Interruttore a vuoto (VCB)

Panoramica sui sezionatori a vuoto (VCB)

La maggior parte dei team di approvvigionamento che redigono per la prima volta una specifica tecnica per un sezionatore a vuoto (VCB) in media tensione si trova di fronte alla stessa difficoltà: i fogli tecnici riportano la tensione nominale e la corrente di interruzione, ma la logica decisionale per scegliere tra versioni da interno o da esterno, oppure tra configurazioni fisse o estraibili, raramente è riassunta in un unico documento. Questa pagina affronta direttamente tali scelte.

Un interruttore a vuoto (VCB) è un dispositivo di commutazione e protezione che interrompe sia la corrente di carico sia la corrente di guasto mediante una camera di interruzione sigillata a vuoto. L’estinzione dell’arco avviene in un ambiente a vuoto inferiore a 10⁻³ Pa, eliminando il mezzo ionizzante e consentendo un’estinzione rapida e affidabile dell’arco a media tensione, senza i requisiti di gestione del gas propri della tecnologia SF6. Il risultato è un interruttore che non richiede olio, né SF6, né manutenzione delle camere di estinzione dell’arco per tutta la sua vita utile, garantita per 30 000 operazioni meccaniche e 10 000 operazioni elettriche secondo la norma IEC 62271-100.

Questa categoria comprende configurazioni di interruttori a vuoto (VCB) per interni ed esterni, con tensione nominale da 12 kV a 40,5 kV, inclusi modelli fissi per montaggio su pannello, modelli estraibili su carrello per quadri elettrici blindati in metallo e interruttori riclosers per installazione su palo, destinati alla protezione dei circuiti di distribuzione.

Gamma di prodotti Interruttori a vuoto (VCB)

• VS1-12 / ZN63A-12 (per interni, fisso, 12 kV): Interruttore a vuoto trifase di tipo fisso (VCB) con corrente nominale da 630 A a 3150 A e potere di interruzione in cortocircuito fino a 40 kA. Progettato per quadri elettrici blindati in metallo KYN28, cabine secondarie di distribuzione, alimentatori per motori industriali e protezione di generatori. Meccanismo a molla con caricamento manuale e assistito da motore; blocchi di contatti ausiliari fino a 13NO13NC per il feedback di posizione ai sistemi SCADA e ai relè di protezione.
• VSG-12 (Carrello estraibile, 12 kV): Interruttore a vuoto di tipo estraibile montato su carrello con posizioni di Servizio, Prova e Isolamento. Corrente nominale da 630 A a 3150 A, potere di interruzione in cortocircuito fino a 40 kA. Progettato per installazione estraibile nei quadri KYN28, dove è richiesto l’accesso per manutenzione programmata o la rapida sostituzione dell’interruttore durante le finestre di interruzione.
• VS1-24 / VSG-24 (Fisso e estraibile per interni, 24 kV): Interruttore a vuoto trifase per interni (VCB) con corrente nominale da 630 A a 2500 A e potere di interruzione in cortocircuito fino a 25 kA. Sono disponibili sia versioni fisse per montaggio su pannello che versioni estraibili su carrello manuale. Distanza tra i poli di 230 mm per un’integrazione compatta negli apparecchi di commutazione a 24 kV. Adatto a cabine elettriche di pubblica utilità, impianti industriali e progetti di connessione alla rete per energie rinnovabili.
• ZW32-12 (per esterni, montaggio su palo, 12 kV): Riclosatore trifase per esterni con corrente nominale di 630 A e potere di interruzione in cortocircuito fino a 25 kA. Isolamento in resina epossidica o gomma al silicone per resistenza alle intemperie. Progettato per la protezione dei derivati di linea aerea su pali di pubblica utilità, cabine elettriche e reti di distribuzione rurali che richiedono installazione all’aperto.

Tutti i modelli di interruttore a vuoto (VCB) sono realizzati secondo la norma IEC 62271-100. I meccanismi a molla caricata con accumulo di energia accettano bobine di comando in corrente alternata/continua da 110 V o 220 V. Le unità sono verificate per il funzionamento a 50 Hz e 60 Hz. Sono disponibili grasso per basse temperature e opzioni di riscaldatore per soddisfare i requisiti dei mercati freddi.

Specifiche chiave dell’interruttore a vuoto (VCB)

• Tecnologia di interruzione a vuoto: Estinzione dell’arco in un interruttore sigillato a vuoto a pressione inferiore a 10⁻³ Pa — nessun SF6, nessun olio, nessuna manutenzione del soffietto per l’arco richiesta durante la vita utile nominale.
• Copertura delle classi di tensione: configurazioni a 12 kV, 24 kV e 40,5 kV che coprono l’intera gamma di distribuzione in media tensione da una singola famiglia di prodotti.
• Correnti nominali e poteri di interruzione: corrente nominale continua da 630 A a 3150 A; potere di interruzione nominale in cortocircuito da 25 kA a 40 kA, a seconda del modello e della classe di tensione.
• Resistenza meccanica: Ogni interruttore a vuoto (VCB) è certificato per 30 000 operazioni meccaniche e 10 000 operazioni elettriche — moduli interruttori a vuoto esenti da manutenzione, adatti a impianti con infrastrutture locali di assistenza limitate.
• Flessibilità del circuito di comando: Avvolgimenti per motore, chiusura e sgancio ausiliario a CA/CC da 110 V o 220 V; blocchi di interruttori ausiliari disponibili per l’integrazione con relè di protezione e per il feedback di posizione SCADA.
• Progettazione priva di SF6: L'interruzione sotto vuoto elimina completamente il gas SF6. Per gli acquirenti del settore elettrico e industriale nei mercati con restrizioni attive sugli acquisti di gas a effetto serra — inclusi i mercati europei, dove la gestione dell'SF6 è soggetta a un'attenzione regolamentare sempre maggiore — la tecnologia a vuoto rimuove la gestione dei gas dall'ambito della manutenzione.
• Compatibilità per retrofit: Le dimensioni della serie VS1 sono compatibili con gli interruttori obsoleti VS1, VD4 e 3AH5, consentendo la sostituzione diretta di apparecchiature datate senza modifiche all'involucro.

Applicazioni comuni

Un interruttore automatico a vuoto (VCB) da 12 kV a 40,5 kV funge da elemento primario di comando e protezione in una vasta gamma di impianti in media tensione:

• Stazioni primarie e secondarie del settore elettrico — comando degli alimentatori in entrata e protezione delle sezioni di sbarra.
• Distribuzione industriale dell'energia — alimentazione motori, protezione degli alimentatori trasformatori e protezione degli ingressi generatori.
• Pannelli di quadri di distribuzione in metallo KYN28 — posizioni per interruttori fissi e estraibili.
• Alimentatori di distribuzione aerei — riclosers esterni montati su palo per la protezione degli alimentatori di rete rurali e urbane.
• Collegamento alla rete di energia rinnovabile — quadri di media tensione per i punti di collegamento alla rete di impianti fotovoltaici e parchi eolici.
• Progetti di riqualificazione e sostituzione della rete — sostituzione diretta di interruttori obsoleti in quadri esistenti, utilizzando basi compatibili della serie VS1.

La domanda di sostituzione di interruttori obsoleti costituisce una quota significativa degli acquisti di interruttori di media tensione nei mercati dell’Europa orientale e della CSI, inclusi Russia e Polonia, dove le infrastrutture di rete risalenti a decenni precedenti sono oggetto di un aggiornamento sistematico. La compatibilità dimensionale degli interruttori in vuoto (VCB) della serie VS1 con le basi legacy è direttamente rilevante per gli acquirenti impegnati in progetti di riqualificazione di sottostazioni esistenti in queste regioni.

Come selezionare l’interruttore in vuoto (VCB) appropriato

La selezione della corretta configurazione del sezionatore a vuoto (VCB) richiede di valutare in sequenza diversi criteri decisionali. Ogni passaggio restringe la specifica prima di procedere al successivo.

Passo 1 — Confermare la classe di tensione del sistema. Identificare la tensione nominale della rete media tensione. I modelli VS1-12, VSG-12 e ZW32-12 sono certificati per sistemi a 12 kV. I modelli VS1-24 e VSG-24 coprono reti a 20 kV e 24 kV. Per applicazioni da 35 kV a 40,5 kV, verificare che l’unità selezionata possieda la tensione di tenuta nominale e il livello di isolamento impulsivo (BIL) adeguati all’esposizione transitoria del sistema — in particolare nelle reti con tratti significativi di linea aerea o con frequente attività di manovra.

Passo 2 — Stabilire se l’installazione è interna o esterna. Gli interruttori in metallo per installazione interna (KYN28 e modelli equivalenti) utilizzano le serie VS1-12, VSG-12, VS1-24 o VSG-24. Per applicazioni su palo aereo o in cabine all’aperto si richiede il riclosatore ZW32-12, dotato di isolamento resistente alle intemperie e certificato per l’esposizione all’esterno. L’impiego di un interruttore a vuoto (VCB) omologato solo per uso interno in una posizione esterna esposta costituisce un errore di specifica che provoca un degrado accelerato dell’isolamento: la distinzione tra classificazioni per uso interno ed esterno rappresenta un confine netto, non una zona grigia.

Passo 3 — Scegliere la configurazione fissa o estraibile. La scelta tra un interruttore a vuoto (VCB) a montaggio fisso e uno estraibile è in parte una valutazione del modello operativo della vostra organizzazione di manutenzione, non soltanto un confronto di costi di investimento. Il caso a favore delle unità estraibili risulta più forte quando l’installazione richiede prove funzionali frequenti, accesso programmato per la manutenzione durante finestre di fermo impianto con carico attivo o la possibilità di sostituire rapidamente un interruttore senza scollegare il quadro. Se il sistema può essere completamente disalimentato per la manutenzione e l’accesso all’interruttore avviene raramente, il costo aggiuntivo e la maggiore profondità dell’armadio dovuti al meccanismo di carrello estraibile sono più difficili da giustificare. Le cabine primarie di distribuzione con dipendenza da un singolo alimentatore e gli impianti industriali con elevati requisiti di disponibilità specificano tipicamente configurazioni estraibili.

Passo 4 — Verificare la corrente nominale e la derating per temperatura ambiente. La corrente nominale riportata sulle targhette dei VCB si basa su un’ipotesi di temperatura ambiente di 40 °C secondo la norma IEC 62271-100. In climi dove le temperature ambiente superano regolarmente i 45–50 °C — rilevante per installazioni in Africa, Medio Oriente, Asia Sudorientale e alcune parti del Sud America — il carico continuo sicuro effettivo è inferiore al valore indicato sulla targhetta. Verificare il fattore di riduzione applicabile prima di specificare il valore nominale completo per installazioni in climi caldi. Questa indicazione vale per i modelli VS1-12, VSG-12, VS1-24, VSG-24 e ZW32-12 sull’intera gamma.

Passo 5 — Confermare la tensione del circuito di comando e i requisiti relativi agli interruttori ausiliari. La tensione della bobina di comando (CA/CC 110 V o 220 V), il tipo di bobina di chiusura, la bobina di sgancio a distanza e la configurazione del blocco interruttori ausiliari devono essere tutti confermati già nella fase di richiesta. Le incompatibilità relative alla tensione del circuito di comando riscontrate durante la messa in servizio sono una causa comune di ritardi, facilmente evitabili specificando correttamente tali dati nella documentazione dell’ordine.

Considerazioni relative agli acquisti per gli acquirenti internazionali

Quando si acquista un interruttore a vuoto (VCB) per progetti all’estero, verificare i requisiti specifici di certificazione del mercato è altrettanto importante quanto confermare le caratteristiche tecniche secondo la norma IEC. La conformità alla norma IEC 62271-100 stabilisce il livello tecnico minimo, ma non è sempre sufficiente per ottenere l’approvazione all’installazione nei mercati che prevedono ulteriori requisiti nazionali. Russia, Brasile e Indonesia sono esempi di mercati in cui, storicamente, i requisiti locali di certificazione oltre alla conformità IEC hanno influenzato lo sdoganamento degli apparecchi di comando e protezione in media tensione. Lo stato di certificazione e la documentazione disponibile devono essere confermati presso il fornitore già nella fase di richiesta, prima dell’emissione dell’ordine d’acquisto.

La prassi industriale di valutare un interruttore in vuoto (VCB) sulla base di rapporti di prova di tipo rilasciati da laboratori indipendenti accreditati — anziché su dichiarazioni di conformità autodichiarate — è coerente con le linee guida generali emanate da riconosciuti organismi internazionali per gli standard elettrici. Gli acquirenti dovrebbero richiedere certificati di prova di tipo relativi ai parametri nominali specifici oggetto di acquisto, in particolare per progetti soggetti a revisione da parte di utility o a requisiti di qualificazione per finanziamenti da banche per lo sviluppo.

Per gli acquirenti che acquistano apparecchiature appartenenti a diverse classi di tensione — ad esempio, combinando unità VCB da 12 kV e 24 kV per un ampliamento di una cabina elettrica o per un progetto con più derivazioni — disporre di una gamma di prodotti che copra l’intero intervallo di media tensione presso un singolo fornitore riduce lo sforzo di qualifica e di gestione della documentazione rispetto al dover gestire relazioni con fornitori diversi per ciascun livello di tensione. Tale gamma comprende configurazioni da 12 kV, 24 kV e 40,5 kV.

I requisiti documentali — inclusi i certificati di prova di tipo, i disegni quotati, gli schemi dei cablaggi ausiliari, gli schemi dei circuiti di controllo e i manuali di installazione — devono essere richiesti e revisionati prima della spedizione. Per i progetti destinati ai mercati russo o dell’Europa orientale, i requisiti relativi alla documentazione GOST e alle norme doganali devono essere chiariti con il fornitore nella fase di conferma dell’ordine, per evitare ritardi nello sdoganamento nel porto di destinazione.