L'esafluoruro di zolfo (SF6) è un gas pesante inerte, incolore, inodore, non infiammabile e chimicamente stabile, con buone proprietà dielettriche e di estinzione dell'arco. L'SF6 viene impiegato come gas isolante nelle sottostazioni, come mezzo isolante e refrigerante nei trasformatori e come mezzo isolante e di estinzione dell'arco nelle apparecchiature di manovra per applicazioni in alta e media tensione. L'impiego dell'esafluoruro di zolfo (SF6) nelle apparecchiature di sottostazione, come gli interruttori isolati in gas (GCB) e le sottostazioni isolate in gas (GIS), offre numerosi vantaggi: minori costi di manutenzione, minore impatto ambientale e maggiore sicurezza del personale.
In primo luogo, gli interruttori vengono classificati secondo diversi criteri: livello di tensione, tipo di installazione, forma costruttiva esterna e mezzo di interruzione. L'interruttore a gas SF6 appartiene a quest'ultima categoria. Gli interruttori a gas SF6 sono utilizzati ai livelli di altissima e ultra alta tensione. Gli strumenti di misura sono concepiti per monitorare l'aria, individuare le fughe e quantificare la qualità dell'SF6 nelle apparecchiature elettriche in servizio. La qualità del gas deve essere controllata secondo il regolamento CE 842/2006 sui gas fluorurati. La norma IEC 60480 stabilisce i valori per il riutilizzo del gas SF6; i criteri principali per l'SF6 negli interruttori sono l'umidità, la decomposizione e la purezza del gas.
In secondo luogo, le apparecchiature GIS utilizzano un gas dielettrico di prestazioni superiori, l'SF6, a pressione moderata per l'isolamento tra le fasi e verso terra. In una sottostazione isolata in gas i conduttori di alta tensione, le camere di interruzione degli interruttori, i sezionatori, i trasformatori di corrente e i trasformatori di tensione sono incapsulati in gas SF6 all'interno di un involucro metallico. L'isolamento in aria atmosferica delle sottostazioni convenzionali isolate in aria (AIS) richiede distanze di isolamento nell'ordine dei metri, mentre con l'SF6 sono sufficienti pochi centimetri. Una GIS può quindi risultare fino a dieci volte più compatta di una AIS.
Ciò detto, in una GIS possono presentarsi dei problemi. Le manovre di un interruttore o di un sezionatore, per esempio, generano sovratensioni transitorie molto rapide (VFTO). Queste sovratensioni transitorie e le correnti transitorie molto rapide associate (VFTC) possono presentare tempi di salita fino a 3–20 ns. Il valore di picco della corrente transitoria può raggiungere alcuni kA, in funzione della posizione dell'apparecchio di manovra considerato. In linea di principio, i sistemi isolati in gas si basano sul concetto di incapsulamento completo di tutti i componenti in tensione all'interno di un involucro messo a terra, con gas SF6 compresso come mezzo isolante fra i due. Durante la propagazione lungo la sbarra isolata in gas, le tensioni e le correnti transitorie irradiano campi elettromagnetici (EM) transitori, poiché le frequenze associate sono comprese fra alcuni MHz e circa 300 MHz. I campi transitori prodotti da queste correnti possono propagarsi verso l'esterno attraverso flange non metalliche, isolatori passanti gas-aria, terminali gas-cavo, finestre di ispezione non metalliche e simili. Sono stati segnalati casi di malfunzionamento di apparecchiature primarie o secondarie durante le manovre in sottostazione, a causa delle tensioni indotte sui circuiti di comando. La caratterizzazione, la quantificazione e il monitoraggio delle interferenze elettromagnetiche transitorie irradiate durante le manovre sono quindi indispensabili, sia negli interruttori GCB sia nelle apparecchiature GIS.
Le apparecchiature in SF6 attuali hanno una tenuta molto elevata e, in generale, solo una quantità ridotta di gas può fuoriuscire. Il gas viene monitorato in modo continuo e qualsiasi fuga può essere individuata in fase precoce. L'analisi del gas isolante risulta quindi tanto più efficace quanto più è inserita in programmi regolari di prova e manutenzione, in particolare per la verifica della qualità e dello stato dell'SF6 contenuto.
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