costruzione compatta e a basso profilo.
• Interruttori a vuoto- Interruzione e estinzione dell'arco all'interno di bottiglie a vuoto sigillate, che consentono un rapido spegnimento dell'arco che riduce l'energia dell'arco.Questi dispositivi possono interrompere guasti di tensione più elevati rispetto agli interruttori di circuito ad aria con requisiti di spazio significativamente ridotti.
• Interruttori per guasti di vuoto Svolgono un duplice ruolo di dispositivi di protezione contro la sovraccarica e di interruttori di arresto di carico, eliminando la necessità di separare fusibile/interruttore.
• Interruttori a vuoto- Interruttori elettrici in cui si verifica un'interruzione di corrente all'interno di bottiglie di vuoto sigillate, che consentono una rapida estinzione dell'arco.Questi interruttori economici di spazio sono in grado di ospitare tensioni più elevate rispetto agli interruttori ad aria o olio.

Quando si selezionano gli apparecchi di commutazione a media tensione, occorre considerare attentamente questi parametri elettrici critici:

tipicamente specificati in termini di corrente simmetrica,Questa classificazione indica la corrente massima che un dispositivo di protezione da sovraccarico (di solito un interruttore a vuoto) può interrompere in modo sicuro senza danneggiare se stesso o il interruttoreLe classificazioni di picco e asimmetrica si applicano anche comunemente ai dispositivi di protezione da sovraccarico a media tensione.Si noti che i valori di interruzione si applicano solo ai dispositivi di protezione contro la sovraccorrenza che interrompono i circuiti in condizioni di guasto., ma non all'assemblaggio stesso dell'interruttore.Gli interruttori a vuoto a media tensione offrono in genere valori di interruzione che vanno da 25 kAIC a 63 kAIC simmetrici (indicati come corrente di rottura nelle apparecchiature IEC).

Questa classificazione specifica la corrente massima che l'apparecchiatura di commutazione può sopportare (passare attraverso) in modo sicuro senza subire danni.garantire l'integrità del bus quando si conducono correnti elevate derivanti da guasti a valle. Il dispositivo di commutazione a monte deve superare la corrente del peggiore caso che passa attraverso di esso durante i guasti a valle per evitare danni alle apparecchiature a monte nel percorso di corrente di guasto.le caratteristiche tipiche di cortocircuito (o resistenza) vanno da 25 kA a 63 kA, simmetrico per le caratteristiche di 2 secondi, e da 40 kA a 101 kA asimmetrica per le prestazioni di 10 cicli.

Questo parametro indica la corrente massima che i principali dispositivi di protezione contro la sovraccorrente e il bus principale del dispositivo di commutazione possono trasportare in modo continuo senza causare scatti o danni all'apparecchiatura.Gli apparecchi di commutazione a media tensione offrono in genere correnti continue da 600A a 4000A.

Le norme ANSI e IEEE definiscono queste classificazioni di tensione:

• Basse tensioni: fino a 600 V
• Tensione media: da 600V a 69 kV
• Alta tensione: da 69 a 230 kV

Mentre gli standard ANSI/IEEE definiscono anche le classi di tensione extra-alta e ultra-alta, la NEC 2014 ha ampliato la definizione di bassa tensione per includere fino a 1.000V.

Gli apparecchi di commutazione a media tensione sono classificati in base alla loro tensione di servizio massima..8 kV e 14,4 kV.

La selezione di un adeguato interruttore a media tensione è fondamentale per garantire la sicurezza, l'affidabilità e l'efficienza del sistema di alimentazione.e norme pertinenti, le parti interessate possono prendere decisioni informate quando scelgono le soluzioni ottimali per i loro sistemi elettrici.condizioni ambientali, e limitazioni di bilancio, con una consulenza professionale di ingegneria elettrica raccomandata per garantire l'idoneità a lungo termine.