Reti elettriche: teoria e applicazioni.
Reti di trasmissione e di distribuzione.
Paolo Pelacchi
Cenni storici
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I primi generatori in c.c. furono sviluppati, a livello industriale, da
Gramme e da Brush attorno al 1870.
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Nel 1882 viene costruita la prima linea in c.c. Kiesbach-Monaco
(57 km, 2 kV, 1.5 kW).
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Nel 1883 viene costruita la seconda linea in c.c. a Santa
Redegonda (2 x 110 V).
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Tra il 1887 e il 1889 venne costruita la linea in c.c. IsoverdeGenova (27 km, 2.2 kV, 100 kW) successivamente potenziata fino
a 540 kW.
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Cenni storici
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Fra il 1875 ed il 1880 Gramme e Siemens svilupparono le prime
applicazioni industriali in c.a. che portarono negli anni successivi
allo sviluppo di questa tecnologia.
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Nel 1886 entrarono in servizio due alternatori monofase, a Roma e
a Tivoli.
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Nel 1892 la centrale di Tivoli venne collegata a Roma con la prima
linea di trasmissione in c.a. del mondo (5 kV).
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A seguito della scoperta del campo magnetico rotante viene
costruita in Germania la prima linea trifase del mondo (178 km, 25
kV, 170 kW).
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Nel 1898 entra in servizio la linea Paderno-Milano (32 km, 13 kV,
10.5 MW).
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Cenni storici
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Agli inizi del XX secolo la tensione dei sistemi di trasmissione
passa in Europa da 25 a 80 kV mentre negli USA raggiunge 100
kV già nel 1909.
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Dopo Grande Guerra negli USA viene raggiunto nel 1922 il livello
di tensione di 220 kV mentre in Europa, ed in particolare in Italia,
si costruisce la prima linea a 130 kV nel 1923.
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Nel 1936 entrò in servizio negli USA una linea 287 kV.
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Nel 1952 in Svezia vennero realizzate le prime linee al mondo a
380 kV.
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Nei primi anni ’60 in Russia e negli USA iniziarono ad entrare in
servizio sistemi di trasmissione a 500 kV.
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Nel 1965 veniva inaugurata in Canada la prima linea a 735 kV
mentre quattro anni dopo negli USA veniva costruito il primo 765
kV.
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Cenni storici
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Rappresentazione topografica di una rete elettrica
- Il primo livello di rappresentazione di una rete elettrica è
quello topografico.
- Le informazioni contenute in tale livello sono
tipicamente legate alla localizzazione geografica degli
impianti, alla loro tipologia (centrali e numero di linee in
parallelo) ed ai livelli di tensione.
- In questo livello di rappresentazione vengono riportati
sempre i nomi geografici dei nodi; tali nomi di solito
non coincidono con quelli riportati nelle altre tipologie
di rappresentazione.
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Rappresentazione topografica di una rete elettrica
- Tale rappresentazione è tipicamente suddivisa per livelli
di tensione (generalmente riportati con colori diversi).
-
Eccettuato il livello di tensione, nella rappresentazione
topografica non viene riportato alcun ulteriore parametro
elettrico (es.: taglia e n° dei gruppi delle centrali).
- La lettura e la comprensione degli schemi può essere
effettuata utilizzando direttamente la legenda riportata in
calce.
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Rappresentazione topografica della rete italiana
UNIVERSITÀ DI PISA
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Rappresentazione topografica della rete italiana
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Schema unifilare di una rete elettrica
- Gli schemi unifilari di rete, di centrale, di impianto di
utente, ecc., permettono la rappresentazione formale di un
sistema elettrico e contengono tipicamente tutte le
informazioni necessarie al suo dimensionamento.
- I nomi che identificano i nodi sono generalmente differenti
da quelli della rappresentazione topografica.
- A seconda del tipo di studio che è necessario sviluppare i
diversi elementi del sistema possono essere rappresentati
con tutti i loro componenti o con elementi equivalenti (es.:
generatori delle centrali, trasformatori in parallelo,
interruttori di stazione, ecc.).
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Schema unifilare di una rete elettrica
- Negli schemi (e nelle eventuali tabelle allegate) sono
contenuti:
-
I dati di targa e le tipologie dei componenti (generatori,
linee, interruttori, protezioni, ecc.)
-
Il collegamento del neutro
-
La struttura delle linee (monofasi, trifasi, c.c., ecc.)
- Gli schemi elettrici unifilari vengono utilizzati per
qualunque livello di tensione; la rappresentazione di
ogni componente è definita dalle norme (CEI).
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Schema unifilare di una rete elettrica
- Gli schemi elettrici unifilari assumono tale nome in
quanto vengono disegnati riportando un unico filo
indipendentemente dal fatto che i sistemi siano
monofase, trifase o in c.c..
- Gli schemi sono unifilari anche in caso di sistemi trifase;
tale fatto è pienamente giustificabile in quanto in
condizioni di funzionamento normale i sistemi risultano
essere simmetrici ed equilibrati: in tali condizioni i
moduli delle correnti di linea e delle tensioni di fase
sono uguali (in modulo) e riferite ad un nodo comune
(centro-stella) generalmente coincidente con il
potenziale di terra.
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Schema unifilare di una rete elettrica
- Negli schemi elettrici unifilari non è rispettata la scala
delle lunghezze; ciò significa che nel disegno possono
essere molto vicini nodi che nella realtà distano anche
centinaia di km e viceversa.
- La simbologia dei diversi elementi che compongono una
rete elettrica è piuttosto estesa; alcuni dei più rilevanti
vengono per comodità di seguito riportati.
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Simbologia
sezionatore
trasformatore
2 avvolgimenti
interruttore di manovra
sezionatore
trasformatore
3 avvolgimenti
interruttore
automatico di potenza
auto-trasformatore
2 avvolgimenti
interruttore magnetotermico di potenza
scaricatore
G
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generatore
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Esempio di schema unifilare
UNIT 1
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Reti magliate e reti radiali
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DISTRIBUZIONE PRIMARIA
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DISTRIBUZIONE PRIMARIA
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DISTRIBUZIONE MT
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DISTRIBUZIONE21 BT
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DISTRIBUZIONE BT
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TRASMISSIONE
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TRASMISSIONE
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TRASMISSIONE E INTERCONNESSIONE
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RETE DI
RETE DI
TRASMISSIONE
E INTERCONNES. DISTRIB.PRIMARIA
CENTRALE
STAZIONE
CABINA
PRIMARIA
RETE DI
DISTRIB.MT
CABINA
MT- BT
CARICO
RETE DI DISTRIB.BT
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TENSIONI UTILIZZATE
NEL SISTEMA ELETTRICO ITALIANO
RETE
TRASMISSIONE E
TENSIONE
NOMINALE
NOTE
380 kV
TENSIONE
MAX
420 kV
INTERCONNESSIONE
220 kV
residuo
245 kV
DISTRIBUZIONE
PRIMARIA
132 kV
centro nord
145 kV
150 kV
centro sud
170 kV
DISTRIBUZIONE
A MT
15-20 kV
DISTRIBUZIONE
A BT
altre
17,5-24 kV
residuo
400 V
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a)
b)
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generazione a livello
di distribuzione
primaria per motivi
storici
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autoproduzione
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generazione distribuita
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Reti interconnesse e reti isolate
- Una rete si può definire isolata se è in grado di
soddisfare autonomamente il proprio carico ad
esclusione, eventualmente, di una piccola quantità di
energia (emergenze).
- In teoria tutte le reti sono isolate (UCTE, GB, ecc.).
- Il dlgs 79/99 stabilisce che “piccole reti isolate” sono
quelle che producono e distribuiscono non più di 2.5
TWh (anno di riferimento 1996) e che importano non
più del 5% dell’energia distribuita.
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