Come sono disposti e funzionano i sezionatori di alta tensione

Dispositivi ad alta tensione: come sono disposti e funzionano i sezionatori Tra le apparecchiature elettriche ad alta tensione, vengono utilizzati vari dispositivi di commutazione. Uno dei loro gruppi si chiama "Sezionatori".

Appuntamento

Queste strutture vengono utilizzate per creare un'interruzione nel circuito elettrico, che non solo interrompe l'alimentazione di tensione, ma deve anche essere visivamente visibile.

Il fatto è che nel corso della lunga storia dello sfruttamento dell'elettricità si sono sviluppate tradizioni per il suo uso sicuro. Le interruzioni di corrente dovute a interruttori di carico con sofisticati dispositivi tecnici sono nascoste all'osservazione. In caso di incidenti, la tensione rimane nella zona destinata alla disattivazione. Questo è molto pericoloso ed è un prerequisito diretto per scosse elettriche o danni alle apparecchiature elettriche.

Per questi motivi, i sezionatori sono installati nel circuito ad alta tensione in serie con gli interruttori e, di norma, dopo di essi, per garantire la sicurezza del funzionamento.

Per comprendere questo processo, presenteremo una parte del circuito elettrico quando l'elettricità dalla sorgente della sottostazione di trasformazione n. 1 viene trasmessa attraverso una linea elettrica divisa in 5 sezioni di lavoro alle sottostazioni n. 2 e n. 3.

Supponiamo che nella sezione n. 3 (contrassegnata in rosso) sia necessario eseguire lavori tecnici che richiedono, in condizioni di sicurezza, distensione.

Per fare ciò, dovrai spegnere gli interruttori di alimentazione:

• sottostazione elettrica n. 1;

• le sottostazioni di consumo n. 2 e n. 3, che sono in esercizio sul lato a bassa tensione e genereranno elettricità alla linea, compresa la sezione n. 3, per effetto della trasformazione inversa.

In caso di malfunzionamento di uno qualsiasi degli interruttori o di un errore o della loro accensione spontanea non autorizzata, la tensione apparirà sulla sezione di lavoro n. 3, e questo è inaccettabile.

Pertanto, dopo ogni interruttore nel circuito elettrico viene installato un sezionatore, che crea inoltre un'interruzione sicura e visibile nel circuito.

L'immagine sopra è un semplice design a una riga. In pratica, tuttavia, le linee elettriche ad alta tensione utilizzano un minimo di tre fasi. Un diagramma più accurato per il nostro caso di preparazione del cantiere n. 3 per la manutenzione sarà il seguente.

Su di esso, ogni fase «A», «B», «C» della linea elettrica è indicata nel proprio colore: giallo, verde e rosso. In tutte le cabine viene sezionato prima dal proprio interruttore e poi dal sezionatore. Solo allora ogni fase della linea elettrica per il sito n. 3 viene messa a terra.

In questa figura la questione della messa a terra non è mostrata completamente, ma solo per dimostrare la necessità della sua attuazione.

La posizione del sezionatore nel circuito determina il suo design semplificato rispetto all'interruttore automatico. Ciò è dovuto al fatto che l'interruttore deve interrompere in modo affidabile l'elettricità che lo attraversa durante il normale funzionamento e le correnti di cortocircuito di emergenza di grande entità che possono verificarsi in un momento imprevisto in qualsiasi punto della sezione del circuito protetto dall'interruttore.

Questi processi sono molto complessi e sono legati alla ionizzazione dell'ambiente e al verificarsi di un potente arco elettrico che può bruciare i contatti. Per prevenire questo fenomeno vengono utilizzate varie soluzioni tecniche, basate sull'utilizzo di supporti con proprietà isolanti. Riempiono l'area di lavoro dell'interruttore dove il circuito è interrotto.

La seconda direzione della gestione dell'arco è garantire la massima velocità del meccanismo di innesco. Il suo tempo di funzionamento è paragonabile a un'esplosione e si verifica in circa due periodi di oscillazione dell'armonica della corrente sinusoidale.

Lo stesso tempo è necessario per le moderne protezioni con mezzi automatici per rilevare un guasto nel circuito e inviare un comando all'azionamento dell'interruttore.

Pertanto, il tempo di arresto di emergenza tramite protezione e automazione è di circa 0,04 sec.

Per i sezionatori non sono necessari dispositivi così complessi. Sono progettati per essere spenti dalla mano dell'operatore o dai motori elettrici senza fretta. Poiché i sezionatori sono installati dopo gli interruttori, funzionano solo dopo che la tensione è stata rimossa, quando non possono esserci archi.

La posizione del sezionatore e dell'interruttore automatico può essere vista su un frammento dello schema operativo del dispatcher.

Ecco come appare l'immagine della posizione di questa sottostazione, trasmessa dal satellite.

Vista della stessa area da terra dal lato del supporto principale.

Pertanto, i sezionatori creano un'interruzione visibile nel circuito elettrico per la sua manutenzione sicura dopo che l'interruttore ha spento la tensione... Questo è il loro scopo principale.

Progettazione del sezionatore

Il dispositivo di un sezionatore di alta tensione è piuttosto complesso, ma allo stesso tempo è molto più semplice di quello di un interruttore di potenza della stessa tensione. Diamo un'occhiata ad esempi della loro implementazione per apparecchiature da 330 kV.

Le uniche correnti di intervento di tali sezionatori sono possibili scariche capacitive da tensioni indotte. I contatti di potenza dei sezionatori sono progettati per interrompere la loro alimentazione. In condizioni di lavoro, la massima corrente di carico li attraversa.

Gli armadi di controllo del convertitore sono progettati per controllare ogni fase del sezionatore singolarmente o in combinazione.

Se guardi attentamente le immagini sopra, vedrai che i contatti di commutazione dell'interruttore e del sezionatore si trovano ad un'altezza considerevole. Questo per motivi di sicurezza per il resto dell'attrezzatura e del personale di servizio.

Nei quadri esterni da 110 kV, l'altezza di sicurezza del sezionatore è inferiore.

Quindi è meglio mantenerli, più facili ed economici da installare. Tuttavia, ciò richiede un'attenzione particolare da parte del personale operativo sotto il sezionatore commissionato. In pratica, ci sono stati casi in cui i lavoratori con tempo umido hanno alzato i capelli, riducendo la distanza di sicurezza dalle apparecchiature elettriche e cadendo sotto una tensione di 110 kV.

Ciò conferma ancora una volta che le misure di sicurezza devono essere non solo note, ma anche eseguite in modo impeccabile.

Nella foto è mostrata la posizione dei sezionatori della linea di trasmissione aerea da 10 kV sui pali vicino al quadro interno con interruttori di potenza della sottostazione.

L'immagine seguente mostra come azionare il sezionatore di linea da 10 kV utilizzando un azionamento manuale. Il trasformatore di alimentazione è nelle vicinanze.

I sezionatori per linee aeree 6 kV hanno lo stesso dispositivo delle linee 10 kV.

Tutte le foto mostrano che ogni sezionatore è costituito dai seguenti elementi strutturali:

• power frame posto ad un'altezza di sicurezza;

• isolatori di supporto solidamente montati sul telaio alle estremità dell'intercapedine formata per ciascuna fase;

• un sistema di contatti che assicuri il passaggio affidabile della corrente nominale della linea e disconnette l'alimentazione di tensione nello stato aperto alla sezione destinata al servizio;

• sistemi di controllo del movimento dei coltelli.

Per i sezionatori utilizzati per circuiti con una tensione di 110 kV e oltre, il sistema di contatto è costituito da due semi-coltelli mobili piegati in direzioni opposte. In altri modelli, viene utilizzato più spesso un coltello mobile, che viene inserito in un contatto fisso.

I sezionatori sono classificati in base a:

• il numero di poli;

• la natura dell'installazione (interna o esterna);

• il tipo di movimento del coltello per creare la rottura della catena (rotatorio, tagliente o basculante);

• metodi di controllo: manualmente con un'asta di isolamento di manovra o un sistema di leve, o automaticamente da motori elettrici (si possono usare l'idraulica e anche la pneumatica) con un sistema di controllo.

Tutte le operazioni con sezionatori nello schema di lavoro sono classificate come lavori pericolosi, vengono eseguite solo da personale addestrato e addestrato utilizzando moduli appositamente progettati sotto il diretto controllo del dispatcher.

Sezionatori interbloccati

Una caratteristica dei sezionatori ad alta tensione è che insieme a loro, sulla stessa piattaforma, i coltelli di messa a terra si trovano spesso su entrambi i lati dello spazio creato. È conveniente manipolarli per il personale operativo che esegue la commutazione nei circuiti di potenza.

All'accensione è importante osservare correttamente la sequenza di applicazione/rimozione della messa a terra e di inserimento/disinserimento del sezionatore. L'interruttore non deve essere acceso mentre la messa a terra è installata su entrambi i lati del sezionatore. Ciò causerà un cortocircuito.

Inoltre, non è possibile forzare la messa a terra quando il sezionatore è attivo e la tensione è applicata al circuito, il che creerà anche un cortocircuito.

Al fine di prevenire situazioni errate durante la commutazione, il blocco tecnico delle azioni del personale di servizio viene utilizzato con dispositivi di messa a terra fissi, sezionatori e interruttori. Lei può essere:

• puramente meccanico;

• elettrico (basato sull'uso di una serratura elettromagnetica);

• combinato.

I design della serratura sono diversi. La loro complessità e affidabilità aumentano all'aumentare della tensione utilizzata nel circuito primario.

Per controllare i tipi elettrici di interblocco, i contatti aggiuntivi utilizzati nei circuiti secondari sono montati sugli alberi rotanti delle alette di contatto. Questi sono chiamati contatti di blocco KSA. Ripetono completamente la posizione del sezionatore, contemporaneamente si chiudono o si aprono.Per estendere le capacità dei circuiti di controllo, delle protezioni e dell'automazione di interruttori e linee, questi contatti di blocco sono progettati sia con posizioni normalmente aperte che chiuse.

Un analogo blocco di contatti è montato anche sugli azionamenti dei coltelli fissi di messa a terra e dei sezionatori sotto carico.

I circuiti di controllo del blocco elettromagnetico si basano sul principio di creare circuiti in serie e in parallelo di circuiti elettrici dai contatti dei ripetitori della posizione dell'apparecchiatura principale: interruttori, sezionatori, coltelli di messa a terra.

Quando la posizione di uno di questi dispositivi di commutazione viene modificata dal personale di servizio, i loro contatti secondari, assemblati secondo un determinato schema logico, vengono commutati di conseguenza. Se i requisiti di sicurezza vengono violati, il blocco elettromagnetico vieta ulteriori azioni con le apparecchiature elettriche.

In questo caso è necessario comprendere la correttezza delle azioni compiute e cercare l'errore commesso.

I circuiti di interblocco per i sezionatori di sottostazione sono alimentati da sorgenti di tensione CC dedicate.

Requisiti obbligatori per i sezionatori:

• fornire uno spazio visibile;

• resistenza strutturale agli effetti dinamici e termici;

• affidabilità dell'isolamento in tutte le condizioni atmosferiche;

• chiarezza del lavoro in caso di deterioramento delle condizioni di lavoro durante pioggia, nevicate, formazioni di ghiaccio;

• semplicità del design, fornendo facilità d'uso e manutenzione.

Per maggiori dettagli sulle caratteristiche di funzionamento dei sezionatori, cfr Questo articolo.