TUTORIAL - Analisi dell induzione magnetica generata da una cabina di trasformazione MT/BT

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1 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 1 di 32 TUTORIAL - Analisi dell induzione magnetica generata da una cabina di trasformazione MT/BT Sommario 1. Descrizione del problema Composizione della cabina Esecuzione del software Magic Apertura del componente Cabina Scelta dei componenti Quadri MT Trasformatori MT/BT Quadro BT Linee BT e MT Inserimento del perimetro della cabina Visualizzazione della rappresentazione geometrica 3D Opzioni di visualizzazione della geometria 3D Controllo della rappresentazione 3D Salvataggio dei dati su file Calcolo dell induzione magnetica su un piano... 26

2 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 2 di Descrizione del problema Si vuole valutare l impatto ambientale di una cabina MT/BT situata al piano seminterrato di un edificio industriale. L edificio ospita al piano rialzato, proprio al di sopra della cabina, alcuni uffici, mentre allo stesso livello della cabina, oltre le pareti perimetrali, è presente un reparto di produzione. Oggetto dello studio è effettuare una valutazione sui livelli di induzione magnetica cui possano essere esposti i lavoratori, realizzando il calcolo delle fasce di rispetto. 2. Composizione della cabina Il locale cabina ha dimensioni in pianta di 10 x 8 m e altezza 3 m. Di seguito è riportata la planimetria della cabina: Figura 1 - planimetria della cabina MT/BT

3 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 3 di 32 Al suo interno la cabina ospita i seguenti componenti: N.1 QUADRO DI MEDIA TENSIONE (QMT): Il QMT è alimentato alla tensione di 20 kv ed è composto da n. 4 celle: una cella di arrivo linea, e tre celle di partenza linea verso i 3 trasformatori MT/BT con sezionatore, interruttore e relè di protezione. N.2 TRASFORMATORI MT/BT IN RESINA (TR1 E TR2): Il TR1 e il TR2 sono due trasformatori trifase tipo Dyn11, potenza nominale di 630kVA, tensione primaria 20kV, tensione secondaria 0,4kV e isolamento in resina. N.1 TRASFORMATORE MT/BT IN OLIO (TR3): Il TR3 è un trasformatore trifase tipo Dyn11, potenza nominale di 800kVA, tensione primaria 20kV, tensione secondaria 0,4kV e isolamento in olio. N.1 QUADRO GENERALE DI BASSA TENSIONE (QGBT): Il QGBT è un quadro tipo PowerCenter composto da 3 armadi, uno per ogni trasformatore MT/BT, ognuno con ingresso linea dal basso un ingresso. CONNESSIONI MEDIA TENSIONE: Sono presenti n.3 terne di conduttori che dal QMT arrivano ai trasformatori MT/BT. La configurazione dei cavi è del tipo terna in piano. CONNESSIONI IN BASSA TENSIONE: Sono presenti n.3 linee di collegamento tra i trasformatori e il QGBT, composta ognuna da 6 cavi unipolari (2 per fase) in configurazione doppia terna. 3. Esecuzione del software Magic Per eseguire il software Magic è necessario averne già effettuata l installazione e la relativa click sull apposita icona Magic creata sul desktop durante l installazione. 4. Apertura del componente Cabina Dalla schermata principale di Magic, fare click sul pulsante Cabina presente nel riquadro in basso relativo a Componenti e configurazioni impiantistiche.

4 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 4 di Scelta dei componenti a. Nella TabPage Componenti Cabina è possibile scegliere i componenti presenti in cabina: quadri BT, quadri MT, linee BT, linee MT, trasformatori MT/BT. Bisogna quindi scegliere quali e quanti componenti inserire, tra quelli seguenti: o 1 quadro MT o 3 trasformatori MT/BT o 1 quadro BT o 3 linee MT o 3 linee BT Figura 2 - Schermata "Componenti Cabina" b. A questo punto è necessario specificare i dati di ogni singolo componente nelle relative TabPages che sono comparse automaticamente. E importante completare prima le TabPage relative a Trasformatori e Quadri, avendo cura di inserire sia i dati del componente, che le coordinate in cabina. Solo dopo aver inserito tutti questi dati, si può procedere alla compilazione delle TabPage relative alle linee MT e

5 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 5 di 32 BT. In questo modo è possibile sfruttare le funzioni di aggancio automatico delle linee ai componenti. 6. Quadri MT Per ogni quadro MT, bisogna immettere i dati nel seguente ordine: a. Tipo di quadro MT (es: celle modulari, isolati in aria, sbarre in alto) b. Numero di celle c. Per ogni cella inserita, va specificata la tipologia, tra le 4 seguenti: Arrivo linea: cella con arrivo cavi nella parte bassa, scomparto di risalita sbarre, eventualmente corredato da sezionatori o interruttori. Esempi: Figura 3 - Schemi di esempio di celle di arrivo linea in quadri MT Partenza linea: discesa sbarre (eventualmente corredate da sezionatore 3/o interruttore), partenza cavi nella parte bassa della cella. Esempi: Figura 4 - Schemi di esempio di celle di partenza linee linea in quadri MT Partenza trafo: discesa sbarre, sezionatore, interruttore MT, partenza cavi nella parte bassa della cella. Esempi:

6 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 6 di 32 Figura 5 - Schemi di esempio di celle di partenza trafo in quadri MT Interruttore MT con risalita sbarre: interruttore MT e risalita sbarre. Esempi: Figura 6 - Schemi di esempio di celle di interruttore con risalita sbarre in quadri MT Per ogni cella inserita, bisogna specificare la corrente. Ed in particolare: Arrivo linea: non va inserito alcun valore, poiché la corrente che entrerà nel quadro sarà calcolata automaticamente come la somma delle correnti in uscita dalle rimanenti celle Partenza linea: è necessario in tutti i casi inserire il valore della corrente in uscita Partenza trafo: si può spuntare il Checkbox automatico se si ha intenzione di connettere una linea MT in partenza da tale cella. In tal caso, la corrente in uscita sarà la stessa che verrà poi specificata per la linea MT. Interruttore con risalita sbarre: non è necessario specificare alcuna corrente poiché tale cella non ha alcuna connessione con l esterno. d. Bisogna a questo punto specificare la posizione in cabina del quadro MT. Le coordinate x,y si riferiscono al baricentro del quadro, la coordinata z si riferisce alla quota del quadro misurata sul suo piano d appoggio (ad esempio: se il quadro è montato direttamente sul pavimento, la coordinata z da inserire è 0, se invece è montato su una struttura rialzata,

7 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 7 di 32 bisognerà inserire lo spessore di tale struttura). Bisogna poi scegliere il Piano su cui giace il quadro MT, inteso come il piano parallelo alla facciata del quadro MT (XZ o YZ). Se il vettore normale alla facciata anteriore del quadro MT ha verso opposto al versore normale al piano scelto, bisogna inoltre spuntare il Checkbox Ruota di 180. Nella Figura 7 è riportato un esempio a tal riguardo. Figura 7 - Esempio di posizionamento di quadri MT in cabina Bisogna poi selezionare la sequenza delle fasi RST o TSR, a seconda di come le sbarre sono realmente posizionate nel quadro MT. E bene controllare che la scelta effettuata sia effettivamente corretta tramite l analisi dell output grafico della geometria dei conduttori, che verrà effettuato negli step successivi. Nel nostro caso, completeremo la scheda relativa al quadro MT nel seguente modo:

8 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 8 di 32 Figura 8 - TabPage relativa al Quadro MT 7. Trasformatori MT/BT Per ognuno dei trasformatori MT/BT inseriti, è necessario inserire i dati nel seguente ordine: a. Tipo di trasformatore: specificare se il trasformatore è di tipo a secco (isolato in resina), oppure in olio. Questa seconda tipologia fa riferimento ai trasformatori MT/BT in olio unificati ENEL. b. Potenza nominale: scegliere la potenza nominale del trasformatore c. Fattore di carico, o Corrente: specificare uno soltanto tra questi due dati (il secondo verrà ricavato automaticamente): fattore di carico come un numero dimensionato da 1 a 100. Il valore di corrente verrà calcolato di conseguenza: In cui f è il fattore di carico immesso, e V è la tensione nominale BT (di default 400 V) Valore di corrente, in Ampere. d. Descrizione delle uscite BT: Bisogna innanzitutto scegliere se i segmenti di cavo immediatamente connessi ai terminali BT del trasformatore sono direzionati verso l alto o

9 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 9 di 32 verso il basso. Effettuando tale scelta, verrà visualizzata una rappresentazione grafica che indicherà quali sono i parametri che il software richiedere per la descrizione delle uscite BT. La Figura 9 rappresenta i parametri richiesti dal Magic per il caso uscite BT verso l alto, rispettivamente le distanze d, h, D, q. Il software propone in automatico valori q e D plausibili, calcolati a partire dal tipo di trasformatore scelto, e dalla sua potenza nominale. Tali valori possono comunque essere modificati. Figura 9 - Esempio di uscita cavi BT per un trasformatore MT/BT La descrizione dell uscita BT viene poi utilizzata in seguito per la connessione della linea BT al trasformatore. Infatti (lo vedremo negli step successivi), scegliendo di connettere l inizio una linea BT ad un trasformatore i cui dati sono stati già specificati, il punto iniziale di tale linea BT verrà fatto coincidere con il punto in cui terminano i 3 segmenti di cavo in uscita dal trasformatore. e. Descrizione dell ingresso MT: Bisogna a questo punto descrivere le entrate dei cavi MT, effettuando l opportuna scelta dal Combobox Entrate cavi MT. In particolare, le scelte disponibili sono: Terminali MT in alto dietro alle uscite BT Terminali MT in alto davanti alle uscite BT Terminali MT lato anteriore trasformatore Terminali MT lato posteriore trasformatore

10 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 10 di 32 Le Figura 10 e Figura 11 riportano alcuni esempi di terminali MT davanti o dietro alle uscite BT, e nella parte alta o nella parte laterale del trasformatore. Figura 10 - Trasformatori MT/BT - Esempio di terminali MT davanti o dietro alle uscite BT Figura 11 - Trasformatori MT/BT con terminali MT in alto (in olio) o sul lato (in resina)

11 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 11 di 32 f. Posizione del trasformatore in cabina: A questo punto è possibile specificare le coordinate (x,y,z) del trasformatore MT/BT in cabina. Le coordinate x,y si riferiscono al baricentro del trasformatore, la coordinata z si riferisce alla quota del trasformatore misurata sul suo piano d appoggio (ad esempio: se il trasformatore è montato direttamente sul pavimento, la coordinata z da inserire è 0, se invece è montato su una struttura rialzata, bisognerà inserire lo spessore di tale struttura). Bisogna poi scegliere il Piano di allineamento del trasformatore, inteso come il piano parallelo alla facciata del trasformatore (XZ o YZ). Se il vettore normale alla facciata anteriore del trasformatore ha verso opposto al versore normale al piano scelto, bisogna inoltre spuntare il Checkbox Ruota di 180. Si può far riferimento alla Figura 18 della sezione Quadri MT in cui sono riportati degli esempi a tal proposito. Nel nostro caso, completeremo le schede relative ai trasformatori nel seguente modo: Figura 12 - Scheda relativa al trasformatore 1

12 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 12 di 32 Figura 13 - Scheda relativa al trasformatore 2 Figura 14 Scheda relativa al trasformatore 3

13 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 13 di Quadro BT E necessario inserire i dati nel seguente ordine: a. Tipo quadro BT: Bisogna innanzitutto scegliere il tipo di quadro BT dall apposito Combobox (attualmente è disponibile soltanto il Quadro BT PowerCenter, modulare ad armadi, a sbarre verticali, esempio in Figura 15) Figura 15 - Esempio di quadro BT tipo PowerCenter b. Numero di scomparti: Specificare il numero di armadi verticali che compongono il quadro BT. SI tenga presente che ad ogni armadio verrà associato un sistema di sbarre BT verticali. c. Posizione del quadro in cabina: Si devono specificare le coordinate (x,y,z) del quadro BT in cabina. Le coordinate x,y si riferiscono al baricentro del quadro, la coordinata z si riferisce alla quota del quadro BT misurata sul suo piano d appoggio. Bisogna poi scegliere il Piano su cui giace il quadro, inteso come il piano parallelo alla facciata del quadro (XZ o YZ). Se il vettore normale alla facciata anteriore del trasformatore ha verso opposto al versore normale al piano scelto, bisogna inoltre spuntare il Checkbox Ruota di 180. Si può far

14 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 14 di 32 riferimento alla Figura 18 della sezione Quadri MT in cui sono riportati degli esempi a tal proposito. d. Dati scomparto: per ognuno degli scomparti inseriti, si deve specificare se l ingresso dei cavi avviene dall alto o dal basso, e si deve inserire il valore della corrente entrante nelle sbarre. Se si vuole connettere uno scomparto ad una linea BT (operazione che andrà fatta negli step successivi), si può spuntare il Checkbox Rileva automaticamente, in modo che il valore di corrente entrante nelle sbarre sia lo stesso che percorre la linea BT ad esse connessa. Nel nostro caso, completeremo la TabPage relativa al Quadro BT nel seguente modo: Figura 16 - TabPage relativa al quadro BT 9. Linee BT e MT Per ognuna delle linee MT inserite in cabina, bisognerà specificare nell ordine i seguenti dati:

15 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 15 di 32 a. Numero di segmenti: la linea verrà modellizzata come una successione di tratti rettilinei. Bisogna quindi specificare il numero di tratti dai quali sarà composta la linea e premere OK. Per ogni tratto inserito, comparirà un apposito spazio nel quale andranno inserite le coordinate del punto iniziale e finale del tratto. b. Connessione linea ad un trasformatore o ad un quadro: si possono importare automaticamente le coordinate del punto iniziale e del punto finale della linea, scegliendo di far partire/terminare la linea da un trasformatore o da un quadro. Ad esempio: se le schede riguardanti il trasformatore MT/BT e il quadro MT sono già state completate, si può scegliere di far partire una linea MT dal quadro MT cella 3 e di far terminare la linea al Trasformatore 1. Le coordinate del punto iniziale e finale verranno automaticamente scelte in modo che la linea risulti connessa all uscita MT dello scomparto 3 del quadro MT, e ai terminali MT del trasformatore 1. Se successivamente a tali scelte viene variato il numero di segmenti che compongono la linea, è necessario effettuare nuovamente la scelta riguardante la connessione del punto finale della linea. Se invece, dopo aver effettuato le scelte delle connessioni, l utente varia i dati del dispositivo connesso (ad esempio, le coordinate del trasformatore 1), il software chiederà all utente se intende aggiornare le coordinate del punto di connessione (nel nostro caso, del punto finale della linea MT in modo che rimanga la connessione linea MT-Trasformatore 1). c. Intensità di corrente: E il valore della corrente che percorre la linea. Se è stata impostata la connessione ad un trasformatore (linea MT che termina ai terminali MT di un trasformatore, o linea BT che parte dai terminali BT), in questo TextBox comparirà automaticamente il valore di corrente scelto per il trasformatore (nel caso MT, il valore viene calcolato in base alle tensioni nominali primaria e secondaria settate nel software). d. Coordinate dei punti iniziali e finali di ogni segmento: Per ogni segmento inserito, bisogna specificare le coordinate del punto iniziale e finale. Va notato che, inserendo ad esempio le coordinate del punto finale del segmento 1, tali coordinate compaiono automaticamente come coordinate iniziali del segmento 2, in modo che i segmenti risultino tutti concatenati. In tal modo si ha anche la possibilità, se lo si desidera, di inserire spezzoni di linea non concatenati.

16 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 16 di 32 e. Tipo di segmento: per ogni segmento che compone la linea, è necessario scegliere dall apposito ComboBox la tipologia di linea, tra le seguenti alternative: Terna in piano Due piani RST RST Due piani RST TSR Doppia terna RST RST Doppia Terna RST TSR

17 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 17 di 32 f. Dopo aver effettuato tale scelta, comparirà un riquadrò nel quale inserire i dati geometrici necessari per definire la geometria scelta: la distanza d tra i 3 cavi della terna, la distanza a tra le due eventuali terne, la direzione X Y o Z nella quale viene effettuata la traslazione tra i 3 cavi che compongono la terna, secondo quanto indicato in Figura 17. Bisogna evitare, a proposito di quest ultimo punto, che la direzione di traslazione dei 3 cavi non coincida con la stessa direzione della linea, come accade nell esempio di Figura 18, in cui la linea MT è parallela all asse Y, e la direzione di traslazione dei 3 conduttori è anch essa Y. Figura 17 - Linee BT/MT - Direzione di traslazione dei 3 cavi che compongono la terna

18 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 18 di 32 Figura 18 - Esempio di direzione di traslazione dei 3 conduttori non corretta Nel nostro caso, completeremo le schede relative alle linee MT e BT nel seguente modo: Figura 19 - Linea MT 1 (da quadro MT a trafo 1)

19 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 19 di 32 Figura 20 - Linea MT 2 (da quadro MT a trafo 2) Figura 21 - Linea MT 3 (da quadro MT a trafo 3)

20 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 20 di 32 Figura 22 - Linea BT 1 (da trafo 1 a quadro BT) Figura 23 - Linea BT 2 (da trafo 2 a quadro BT)

21 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 21 di 32 Figura 24 - Linea BT 3 (da trafo 3 a quadro BT) 10. Inserimento del perimetro della cabina L inserimento del perimetro della cabina, pur non essendo funzionale al calcolo dell induzione magnetica, è tuttavia molto utile al fine della corretta visualizzazione della geometria della cabina. E possibile inserire fino a 15 poligoni chiusi nella rappresentazione grafica della cabina, per cui, oltre che il perimetro della cabina, è possibile tracciare anche altri poligoni di interesse per l utente. Bisogna innanzitutto procedere all inserimento delle coordinate dei vertici che costituiscono il perimetro, ad esempio, nel caso di una cabina la cui pianta è rettangolare, bisognerà inserire le coordinate (x,y) dei 4 vertici che ne costituiscono la base. Per fare ciò, bisogna seguire la seguente procedura: a. accedere al Form Opzioni visualizzazione Grafici dall apposito pulsante sulla barra degli strumenti, o in alternativa, tramite la combinazione di tasti CTRL + F5 (Figura 25).

22 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 22 di 32 b. Nella TabPage Aggiunta poligoni, bisogna aggiungere un poligono tramite il pulsante Aggiungi c. Specificare il nome da assegnare al poligono, ad esempio perimetro cabina d. Specificare il numero di vertici che compongono il poligono, e premere OK e. Per ognuno dei vertici inseriti, specificare le coordinate (x,y) f. Scegliere OK In ogni momento, si può aggiungere un altro poligono seguendo la stessa procedura, oppure modificarne uno già esistente (aprendo la TabPage Aggiunta Poligoni si troveranno tutti i poligoni precedentemente inseriti, per i quali è possibile variare il nome, il numero di vertici, le coordinate dei vertici), oppure eliminare uno o più poligoni. Nel nostro caso, la cabina ha dimensioni 10m x 8 m, per cui completeremo il Form nel seguente modo: Figura 25 - Form "opzioni visualizzazione grafici" Tabpage "Aggiunta di Poligoni"

23 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 23 di Visualizzazione della rappresentazione geometrica 3D Una volta definita completamente la cabina, avendo inserito tutte le specifiche e le coordinate di tutti i componenti che la compongono, è possibile visualizzare una rappresentazione geometrica tridimensionale che include tutti i dispositivi e i conduttori. Tale operazione è possibile premendo il pulsante Geometria sulla barra degli strumenti, o in alternativa con la combinazione di tasti CTRL + F3. E possibile ruotare la vista 3D della cabina trascinando il modello con il mouse. Figura 26 - visualizzazione 3D della geometria di cabina

24 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 24 di 32 Figura 27 - visualizzazione della geometria di cabina 12. Opzioni di visualizzazione della geometria 3D E possibile visualizzare solo una porzione o un ingrandimento dello spazio 3D settando dei limiti di visualizzazione x min, x max, y min, y max, z min, z max. E possibile accedere a questa ed ad altre opzioni tramite il pulsante Imposta Grafici sulla barra degli strumenti, oppure tramite la combinazione di tasti CTRL + F5. In questo form è possibile tra l altro: Settare lo spazio di visualizzazione Settare i tics degli assi Visualizzare o nascondere i label (vale a dire, i nomi dei componenti nella rappresentazione 3D)

25 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 25 di 32 Una volta effettuate le scelte di visualizzazione della geometria (Figura 28), si deve premere OK e visualizzare nuovamente la geometria in modo che le scelte effettuate abbiano effetto. Figura 28 - Form delle opzioni di visualizzazione per la geometria 13. Controllo della rappresentazione 3D E importante analizzare attentamente la rappresentazione grafica della cabina che è stata definita, in modo da scoprire eventuali errori nei dati inseriti. E importante analizzare in particolare le direzioni di traslazione delle terne di conduttori, la coerenza tra le sequenze delle fasi (RST o TSR) scelte per i vari componenti (ad esempio, bisogna fare attenzione che la sequenza della terna di segmenti BT in uscita da un trasformatore sia uguale alla sequenza della terna di cavi che compongono la linea BT che va dal trasformatore al quadro), l effettiva presenza delle connessioni tra dispositivi e linee. In caso si rilevino errori, bisogna ovviamente correggerli e rappresentare nuovamente la cabina, fino a quando non si ritiene di aver ottenuto un risultato soddisfacente.

26 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 26 di Salvataggio dei dati su file E importante a questo punto salvare il lavoro compiuto in un file di tipo.mdm. In tal modo, sarà possibile in un successivo momento aprire tale file, e ritrovare tutti il form cabina completato come al momento del salvataggio. Per salvare è necessario che il form cabina sia attivo (vale a dire, che sia in primo piano e sia selezionato, e non vi sia un altro form selezionato, ad esempio il menu principale). A questo punto è possibile scegliere File Salva, o in alternativa scegliere il bottone Salva sulla barra degli strumenti. 15. Calcolo dell induzione magnetica su un piano Una volta controllata la correttezza delle geometrie, si può passare alla fase di calcolo dell induzione magnetica. Procediamo inizialmente al calcolo dell induzione magnetica su un piano coincidente con il pavimento soprastante il soffitto del locale cabina. a. Accedere alla TabPage Induzione magnetica su un piano (Figura 29) Figura 29 - TabPage "Induzione Magnetica su un piano" b. Specificare se il piano di calcolo che si desidera ottenere è parallelo al piano XY XZ o YZ. Ad esempio, se si vuole ottenere un piano di calcolo parallelo al pavimento o al soffitto del locale cabina, bisogna scegliere un piano XY, se si vuole invece un piano coincidente o parallelo ad una delle pareti del locale cabina, bisognerà scegliere XZ o YZ.

27 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 27 di 32 c. Scegliere le coordinate limite che delimitano il piano di calcolo. Ad esempio, se è stato scelto il piano XY, bisognerà scegliere da quale x min a quale x max, e da quel y min a quale y max il piano sarà esteso. (Se invece si sceglie un piano di tipo YZ, bisognerà specificare y min, y max, z min, z max ). d. Specificare la quota (considerando ad esempio un piano XY, bisognerà specificare la quota Z, che sarà costante per tutti i punti del piano). e. Scegliere la discretizzazione lungo le due direzioni del piano, ad esempio, nel caso di un piano XY, bisognerà specificare quanti punti discreti comporranno il piano lungo la direzione X e lungo la direzione Y. E importante avere cura di scegliere dei valori adeguati alla potenza di calcolo della macchina sulla quale si sta eseguendo il software, poiché se si scelgono valori troppo elevati il tempo di calcolo potrebbe risultare molto lungo (discorso valido in particolare se è presente uno o più trasformatori a secco nel caso di studio). Per iniziare, si può eseguire il calcolo con discretizzazione 70x70 punti. f. Una volta completati tutti i campi della TabPage Induzione magnetica su un piano ; si può premere il bottone CALCOLA sulla barra degli strumenti, o in alternativa utilizzare la combinazione di tasti CTRL + F4 per far partire la procedura di calcolo. g. Una finestra rimane attiva per tutto il periodo di tempo necessario alla macchina per eseguire i calcoli. Durante tale periodo non è possibile utilizzare il software. La procedura di calcolo può impiegare pochi istanti (se non vi sono trasformatori a secco nel modello implementato) oppure alcuni secondi, oppure alcuni minuti (nel caso di trasformatori a secco e discretizzazione elevata). h. Una volta completato il processo di calcolo, comparirà nella TabPage Induzione magnetica su un piano un nuovo panel dal quale è possibile scegliere come visualizzare i risultati del calcolo (Figura 30) Figura 30 - Panel per la visualizzazione dei risultati di calcolo

28 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 28 di 32 i. Le opzioni disponibili sono: Mappa 2D (la si può visualizzare con il pulsante Mappa 2D, oppure salvare come file.png con il pulsante Salva ) Mappa 3D (la si può visualizzare oppure salvare come file.png) Curva isolivello a livello singolo: si deve selezionare Livello_singolo nel Combobox, e inserire il livello desiderato espresso in μtesla nell apposito Textbox. Dopo di che, si può visualizzare il plot grafico, oppure salvarlo come file.png Multilivello equispaziato: tramite questa opzione si possono visualizzare più curve isolivello i cui valori sono equispaziati tra loro. Bisogna quindi scegliere il valore minimo e il valore massimo in μt, e il numero di curve isolivello equispaziate che verranno create tra questi due valori. Multilivello discreto: è possibile visualizzare più curve isolivello, specificando per ognuna il valore. Bisogna quindi inserire tutti i valori di induzione magnetica desiderati, espressi in μt, separati dal carattere ; (esempio: 3;10;20;50 ). j. E inoltre possibile salvare il file.dat contenente i valori di induzione magnetica calcolati in tutti i punti che compongono il piano di calcolo (file.dat trattato al paragrafo Errore. L'origine riferimento non è stata trovata.), tramite il comando File Esporta Esporta file.dat. E possibile salvare tale file solo dopo aver completato la procedura di calcolo, e dopo che è comparso il panel per la visualizzazione dei plot grafici. k. Importante: se si effettuano variazioni nei dati di input (ad esempio, una coordinata di un componente, un valore di corrente, etc), oppure se nelle coordinate del piano di calcolo, si deve eseguire nuovamente la procedura di calcolo (tramite il tasto CALCOLA), prima di visualizzare i risultati, nonostante il panel per la visualizzazione delle mappe rimanga attivo dopo aver effettuato tali modifiche. In caso contrario, i risultati rappresentati si riferiranno comunque ai dati di input precedenti all operazione di calcolo. Vediamo ad il caso di calcolo dell induzione magnetica su un piano di tipo XY a quota 3 metri (corrispondente con il pavimento del locale immediatamente superiore alla cabina):

29 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 29 di 32 Figura 31 - Impostazione del calcolo su un piano XY a quota 3 metri Figura 32 - mappa 2D dell'induzione magnetica (in µt) a quota 3 metri

30 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 30 di 32 Figura 33 - Esempio reale di una cabina MT/BT: mappa isolivello dell'induzione magnetica (3µT e 10µT) a quota 3 metri Vediamo infine il caso del calcolo dell induzione magnetica su un piano di tipo XZ, parallelo alla parete della cabina e distante 1 metro da essa: Figura 34 - impostazione del piano di calcolo di tipo XZ a quota -1 metri

31 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 31 di 32 Figura 35 - mappa 2D dell'induzione magnetica (in µt) su piano XZ a quota -1 metri

32 TUTORIAL analisi di una cabina MT/BT Rev. 1 Pag. 32 di 32 Figura 36 - mappa isolivello dell'induzione magnetica (3µT e 10µT) su piano XZ a quota -1 metri

33 TUTORIAL analisi di una zona di giunzione AT buca giunti Rev. 1 Pag. 1 di 9 Tutorial Zona di giunzione linee AT Buca Giunti Descrizione del problema Nella realizzazione delle linee in cavo in Alta Tensione (con tensione di linea di 120, 220, 380 kv) i cavi unipolari vengono trasportati con pezzature che difficilmente superano i m. Anche per motivi di installazione durante la stesura del cavo è preferibile non superare tali lunghezze. Per realizzare quindi linee di lunghezza superiore è necessario effettuare delle giunzioni che risultano complesse in quanto debbono ripristinare la capacità di isolamento elettrico verso terra del cavo. I cosiddetti giunti risultano quindi essere dei componenti che vanno installati con particolare cura ed a parte il loro maggiore ingombro rispetto al profilo del cavo si deve considerare un ingombro dovuto alla necessità da parte dell operatore di poter realizzare il giunto in modo corretto e sicuro. L ingombro trasversale e longitudinale del giunto, approssimabile in un cilindro di diametro di circa cm e di lunghezza di circa m, impone che gli stessi vengano sfalsati e considerando anche la notevole rigidità del cavo la regione della giunzione richiede uno scavo che può arrivare anche fino a 20 m, la cosiddetta Buca Giunti. In Fig. 1 è riportato l esempio di una giunzione tra due cavi AT. Ogni circa metri esiste quindi un tratto di linea in cui i cavi, che normalmente sono vicini in formazione a trifoglio o in piano, sono distanziati di 50/80 cm per una lunghezza di circa 12-15m (vedi Fig. 2). Tale allontanamento crea un innalzamento dei livelli di induzione magnetica che alla corrente nominale può portare anche al superamento di 100 µt. In Fig. 3 e riportato un esempio di andamento dell induzione magnetica al livello del terreno sopra la regione della giunzione confrontato con l andamento nella regione sopra il trifoglio. La regione della giunzione è quindi spesso oggetto di valutazioni accurate dei livelli di induzione magnetica e di successiva schermatura (essendo il limite di 100 µt associato ad effetti a breve termine, deve essere soddisfatto in qualunque istante e nei luoghi in cui vi può essere una permanenza anche per pochi istanti da parte del pubblico). Fig. 1 Esempio di giunzione NoField s.r.l. P.I Tel: Fax: info@nofield.it

34 TUTORIAL analisi di una zona di giunzione AT buca giunti Rev. 1 Pag. 2 di 9 Induzione magnetica (ut) Fig. 2 Zona di giunzione I = 1400 A (m) Trifoglio Buca giunti Fig. 3 Induzione magnetica a livello del terreno: trifoglio e buca giunti Modello Magic Lo studio della zona di giunzione rientra nei casi in cui è necessaria una modellizzazione tridimensionale delle sorgenti. E opportuno tenere conto non solo della regione in cui è effettuata la zona di giunzione ma anche dei tratti a monte e a valle della stessa al fine di avere una accurata valutazione dell induzione magnetica. Magic consente di effettuare lo studio della zona di giunzione in due diverse modalità: Analisi di una buca giunti standard mediante lo strumento presente nella sezione Componenti e configurazioni impiantistiche Analisi di una buca giunti non standard mediante lo strumento Multiconduttori arbitrari (3D) Buca Giunti standard La funzione implementata nella sezione Componenti e configurazioni impiantistiche prevede la simulazione di una configurazione chiusa, ma comunque parametrica della zona di giunzione standard. NoField s.r.l. P.I Tel: Fax: info@nofield.it

35 TUTORIAL analisi di una zona di giunzione AT buca giunti Rev. 1 Pag. 3 di 9 Fig. 4 Parametri di ingresso e rappresentazione parametrica della Buca giunti I Parametri indicati in Fig. 4 indicano: Intensità di corrente [A]: rappresenta il valore efficace della corrente di linea (il sistema trifase è supposto simmetrico ed equilibrato) Lunghezza tratto L1 [m]: rappresenta la lunghezza del tratto di conduttori al punto di giunzione Lunghezza tratto L2 [m]: rappresenta la lunghezza del tratto di conduttori intermedio Lunghezza tratto L3 [m]: rappresenta la lunghezza del tratto precedente e successivo di conduttori del cavidotto, nella posa specificata Distanza tra i conduttori d [m]: rappresenta la distanza tra i conduttori del tratto precedente e successivo del cavidotto, nella posa specificata Distanza giunzioni a [m]: rappresenta la distanza tra i conduttori nel punto di giunzione Disposizione conduttori in piano/a trifoglio: indica la posa del tratto precedente e successivo del cavidotto, nella posa specificata In genere tale modello è utilizzato in fase di valutazione preliminare di impatto ambientale adottando i parametri di progetto forniti dal costruttore della linea o adottando i valori indicativi sopra citati. Esempio di inserimento di dati L esempio prevede le seguenti operazioni: 1. Esecuzione del software Magic 2. Apertura del componente Buca giunti 3. Inserimento parametri di calcolo 4. Visualizzazione e salvataggio dei risultati NoField s.r.l. P.I Tel: Fax: info@nofield.it

36 TUTORIAL analisi di una zona di giunzione AT buca giunti Rev. 1 Pag. 4 di 9 1. Esecuzione del software Magic Per eseguire il software Magic è necessario averne già effettuata l installazione e la relativa attivazione. Quindi premere il pulsante Start Programmi Magic Magic oppure tramite doppio click sull apposita icona Magic creata sul desktop durante l installazione. 2. Apertura del componente Buca giunti Dalla schermata principale di Magic, fare click sul pulsante Buca giunti presente nel riquadro in basso relativo a Componenti e configurazioni impiantistiche. 3. Inserimento parametri di calcolo I parametri elettrici e geometrici relativi alla buca giunti in esame sono: I=1000 A, L 1 =8m, L 2 =2m, L 3 =10m, a=0.8 m, d=0.2 conduttori a trifoglio profondità di interramento=1.5m a) Fare click sul campo di tipo textbox in corrispondenza di Intensità di corrente e digitare 1000, quindi premere il tasto Tab sulla tastiera per passare al campo successivo b) Nel campo Lunghezza tratto L1, che rappresenta il tratto utilizzato per realizzare i giunti, digitare 8, quindi premere Tab c) Nel campo Lunghezza tratto L2, che rappresenta il tratto intermedio tra il tratto di giunzione e il cavidotto, digitare 2, quindi premere Tab d) Nel campo Lunghezza tratto L3, che indica il tratto di cavidotto contiguo alla buca giunti preso in considerazione, digitare 10, quindi premere Tab e) Nel campo Distanza tra i conduttori d, che indica l interasse tra i conduttori nel tratto L3, digitare 0.2, quindi premere Tab f) Nel campo Distanza giunzioni a, che indica l interasse tra le giunzioni del tratto L1, digitare 0.8 g) Nel riquadro Disposizione conduttori, che indica la modalità di posa dei conduttori del tratto L3, selezionare l opzione a trifoglio. A questo punto la geometria della zona di giunzione allo studio è completamente definita: è possibile quindi visualizzarne l anteprima, riportata in Fig. 5, tramite il pulsante Geometria della barra degli strumenti principale. NoField s.r.l. P.I Tel: Fax: info@nofield.it

37 TUTORIAL analisi di una zona di giunzione AT buca giunti Rev. 1 Pag. 5 di 9 Fig. 5. Geometria della zona di giunzione in esame Una volta appurato che la geometria è corretta, è necessario chiudere la finestra di anteprima gnuplot graph e completare lo studio inserendo le coordinate ed i parametri relativi al piano di calcolo: a) In corrispondenza del riquadro Piano di calcolo selezionare l opzione Piano XY, parallelo al suolo; può essere utile successivamente anche utilizzare gli altri piani, perpendicolari al suolo, per esaminare l andamento dell induzione magnetica a diverse quote b) Nel riquadro Coordinate piano è necessario specificare le coordinate limite del piano di calcolo, lasciando un discreto margine rispetto alle dimensioni complessive indicate nell anteprima della geometria; indichiamo quindi nel campo x min il valore -10 (negativo) e nel campo x max il valore 10; nel campo y min indichiamo il valore -25 (negativo) e nel campo y max il valore 25; infine nel campo z indichiamo la distanza del piano di calcolo dal punto di giunzione, in questo caso 1.5 (la buca giunti in esame è stata realizzata a tale profondità) c) Nel riquadro Discretizzazione è possibile specificare il numero di punti lungo l asse X e lungo l asse Y della matrice utilizzata per il calcolo; per entrambi i campi può essere ritenuto sufficiente un valore pari a Visualizzazione e salvataggio dei risultati L inserimento dati è stato completato, quindi è ora possibile procedere con il calcolo. E possibile salvare i parametri inseriti in un file *.mdm in modo da poterli archiviare, dal menu File Salva oppure dall apposito pulsante Salva sulla barra degli strumenti. a) Per abilitare le Opzioni di visualizzazione dei risultati, è necessario premere il pulsante Calcola della barra degli strumenti principale. N.B. premere sempre il pulsante Calcola ogni qualvolta venga effettuata una modifica ai parametri di calcolo b) Nel riquadro Opzioni di visualizzazione premere il pulsante Mappa 2D per visualizzare la mappa cromatica bidimensionale. Chiudere la finestra di anteprima gnuplot graph. E possibile inoltre salvare l immagine in formato *.png con il pulsante Salva. c) Premere il pulsante Mappa 3D per visualizzare la mappa cromatica tridimensionale. Chiudere la finestra di anteprima gnuplot graph. E possibile inoltre salvare l immagine in formato *.png con il pulsante Salva. NoField s.r.l. P.I Tel: Fax: info@nofield.it

38 TUTORIAL analisi di una zona di giunzione AT buca giunti Rev. 1 Pag. 6 di 9 d) Nel sottoriquadro Curva isolivello è possibile selezionare tramite il menu a tendina se utilizzare Livello singolo, da specificare nel riquadro µt; oppure Multilivello equispaziato, specificando il valore min µt, l intervallo µt e il numero livelli totali; infine tramite Riga di comando, è possibile digitare i valori isolivello desiderati separati da ; (es. 3;10;100) nel riquadro µt. e) Una volta specificata la tipologia di curva isolivello da visualizzare è sufficiente premere il pulsante OK per visualizzare la mappa cromatica isolivello relativa. E possibile salvare l immagine in formato *.png con il pulsante Salva. Risultati Simulazioni Magic In questa sezione vengono riportati alcuni risultati grafici di interesse per una configurazione standard di una zona di giunzione. I parametri con cui è stato effettuato il calcolo sono: I=1000 A, L 1 =8m, L 2 =2m, L 3 =10m, a=0.8 m, d=0.2 conduttori in piano profondità di interramento=1.5 Assumono particolare significato dal punto di vista della valutazione di impatto ambientale alcune rappresentazioni grafiche come la mappa cromatica dell induzione magnetica al livello del terreno (piano x-y e z = profondità di interramento) in cui siano evidenziate anche le linee isolivello dei valori limite significativi, ed es. 100, 10 e 3 µt, come riportato in Fig. 6. Da tale rappresentazione si possono valutare le fasce di rispetto associate ai vari limiti. Fig. 6 Mappa cromatica dell induzione magnetica sul piano al livello del suolo (z=1.5 m) con estremi di calcolo: x=±10m, y=±10m. Lo stesso risultato può essere ottenuto sotto forma di mappa cromatica sul piano x-y (vedi Fig. 7). NoField s.r.l. P.I Tel: Fax: info@nofield.it

39 TUTORIAL analisi di una zona di giunzione AT buca giunti Rev. 1 Pag. 7 di 9 Fig. 7. Mappa cromatica dell induzione magnetica sul piano al livello del suolo La stessa informazione può essere restituita mediante l andamento dell induzione magnetica lungo un segmento ortogonale alla linea ad una data altezza dal suolo. In Fig. 8 è riportato a titolo di esempio l andamento dell induzione magnetica ed un suo zoom finalizzato ad individuare la distanza dall asse della linea in cui si raggiunge l obiettivo di 3 µt. Fig. 8. Andamento dell induzione magnetica lungo un segmento ortogonale alla linea al centro della zona di giunzione x=±10m, y=0, z=1.5 m Buca giunti non standard Nel caso in cui la zona di giunzione si discosti troppo dalla forma standard è possibile costruirne il modello di una zona di giunzione che l utente può impostare dalla sezione Configurazioni 3D Multiconduttori arbitrati descrivendo il profilo 3D dei singoli conduttori. Si prenda come esempio la buca giunti di Fig 9. Essa è discretizzatile con 13 segmenti arbitrariamente posizionati nello spazio dove, ogni segmento può essere descritto con le coordinate del punto di partenza e le coordinate del punto di arrivo come rappresentato in Fig. 10. NoField s.r.l. P.I Tel: Fax: info@nofield.it

40 TUTORIAL analisi di una zona di giunzione AT buca giunti Rev. 1 Pag. 8 di 9 Fig. 9. Buca giunti non standard Fig. 10. Buca giunti non standard discretizzata in 13 segmenti Lo strumento Multiconduttori arbitrari (3D) permette di inserire il numero desiderato di segmenti e, per ogni segmento è possibile definire: a) coordinate del punto di partenza b) coordinate del punto di arrivo c) corrente definibile in a. modulo e fase b. parte reale e parte immaginaria Ai fini del calcolo del campo è importante considerare che la corrente inserita viene supposta circolante dal punto di partenza al punto di arrivo del segmento. L implementazione dell esempio riportato in Fig. 10 è riportato nella figura seguente dove è possibile osservare l inserimento dei primi 3 segmenti dei 13 totali: Fig. 11. Multiconduttori arbitrari (modello 3D) NoField s.r.l. P.I Tel: Fax: info@nofield.it

41 TUTORIAL analisi di una zona di giunzione AT buca giunti Rev. 1 Pag. 9 di 9 Di seguito viene riportato l output grafico della geometria appena costruita: Fig. 12. Buca giunti non standard: modello MAGIC Per quanto riguardo l ottenimento dei risultati nulla cambia rispetto a quanto detto per la buca giunti standard. A titolo di esempio si riporta la mappa cromatica del campo a livello del terreno. Fig. 13. Buca giunti non standard: mappa di induzione a livello del terreno NoField s.r.l. P.I Tel: Fax: info@nofield.it