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INDICE SOMMARIO Capitolo 1 Note introduttive agli impianti elettrici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Cenni storici e definizioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1 Importanza del vettore elettrico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2 Evoluzione concettuale dell’impianto elettrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Struttura del sistema elettrico italiano. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Caratteristiche dei carichi elettrici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1 Premessa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2 Richiesta o domanda (‘‘demand’’) di carico (o potenza richiesta) . . . . . . . 1.3.3 Curva di durata del carico (‘‘load-duration curve’’) . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.4 Fattore di utilizzazione della potenza installata (‘‘utilization factor’’). . . 1.3.5 Fattore di carico (‘‘load factor’’) (medio) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.6 Fattore di contemporaneità (‘‘coincidence factor’’). . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.7 Fattore di perdita (‘‘loss factor’’) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.8 Previsione dei fabbisogni di potenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Prospettive per l’impiantistica elettrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Approfondimento 1 - Struttura delle reti elettriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Capitolo 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 . pag. . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » 2 Le linee elettriche aeree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Generalità: costituzione di una linea elettrica aerea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I conduttori delle linee elettriche aeree. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I sostegni per linee aeree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gli isolatori nelle linee elettriche aeree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Le fondazioni per i sostegni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Le costanti chilometriche della linea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L’effetto corona e i conduttori a fascio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Calcolo della resistenza chilometrica r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Calcolo dell’induttanza chilometrica longitudinale L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9.1 Coefficiente di autoinduzione attribuibile al conduttore in una linea monofase 2.9.2 Coefficienti fittizi di autoinduzione di un conduttore in una linea ad n fili paralleli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9.3 Coefficiente di autoinduzione in una linea trifase con struttura simmetrica 2.9.4 I coefficienti di auto e mutua induzione in una linea a tre conduttori paralleli disposti su un piano. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9.5 L’induttanza di esercizio di una linea trifase dissimmetrica con trasposizione delle fasi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9.6 Linea a due terne in parallelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9.7 Linee con conduttori a fascio (‘‘bundled’’ conductors) . . . . . . . . . . . . . 2.10 Le capacità parziali e la capacità di esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.10.1 Le capacità parziali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.10.2 Le capacità oblique e la capacità di esercizio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.10.3 Esempi di calcolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.10.3.1 Esempio di una linea di MT (20 kV) senza funi di guardia . . . . . 2.10.3.2 Esempio di una linea di AT (220 kV) con una fune di guardia 2.10.4 La ‘‘capacità di esercizio’’ delle linee trasposte; il calcolo approssimato per linee di MT non trasposte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.11 Calcolo della conduttanza chilometrica trasversale g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.11.1 Perdite per dispersione negli isolatori. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.12 La modellizzazione delle linee aeree di MT e BT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 3 5 10 10 11 13 13 13 14 18 19 19 20 23 » » » » » » » » » » » 25 25 25 28 30 30 30 31 32 32 32 » » 35 36 » 36 » » » » » » » » » 37 40 41 43 43 45 47 47 48 » » » » 49 50 51 51 VIII IMPIANTI ELETTRICI Approfondimento 1 - La ‘‘portata’’ delle linee aeree costituite da corde (conduttori nudi) . . . . . . . . . . pag. Approfondimento 2 - Introduzione al calcolo multiconduttore per sistemi dissimmetrici . . . . . . . . . . » Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . » 3 Gli isolatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Considerazioni introduttive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Caratteristiche elettriche degli isolatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Caratteristiche meccaniche e chimiche degli isolatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sollecitazioni elettriche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sollecitazioni meccaniche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prove e norme sugli isolatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La ripartizione della tensione in una catena di isolatori a sospensione . . . . . . . . . Tipi di isolatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8.1 Isolatori rigidi (a perno) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8.2 Isolatori Hewlett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8.3 Isolatori a cappa e perno (nel gergo elettrico ‘‘ca-perno’’) . . . . . . . . . . 3.8.4 Isolatori a bastone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8.5 Isolatori compositi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.9 Isolatori portanti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.10 Isolatori passanti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.11 Isolatori passanti a condensatore. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Approfondimento 1 - Le linee compatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Approfondimento 2 - Interventi di manutenzione su linee aeree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 54 58 Capitolo 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . » » » » » » » » » » » » » » » » » » » » 61 61 63 64 64 65 65 66 70 70 71 71 73 74 74 75 76 78 82 83 Capitolo 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . » » » » » » » » » » » » » » » » » » 85 85 85 88 89 93 95 96 99 101 101 103 103 105 108 109 112 113 Approfondimento 2 - Il rapporto tra la resistenza in corrente alternata e quella in corrente continua rca /rcc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Approfondimento 3 - Cenni al calcolo dell’ampacity secondo la norma IEC 60287 . . . . . . . . . . . . . . Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . » » » 120 122 123 » » » » » » » » » » » » » 125 125 125 126 128 128 132 133 134 135 137 140 140 4 Le linee elettriche in cavo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Struttura di un cavo monopolare a campo radiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Struttura di un cavo tripolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Modalità di posa dei cavi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Livelli di tensione e designazione delle condutture in cavo . . . . . . . . . . . . . . . . . . Calcolo delle costanti primarie delle condutture in cavo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6.1 Calcolo della resistenza chilometrica longitudinale r . . . . . . . . . . . . . . 4.62. Calcolo dell’induttanza d’esercizio Le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6.3 Calcolo della capacità d’esercizio ce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6.4 Calcolo della conduttanza trasversale g. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7 Problemi relativi all’esercizio di linee in cavo in corrente alternata. . . . . . . . . . . . 4.7.1 L’effetto Ferranti e l’energizzazione di condutture in cavo . . . . . . . . . 4.8 I regimi termici nei cavi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.8.1 Il regime continuo (la portata o ampacity di un cavo) . . . . . . . . . . . . 4.8.2 Il regime adiabatico conseguente al guasto di un cavo . . . . . . . . . . . . 4.9 Criteri di dimensionamento delle linee in cavo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Approfondimento 1 - Gli elettrodotti blindati o gas insulated lines (GIL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Capitolo 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5 Dimensionamento delle condutture elettriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Generalità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La resistività elettrica del conduttore di fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Criteri di progetto e di verifica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metodi approssimati. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.1 Linea (tratta) alimentata da una sola estremità, detta ‘‘linea a sbalzo in c.c.’’ 5.4.2 Linea (tratta) alimentata alle due estremità in c.c. con tensioni uguali. . . 5.4.3 Linea (tratta) alimentata alle due estremità in c.c. con tensioni diverse . . Rete diramata alimentata ad una estremità in c.c. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reti magliate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Calcolo delle cadute di tensione in una linea in corrente alternata . . . . . . . . . . . . . Considerazioni sulla caduta industriale di tensione per linee trifase in c.a. . . . . . . Dimensionamento di una linea (tratta) a sbalzo in c.a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX INDICE SOMMARIO 5.10 5.11 Dimensionamento di una linea (tratta) in c.a. alimentata da due estremità . . . . . . pag. Dimensionamento di una linea diramata in c.a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . » Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . » Capitolo 6.1 6.2 6.3 6 I trasformatori di potenza nei sistemi elettrici per l’energia . . . . . . . . . . . Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Identificazione dei trasformatori di potenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Identificazione dei parametri dei trasformatori mediante misure . . . . . . . . . . . . . . 6.3.1 Prova in corto circuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.2 Prova a vuoto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 Circuito equivalente del trasformatore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5 Le perdite nei trasformatori e il rendimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6 Classificazione dei trasformatori in base ai collegamenti interni . . . . . . . . . . . . . . . 6.7 Classificazione dei trasformatori in base al modo di raffreddamento . . . . . . . . . . . 6.8 Principali tipologie costruttive dei trasformatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8.1 Trasformatori in olio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8.2 Trasformatori a secco. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8.3 Classificazione dei trasformatori a secco in relazione all’ambiente e all’ipotesi di incendio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8.4 Controlli da effettuare su trasformatori inglobati in resina . . . . . . . . . . 6.9 La corrente di inserzione dei trasformatori. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.10 Le protezioni dei trasformatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.11 Il funzionamento in parallelo dei trasformatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.11.1 Analisi delle condizioni di parallelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.11.2 Analisi dello scostamento dalla condizione ideale di parallelo nel caso di diverse tensioni di corto circuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.11.3 Analisi dello scostamento dalla condizione ideale di parallelo nel caso di trasformatori con diverso rapporto di trasformazione . . . . . . . . . . . . . . 6.12 Rendimento dei trasformatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.13 Trasformatori d’isolamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Approfondimento 1 - I trasformatori di misura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 144 144 » » » » » » » » » » » » » 145 145 145 147 147 148 148 149 150 151 152 153 154 » » » » » » 154 156 157 159 162 163 » 165 » » » » » 166 169 172 172 177 7 Il comportamento alle sequenze dei componenti la rete . . . . . . . . . . . . . . Nozioni sui componenti simmetrici inerenti ai sistemi elettrici per l’energia . . . . . Bipolo alla sequenza diretta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bipolo alla sequenza inversa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bipolo alla sequenza omopolare o zero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Matrici delle impedenze alle sequenze e alle fasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cenni del comportamento alle sequenze dei generatori sincroni. . . . . . . . . . . . . . . Cenni del comportamento alle sequenze dei motori asincroni . . . . . . . . . . . . . . . . Comportamento alle sequenze dei trasformatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.8.1 Trasformatori senza collegamento al neutro, o senza neutro . . . . . . . . . 7.8.2 Trasformatori a flussi vincolati, con collegamento YNyn . . . . . . . . . . . 7.8.3 Trasformatori a flussi vincolati, con collegamento Yyn . . . . . . . . . . . . . 7.8.4 Trasformatori a flussi vincolati, con collegamento Dyn . . . . . . . . . . . . . 7.8.5 Trasformatori a flussi non vincolati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.8.6 Valori delle impedenze dei trasformatori assunti a livello internazionale 7.9 Comportamento alle sequenze delle linee elettriche aeree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.9.1 Linea aerea trifase di alta e altissima tensione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.9.2 Linea aerea trifase di media tensione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.9.3 Linea aerea trifase di bassa tensione con neutro. . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.10 Comportamento alle sequenze delle linee elettriche in cavo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.10.1 Cavi di BT dotati di neutro trascurando la presenza degli schermi metallici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.10.2 Cavi di MT e di AT, AAT in solid-bonding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . » » » » » » » » » » » » » » » » » » » » 179 179 181 183 184 185 186 188 189 189 190 191 192 193 193 194 194 196 197 198 » » » 199 200 201 Capitolo 8 Guasti nelle reti trifase simmetriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1 Studio dei guasti nelle reti trifase simmetriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2 Corto circuito fra fase e terra (o neutro) o corto circuito monofase . . . . . . . . . . . . 8.2.1 Corto circuito fra fase e terra (o neutro) o corto circuito monofase in presenza di tensione a vuoto non simmetrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . » » » 203 203 203 » 205 Capitolo 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 X IMPIANTI ELETTRICI 8.3 8.4 8.5 8.6 Corto circuito fase-fase o bifase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Corto circuito fase-fase-terra (o neutro) o bifase-monofase . . . . . . . . . . . . . . . . . . Corto circuito trifase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Corto circuiti non netti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.6.1 Corto circuito non netto monofase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.6.2 Guasto bifase non netto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.6.3 Guasto bifase-monofase non netto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.6.4 Carichi squilibrati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.7 Interruzioni non simmetriche nelle reti trifase simmetriche. . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.7.1 Interruzione di un conduttore di fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.7.2 Interruzione dei conduttori su due fasi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.8 La dinamica del corto circuito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.9 Cenni agli aspetti normativi del calcolo delle correnti di corto circuito . . . . . . . . Approfondimento 1 - Le impedenze alle sequenze della rete di alimentazione . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » Approfondimento 2 - Corrente di corto circuito trifase minima nel caso di più condutture in cavo in parallelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Approfondimento 3 - La distribuzione nella rete di correnti di corto circuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 207 208 209 209 211 212 213 215 215 217 218 225 228 » » » 228 229 234 Capitolo 9.1 9.2 9.3 » » » » » 235 235 238 241 242 Capitolo 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 » » » » » » » 243 243 243 246 249 250 253 » » » » » 254 255 256 257 258 » » » » 259 259 263 263 9 Lo stato del neutro nei sistemi trifase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L’importanza dello stato del neutro nei sistemi elettrici per l’energia. . . . . . . . . . . Sovratensioni sostenute alla frequenza di esercizio dovute a corto circuito monofase Lo stato del neutro dei grandi generatori sincroni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Le protezioni per i sistemi elettrici di distribuzione . . . . . . . . . . . . . . . . Generalità sulle protezioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Classificazione delle protezioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Una classica protezione ad azione diretta: il fusibile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Una classica protezione ad azione combinata: il relè magneto-termico. . . . . . . . . . La protezione differenziale di macchina (generatori e trasformatori) . . . . . . . . . . . Uso combinato di fusibili e interruttori automatici di tipo magneto-termico . . . . . Protezione di una conduttura in cavo mediante fusibile e mediante protezione magneto-termica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8 La selettività delle protezioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.1 La selettività amperometrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.2 La selettività cronometrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Capitolo 11 Le cabine elettriche nei sistemi elettrici di distribuzione . . . . . . . . . . . . . 11.1 Classi d’utenza, tipologia cabine, caratteristiche e schemi elettrici . . . . . . . . . . . . . 11.1.1 Cabina con un solo trasformatore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.2 Cabina con due trasformatori di cui uno di riserva all’altro. . . . . . . . . . 11.1.3 Cabina con due trasformatori che funzionano su sbarre separate del sistema di I categoria cioè sulla BT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.4 Cabina con due trasformatori che funzionano in parallelo sulla stessa sbarra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.5 Cabina alimentata da due linee in entra-esce su rete ad anello . . . . . . . . 11.1.6 Cabina alimentata da due linee alimentate da sorgenti diverse . . . . . . . . 11.2 Modalità costruttive delle cabine elettriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3 Cabine elettriche del distributore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.4 I posti di trasformazione su palo (P.T.P.). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.5 Blocchi e interblocchi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.5.1 Tipi di blocchi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.5.2 Applicazioni degli interblocchi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . » 264 » » » » » » » » » » 264 264 265 266 266 266 268 268 269 270 Capitolo 12 La messa a terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1 Generalità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1.1 Terra di protezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . » » » 271 271 271 XI INDICE SOMMARIO 12.1.2 Terra di funzionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1.3 Terra di riferimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1.4 Terra di schermo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1.5 Terra per la protezione contro le fulminazioni (scariche atmosferiche) . 12.2 Costituzione di un impianto di messa a terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.3 Grandezze caratteristiche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.4 Determinazione delle grandezze elettriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.4.1 Verifica di impianti esistenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.4.2 Calcoli di progetto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.4.3 La resistività del terreno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.4.4 Vasca elettrolitica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.5 Normativa tecnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6 Dimensionamento dell’impianto di messa a terra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6.1 Dispersore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6.2 Conduttore di protezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6.3 Conduttori equipotenziali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6.4 Conduttore di terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6.5 Collettore (o nodo) principale di terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.7 Unicità dell’impianto di terra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.8 Sistemi di Ia categoria non totalmente compresi nell’area dell’impianto di terra . Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » . » Capitolo 13 Sistemi di distribuzione in bassa tensione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2 Sistema di distribuzione in bassa tensione di tipo TT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.1 Sicurezza elettrica nei sistemi TT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.1.1 Protezione per messa a terra delle masse. . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.1.2 Protezione per messa a terra delle masse e interruzione automatica del circuito guasto con dispositivi di massima corrente 13.2.1.3 Protezione per messa a terra delle masse e interruzione automatica del circuito guasto con dispositivi di massima corrente differenziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.1.4 Possibili situazioni critiche per la sicurezza nei sistemi TT. . . . . 13.2.1.5 Il ruolo dei collegamenti equipotenziali nei sistemi TT . . . . . . . 13.2.1.6 Sintesi dei provvedimenti protettivi contro contatti indiretti nei sistemi di distribuzione di tipo TT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.1.7 Ulteriori provvedimenti relativi ai sistemi TT . . . . . . . . . . . . . . 13.3 Sistemi di distribuzione in bassa tensione di tipo TN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.1 Sicurezza elettrica nei sistemi TN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.1.1 Protezione per messa a terra delle masse e dispositivo di massima corrente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.1.2 Protezione per messa a terra delle masse e dispositivo di massima corrente differenziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.1.3 Protezione per messa a terra delle masse e dispositivi di massima corrente e differenziali nei sistemi TN-C . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.1.4 Protezione per messa a terra delle masse e dispositivi di massima corrente e differenziali nei sistemi TN-C-S. . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.1.5 Possibili situazioni critiche per la sicurezza nei sistemi TN . . . . 13.3.1.6 Problemi dei sistemi TN legati alla rete di alimentazione in media tensione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.2 Sintesi dei provvedimenti protettivi contro contatti indiretti nei sistemi di distribuzione di tipo TN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4 Sistemi di distribuzione in BT di tipo IT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4.1 Sicurezza elettrica nei sistemi IT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.5 Interruzione, sezionamento e protezione nei sistemi di distribuzione in bassa tensione. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.6 Particolari sistemi di distribuzione in bassa tensione adottabili in ragione di specifiche esigenze di sicurezza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.6.1 Sistema di protezione per separazione elettrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.6.2 Sistemi a bassissima tensione di sicurezza (BTS) . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.6.2.1 Ulteriori particolarità del sistema SELV . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.6.2.2 Ulteriori particolarità del sistema PELV . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.6.2.3 Il sistema FELV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 272 272 272 272 274 278 278 280 280 280 281 281 281 284 287 287 287 288 289 291 » » » » » 293 293 297 298 298 » 300 » » » 302 303 304 » » » » 306 306 307 308 » 310 » 312 » 313 » » 314 314 » 318 » » » 320 321 321 » 324 » » » » » » 325 325 325 326 327 327 XII IMPIANTI ELETTRICI Approfondimento 1 - Principali definizioni relative alla sicurezza e ai sistemi di distribuzione in bassa tensione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pag. Approfondimento 2 - Nozioni di sicurezza elettrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . » Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . » Capitolo 14 Il rifasamento negli impianti elettrici industriali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.1 L’importanza del fattore di potenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.1.1 Le penali tariffarie e la potenza reattiva di un banco di condensatori di rifasamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.1.2 Modalità costruttive dei condensatori e dei banchi di condensatori di rifasamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2 Tipi di rifasamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2.1 Il rifasamento distribuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2.1.1 Il rifasamento delle lampade a scarica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2.1.2 Il rifasamento dei motori asincroni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2.1.3 Il rifasamento dei trasformatori MT/BT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2.2 Il rifasamento per gruppi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2.3 Il rifasamento misto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2.4 Il rifasamento centralizzato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3 Sistemi di rifasamento con frazionamento delle batterie di condensatori . . . . . . . . 14.4 I collegamenti dei banchi trifase di condensatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5 Le resistenze di scarica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.6 Problemi di inserzione e disinserzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.7 Il problema delle armoniche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.8 L’aumento di tensione dovuto all’inserimento dei banchi di condensatori di rifasamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.9 Dimensionamento dei cavi di alimentazione e scelta delle protezioni . . . . . . . . . . . 14.10 La compensazione elettronica continua della potenza reattiva . . . . . . . . . . . . . . . . 14.11 Criteri d’installazione e manutenzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.12 Norme di riferimento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.13 Esempio di rifasamento automatico e calcolo del tempo di ritorno dell’investimento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riferimenti bibliografici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 337 344 » » 345 345 » 346 » » » » » » » » » » » » » » 348 348 348 349 349 352 353 354 354 354 356 356 357 358 » » » » » 363 363 363 365 365 » » 365 366
