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Sicurezza elettrica delle reti in corrente continua: studio e realizzazione di un interruttore ibrido per reti di bassa tensione in corrente continua

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Sicurezza elettrica delle reti in corrente continua: studio e realizzazione di un interruttore ibrido per reti di bassa tensione in corrente continua

Il documento analizza possibili strutture di interruttori ibridi bidirezionali per reti attive di distribuzione in corrente continua in bassa tensione. Vengono illustrati i risultati delle simulazioni numeriche effettuate su questa tipologia dinterruttore. E’ inoltre presentato lo sviluppo del prototipo di interruttore ibrido unidirezionale e i risultati delle prime prove sperimentali.

Il problema dell’interruzione nelle reti in corrente continua rappresenta uno dei maggiori ostacoli alla loro diffusione. Le problematiche relative alla necessità di estinguere l’arco elettrico fanno sì che risulti complessa la realizzazione di dispositivi affidabili e duraturi. L’impiego dell’interruttore come normale organo di manovra richiede infatti la possibilità di impiego per un numero elevato di aperture. Poiché ad ogni apertura c’è un riscaldamento dovuto all’estinzione non naturale dell’arco, il numero di aperture fino a rottura può risultare molto limitato. Inoltre la necessità di interrompere anche correnti di guasto implica che l’interruttore debba essere in grado di smaltire le grandi quantità di energia sviluppate dall’arco quando una corrente di cortocircuito viene interrotta.

L’utilizzo di un interruttore ibrido rappresenta al momento attuale il miglior compromesso tra perdite energetiche ridotte, velocità di interruzione, affidabilità e vita utile. Gli interruttori elettromeccanici presentano infatti degli inconvenienti legati ai tempi di interruzione lunghi e alla necessità di estinguere l’arco elettrico, mentre gli interruttori statici hanno problemi dovuti alle perdite in conduzione e alla necessità di dimensionare il componente in funzione della corrente di cortocircuito dell’impianto.

A partire dalla struttura di interruttore ibrido unidirezionale in corrente, è stato studiata la versione bidirezionale di tale interruttore componendo in antiserie o in antiparallelo due interruttori identici. Mantenendo il medesimo principio di funzionamento è stata inoltre sviluppata una struttura ottimizzata dell’interruttore ibrido bidirezionale che presenta un numero inferiore di componenti. Tutte le strutture presentate presentano comportamenti più o meno identici e consentono di effettuare manovre di apertura e di espletare la funzione di protezione dai guasti.

Infine è stato progettato e realizzato il prototipo dell’interruttore ibrido unidirezionale da 380 Vcc – 80 A. L’interruttore è stato connesso alla rete in corrente continua di RSE e sono state svolte le prime prove funzionali, che hanno evidenziato la capacità del sistema nell’effettuare manovre di apertura sotto carico senza la formazione di arco elettrico.

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