Introduzione agli impianti elettrici Prof. Luigi Verolino Università Federico II di Napoli Dipartimento di Ingegneria Elettrica Via Claudio 21 - 80125 Napoli Telefono 081 - 768 3246 Fax 081 - 239 6896 E-mail [email protected] Programma delle lezioni • Generalità sugli impianti • Produzione dell’energia elettrica • Impianti in Alta Tensione • Impianti in Media Tensione • Impianti in bassa tensione • Sicurezza elettrica (1) (1) (2) (1) (2) (3) √ Luigi Verolino Introduzione agli Impianti Elettrici Liguori editore Napoli 1848: RIVOLUZIONE EUROPEA. Generalità sugli impianti In questa lezione illustreremo i problemi fondamentali dei sistemi elettrici per l’energia. Dopo avere evidenziato lo sviluppo che nel passato essi hanno avuto, discuteremo l’architettura dei sistemi elettrici moderni. Alcuni aspetti normativi e legislativi, importanti per chi si avvicina alla progettazione e alla realizzazione di impianti, chiudono la lezione. 1848: RIVOLUZIONE EUROPEA. Generalità sugli impianti • Richiesta e disponibilità dell’energia elettrica • Sulla produzione dell’energia elettrica • Scelte fondamentali • Struttura dei moderni impianti elettrici • Gli impianti e le norme • La legislazione degli impianti 1848: RIVOLUZIONE EUROPEA. Richiesta e disponibilità dell’energia elettrica La nascita degli impianti elettrici si fa risalire agli inizi del decennio 1880 - 1890, quando si realizzarono le prime reti di distribuzione pubblica alimentate mediante generatori in corrente continua. In realtà, i primi impianti apparvero agli inizi dell’Ottocento con il telegrafo, quando lunghe linee telegrafiche vennero realizzate prima negli Stati Uniti, poi in Europa. 1848: RIVOLUZIONE EUROPEA. Richiesta e disponibilità dell’energia elettrica Quale che sia la data di nascita, una cosa è certa: gli impianti sono stati caratterizzati da un progresso davvero notevole, contribuendo a loro volta al progresso di molti altri settori tecnologici e al miglioramento delle condizioni di vita e di lavoro della collettività. 1848: RIVOLUZIONE EUROPEA. Richiesta e disponibilità dell’energia elettrica Questi importanti successi sono legati essenzialmente alla possibilità offerta dall’energia elettrica di essere convertita con semplicità e con elevato rendimento in molte altre forme di energia e al vantaggio legato alla produzione dell’energia elettrica in larga parte concentrata in grandi centrali elettriche che utilizzano fonti primarie che non sarebbero altrimenti utilizzabili. 1848: RIVOLUZIONE EUROPEA. Richiesta e disponibilità dell’energia elettrica La richiesta di energia elettrica è aumentata senza sosta dall’inizio del secolo. Fino al 1970 nei paesi industrializzati si è avuto mediamente un raddoppio dei consumi ogni dieci anni, corrispondente ad un incremento medio annuale del 7%. 1848: RIVOLUZIONE EUROPEA. Richiesta e disponibilità dell’energia elettrica Nel nostro paese l’energia elettrica prodotta viene impiegata • per il 55% in usi industriali; • per il 30% in usi civili; • per il 5% viene adoperata per usi vari; • per il 10% costituisce le perdite in rete. 1848: RIVOLUZIONE EUROPEA. Produzione dell’energia elettrica L’energia elettrica non è immagazzinabile in grosse quantità, né negli induttori, né tanto meno negli condensatori. La sua generazione, dunque, deve seguire la richiesta dell’utenza, incrementata di quella perduta nella trasmissione e distribuzione. 1848: RIVOLUZIONE EUROPEA. Produzione dell’energia elettrica Andamento della potenza richiesta dalla rete elettrica. 1848: RIVOLUZIONE EUROPEA. Produzione dell’energia elettrica • centrali idroelettriche ad acqua fluente; a bacino, a serbatoio; • centrali termoelettriche a vapore, a combustibile tradizionale; • centrali termonucleari; • centrali geotermoelettriche; • centrali con turbine a gas; • centrali di pompaggio. 1848: RIVOLUZIONE EUROPEA. Produzione dell’energia elettrica Copertura del carico (21 dicembre 1994). Scelte fondamentali Tipo di alimentazione: continua o alternata. Monofase o trifase? Scelta della frequenza. Struttura dei moderni impianti elettrici Classificazione • Sistemi di categoria zero • Sistemi di prima categoria • Sistemi di seconda categoria • Sistemi di terza categoria Struttura dei moderni impianti elettrici Schemi unifilari Struttura dei moderni impianti elettrici Impianti in corrente alternata Struttura dei moderni impianti elettrici Impianti in corrente continua: HVDC e trazione ferroviaria. Linea in corrente continua R1 R2 R1 trasformazione alternata - continua R2 trasformazione continua - alternata Gli impianti e le norme • CEI: comitati tecnici. • IMQ Gli impianti e le norme Enti normatori internazionali International Electrotechnical Commission (IEC) European Committee Standardization (CENELEC) for Electrotechnical La legislazione degli impianti Legge 186 dell’1 - 3 - 1968, che è composto da due articoli: l’Articolo 1 impone che i materiali, le apparecchiature, i macchinari le installazioni e gli impianti elettrici ed elettronici siano realizzati e costruiti a regola d’arte. Il secondo riconosce che la realizzazione secondo le norme CEI è da ritenersi a regola d’arte. La legislazione degli impianti Legge 791 del 18 - 10 - 1977, che attua la Direttiva del Consiglio delle Comunità Europee (72/73/CEE) relative alle garanzie di sicurezza che deve possedere il materiale elettrico funzionante a tensione compresa tra 50 V e 1000 V in alternata e tra 75 V e 1500 V in continua. La legislazione degli impianti Legge 46 del 5 - 3 - 1990. Si applica oltre che ai vari impianti tecnologici, agli impianti elettrici posti all’interno degli edifici, a partire dal punto di consegna dell’ente distributore, per gli immobili adibiti ad uso civile, ad attività produttive, al commercio, al terziario e per altri usi. Essa impone che l’installazione, la trasformazione, l’ampliamento e la manutenzione di tali impianti vengano effettuati da imprese iscritte nel registro delle ditte o nell’albo provinciale delle imprese artigiane e che siano in possesso di determinati requisiti tecnico-professionali che devono essere accertati e riconosciuti secondo precise modalità. La legislazione degli impianti Obbligatorietà del progetto L’entrata in vigore della 46-90 ed il relativo regolamento di attuazione ha reso obbligatorio il progetto degli impianti elettrici (in passato li si realizzava direttamente) oltre determinati limiti dimensionali e per alcune tipologie di impianto. In base a tali disposizioni legislative il progetto dell’impianto elettrico risulta obbligatorio per l’installazione, la trasformazione e l’ampliamento degli impianti. Il nuovo decreto legge del 22 gennaio 2008 n.37 ha sostituito la legge 46-90, relativamente all’attività di installazione degli impianti all’interno degli edifici. Si applica a tutti gli impianti e a tutti gli edifici, mentre prima si applicava in tutti gli edifici solo per gli impianti elettrici, gli altri impianti si applicavano solo nel civile. Il progetto è obbligatorio sempre e comunque e per tutti gli impianti. Sono abbassati i limiti per il quale è necessario che il progetto sia elaborato da un professionista iscritto all'albo. Gli argomenti trattati in questa lezione sono riportati nel primo capitolo del libro di testo. FINE DELLA PRIMA LEZIONE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI
