RELAZIONE TECNICA IMPIANTI

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3 REGIONE EMILIA ROMAGNA PROVINCIA DI REGGIO EMILIA COMUNE DI BUSANA PROGETTO DEFINITIVO IMPIANTO IDROELETTRICO "BUSANA " SU RIO RICCO' Corso d acqua interessato: Rio Riccò Progettista: Becquerel Electric S.r.l. Via Livatino, Reggio Emilia P. IVA Richiedente: Idroelettrica Busana S.r.l. Via Livatino, Reggio Emilia P. IVA RELAZIONE TECNICA IMPIANTI 3

4 Il presente documento e ogni suo contenuto potrà essere utilizzato unicamente da Becquerel Electric S.r.l., con sede in via Livatino 9, I Reggio Nell'Emilia (RE), P.IVA e dai soggetti coinvolti ai fini delle procedure amministrative avviate dalla proponente esclusivamente nell'ambito delle procedure stesse. Ogni riproduzione e utilizzo di questo materiale è proibito senza previo consenso scritto da parte di Becquerel Electric S.r.l.. In caso di inottemperanza Becquerel Electric S.r.l. si riserva di adire le opportune vie legali. 4

5 1. DESCRIZIONE DELL IMPIANTO DESCRIZIONE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE Protezione generale sull arrivo dalla rete Enel 15 kv Protezione di interfaccia nel quadro elettrico QBT Protezione differenziale del generatore Protezione multifunzione del generatore CARATTERISTICHE TECNICHE DELLE PRINCIPALI APPARECCHIATURE Turbina idraulica Valvola di macchina Sistema oleodinamico Generatore Quadro MT punto di consegna Trasformatore di potenza Quadro BT di controllo e potenza

6 1. DESCRIZIONE DELL IMPIANTO Nota: alcuni dati tecnici possono essere suscettibili di variazioni in fase di progettazione esecutiva L impianto della centrale idroelettrica denominata "Busana" su Rio Ricco è costituito da un generatore asincrono 400 kva 0,4 kv, azionato da turbina idraulica di tipo Pelton ad asse orizzontale di potenza di picco pari a circa 450 kw. L impianto di autoproduzione è allacciato alla rete di distribuzione Enel alla tensione nominale 15 kv 50 Hz nei quadri elettrici CMT0 e CMT1. Il generatore G è associato ad un trasformatore elevatore TR kva 15/0,4 kv Dyn11. Il dispositivo generale dell impianto, ossia l interruttore posto immediatamente a valle del punto di prelievo dell energia elettrica dalla rete di distribuzione Enel e che in condizioni di aperto esclude l intera rete del produttore dalla rete pubblica, è ubicato nel quadro elettrico QMT; su tale interruttore agisce la protezione generale THYTRONIC NA60 conforme alla norma CEI Scopo della protezione di interfaccia, anch essa conforme alla norma CEI 0-16, è di separare l impianto di produzione dalla rete pubblica evitando che: in caso di mancanza dell alimentazione Enel, il produttore possa continuare ad alimentare altri utenti allacciati alla rete Enel con valori di tensione e frequenza inadeguati; in caso di guasto sulla rete Enel, il produttore possa alimentare il guasto stesso inficiando l efficacia delle richiusure automatiche sulla rete Enel, ovvero che l impianto di produzione possa alimentare i guasti sulla rete Enel prolungandone il tempo di estinzione e pregiudicando l eliminazione dl guasto stesso con possibili conseguenze sulla sicurezza; in caso di richiusure automatiche o manuali di interruttori Enel, il generatore possa trovarsi in discordanza di fase con la rete Enel. Sia la protezione generale, che la protezione di interfaccia, comandano i rispettivi interruttori agendo sulla bobina di minima tensione. La protezione di rincalzo contro la mancata apertura dell interruttore di interfaccia è integrata nello stesso relè di protezione di interfaccia; essa comanda l apertura dell interruttore generale. L interruttore di parallelo del generatore, ossia l interruttore che, comandato in chiusura sotto il controllo del relè sincronizzatore, provvede al collegamento del generatore in parallelo alla rete Enel, coincide con il dispositivo di interfaccia. Lo stato del neutro della rete 15 kv coincide con quello adottato per la rete di distribuzione Enel, a cui l impianto risulta allacciato: neutro isolato. Le configurazioni di esercizio che l impianto può assumere sono: generatore in parallelo alla rete Enel (configurazione di esercizio ordinario); servizi ausiliari di centrale alimentati dalla sola rete Enel; servizi ausiliari non alimentati (caso di mancanza di alimentazione da rete ENEL). La configurazione con servizi ausiliari alimentati in isola dal generatore non è ammessa. 6

7 2. DESCRIZIONE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE Nota: alcuni dati tecnici possono essere suscettibili di variazioni in fase di progettazione esecutiva Il sistema di protezione dell impianto oggetto della presente relazione tecnica, consiste in relè di protezione THYTRONIC a microprocessore. Tali relè di protezione, insieme ai relativi trasformatori di misura amperometrici e voltmetrici, sono indicati nello schema elettrico unifilare allegato alla presente. Di seguito vengono descritte le principali funzioni di ogni relè di protezione Protezione generale sull arrivo dalla rete Enel 15 kv Protezione generale con relè di protezione multifunzione a microprocessore THYTRONIC tipo NA60, conforme alla norma CEI 0-16 e avente le funzioni di protezione N-51N-67N. L intervento di tali protezioni comanda: l apertura dell interruttore generale; l apertura dell interruttore d interfaccia (interruttore di generatore); la diseccitazione del generatore; il blocco della turbina; la segnalazione a PLC Protezione di interfaccia nel quadro elettrico QBT Protezione di interfaccia con relè di protezione multifunzione a microprocessore THYTRONIC tipo NV10, conforme alla norma CEI 0-16 e avente le funzioni di protezione N-81>-81<-BF. Per scatto di tali protezioni viene comandata l apertura dell interruttore di interfaccia mediante un contatto a sicurezza positiva (contatto in apertura azionato da un relè normalmente eccitato), agente sulla bobina di minima tensione dell interruttore stesso. A un ingresso digitale del relè NV10 è connesso un contatto ausiliario normalmente aperto dell interruttore di interfaccia, con cui il relè NV10 controlla l eventuale mancata apertura dell interruttore stesso a seguito intervento delle protezioni interne al relè; nel caso il dispositivo di interfaccia rimanga chiuso dopo l intervento delle protezioni, dopo 0.5 s la funzione di rincalzo contro la mancata apertura BF, anch essa presente nel relè NV10, comanda la bobina di apertura a lancio di corrente dell interruttore generale Protezione differenziale del generatore Quale protezione intrinsecamente selettiva, ad alta sensibilità e senza ritardi intenzionali contro i corto circuiti polifasi interni al generatore, è impiegata la protezione differenziale longitudinale compensata a doppia pendenza percentuale (87G) del relè multifunzione a microprocessore THYTRONIC tipo SKC- C72 (protezione richiesta opzionalmente dalla norma CEI 11-20). L intervento di tale protezione comanda: 7

8 l apertura dell interruttore di generatore (interruttore di interfaccia); la diseccitazione del generatore; il blocco della turbina. Lo scatto della protezione differenziale 87G viene, inoltre, inviato a un ingresso digitale del relè multifunzione del generatore NTG-Pro, per l attivazione della protezione di mancata apertura dell interruttore di macchina Protezione multifunzione del generatore Il relè di protezione multifunzione a microprocessore THYTRONIC tipo NTG-Pro integra le funzioni di protezione R V-51G-59-81>-81<-BF-64F-59N. Lo scatto di tali protezioni comanda: l apertura dell interruttore di generatore (interruttore di interfaccia); la diseccitazione del generatore; il blocco della turbina. Inoltre, lo scatto delle protezioni 59N e BF comanda l apertura dell interruttore generale e la segnalazione a PLC. 8

9 3. CARATTERISTICHE TECNICHE DELLE PRINCIPALI APPARECCHIATURE Nota: alcuni dati tecnici possono essere suscettibili di variazioni in fase di progettazione esecutiva Nelle tabelle seguenti si elencano le principali caratteristiche tecniche delle principali apparecchiature elettriche presenti all interno della centrale di produzione Turbina idraulica TIPO TURBINA PELTON - SALTO NETTO NOMINALE 200 m PORTATA NOMINALE 215 l/s POTENZA NOMINALE ALL'ALBERO 377 kw RENDIMENTO NOMINALE 89,6 % VELOCITA' 1000 rpm ASSE ORIZZONTALE - NUMERO GETTI 2 - MATERIALE GIRANTE ACCIAIO INOX X4CrNi TRASMISSIONE DELLA POTENZA ACCOPPIAMENTO DIRETTO AL GENERATORE - SISTEMA DI REGOLAZIONE IMPIANTO OLEODINAMICO O ELETTROMECCANICO - La turbina è composta da: 1 RUOTA PELTON in acciaio inossidabile al Cromo-Nichel 13/4 di prima qualità e grande resistenza, con palette a doppio cucchiaio. Perfettamente lavorata di macchina sulle superfici del mozzo ed all'esterno sull'intaglio del getto e sul piano pala, mentre le superfici interne dei cucchiai saranno lavorate con mola a mezzo speciali sagome e perfettamente lisciate con cura nel loro profilo idraulico. Perfettamente equilibrata staticamente, secondo Norma VDI 2060 Q 6,3. La ruota sarà calettata su di un albero opportunamente dimensionato, il quale dopo essere stato posizionato su cuscinetti ( guida spinta ), verrà reso solidale all alternatore tramite un giunto. DISTRIBUTORE A SPINA, composto da 2 iniettori azionati da servomotori con comando a pressione d'olio. Comprendenti: Iniettori a gomito in acciaio, con flangie di collegamento con il cassone, con il servomotore e con il tubo di raccordo. Bocchettoni in acciaio, con mozzi per i perni delle leve dei deviatori dei getti, completi di bussole di materiale autolubrificante. Profilo idraulico interno accuratamente lavorato a sagoma. Bocchelli dei getti, in acciaio inossidabile, con profilo idraulico interno accuratamente lavorato a controllo numerico. Spine in acciaio inossidabile e con profilo idraulico esterno accuratamente lavorato a sagoma. Aste delle spine, in acciaio inossidabile, prolungate fino ai servomotori, complete, dadi, chiavette, bussole ed accessori. Crociere di guida delle aste sopradescritte, in lamiera di acciaio, con alette di guida del flusso 9

10 dell'acqua, il profilo è adeguato. Deviatori dei getti, in acciaio inox, completi di leve di comando e tiranti in acciaio. I deviatori sono comandati da un unico servomotore Servomotori per il comando e la regolazione delle spine, con comando a olio in pressione fornito dalla centrale oleodinamica. Bulloni, dadi e guarnizioni, per quanto necessario. SERVOMOTORE per l'azionamento dei 2 deviatori, con comando in apertura mediante olio in pressione fornito dalla centrale oleodinamica e chiusura a molla. Completo di leve e tiranti di regolazione registrabili per il comando dei deviatori. CASSONE DELLA TURBINA in lamiera di acciaio saldata, con flangie lavorate per l'attacco degli iniettori, nervature di rinforzo, viti di registrazione ed appoggi per il piazzamento al montaggio, bulloni di fondazione, ecc. La parte inferiore del cassone sarà bloccata nel getto di cemento armato. Il cassone sarà inoltre completo di: Coperchio rimovibile, in lamiera di acciaio, adatto per consentire lo smontaggio della ruota Pelton. Tenuta idraulica sul cassone in corrispondenza al passaggio dell'albero generatore, del tipo a labirinto. SERIE DI ACCESSORI di completamento del macchinario idraulico, quali tubazioni, bulloni di fondazione e di collegamento delle varie parti, guarnizioni, raccordi, flangie, staffe, ecc Valvola di macchina VALVOLA A SFERA DN 300 PN 24, del tipo a semplice tenuta, costruita con idoneo sistema di ancoraggio al blocco di fondazione atto a sopportare le sollecitazioni massime, atta anche per la chiusura di emergenza sotto la massima portata sfogata dalla turbina. Apertura mediante servomotore oleodinamico alimentato dalla centrale oleodinamica del regolatore e chiusura a mezzo peso. Durante la chiusura il servomotore agirà da freno. La valvola sarà composta essenzialmente da: Cassone e pezzo intermedio in ghisa sferoidale completo di anello sede di tenuta in acciaio inossidabile. Corpo rotante con perni in acciaio inossidabile con idonea eccentricità. Anello di tenuta del corpo rotante in gomma speciale. Bussole di guida dei perni in materiale autolubrificante, tenute sui perni in gomma speciale. Servomotore oleodinamico di apertura con blocco diaframmi. Leve di comando in acciaio con peso di chiusura. Indicatore meccanico di posizione della lente. Serie di interruttori di finecorsa. By-pass automatico di riempimento ed equilibratura DN

11 Serie di tubazioni, diaframmi per registrazione tempi di apertura e chiusura, ecc. Serie di bulloni, guarnizioni, ecc Sistema oleodinamico L'azionamento dei servomotori di comando degli iniettori della turbina e dell organo di intercettazione precedentemente descritti sono garantite da N 1 CENTRALE OLEODINAMICA essenzialmente costituita da: Cassone serbatoio per l'olio, in lamiera di acciaio saldata, provvisto di opportune aperture di accesso, adatto per contenere le elettropompe, le elettrovalvole ed accessori, con indicatore locale di livello olio, filtro, rubinetto di svuotamento. Valvole proporzionali per il comando dei servomotori degli iniettori. Elettrovalvola per il comando del servomotore dei tegoli deviatori. Filtro speciale per l'olio di regolazione, con fine grado di filtraggio, indicatore elettrico di intasamento. Elettropompa per l'olio di regolazione con motore in c.a., giunto di accoppiamento ed accessori. Accumulatore con precarica di azoto, posto sulla mandata della pompa olio di regolazione. Tale accumulatore sarà utilizzato per la manovra di chiusura d emergenza dei servomotori delle spine degli iniettori (minimo 3 operazioni). Elettrovalvola per il comando della valvola a sfera Generatore N 1 GENERATORE ASINCRONO trifase ad asse orizzonta le calcolato per le seguenti caratteristiche di funzionamento riportate nella tabella sottostante. Il funzionamento del generatore sarà sempre in parallelo con la rete nazionale e non è previsto il funzionamento in rete isolata. TIPO ASINCRONO TRIFASE - POTENZA NOMINALE 400 kva FATTORE DI POTENZA NOMINALE 0,9 - TENSIONE NOMINALE 400 V FREQUENZA 50 Hz VELOCITA' 1000 rpm N. POLI 6 - CLASSE DI ISOLAMENTO F - CLASSE DI SOVRATEMPERATURA F - FORMA COSTRUTTIVA V10 - GRADO DI PROTEZIONE IP23 - TIPO DI RAFFREDDAMENTO IC01 - TiPO DI SUPPORTI CUSCINETTI A ROTOLAMENTO - LUBRIFICAZIONE SUPPORTI naturale - 11

12 generatore è composto da: 1 CASSA STATORE in carpenteria d'acciaio. Pacco magnetico con avvolgimento in rame isolato ed impregnato sotto vuoto. 1 ROTORE con albero predisposto per calettarvi il giunto (lato accoppiamento) ed il dispositivo tachimetrico (lato opposto). Pacco magnetico, con avvolgimento in rame, isolato ed impregnato sottovuoto. Il pacco magnetico è dotato di gabbia di smorzamento per rendere la macchina idonea al funzionamento in parallelo con la rete. 1 CUSCINETTI a rotolamento idonei a sopportare il peso del rotore e nel caso si decida di calettare la ruota sull albero generatore con cuscinetti adeguati a supportare le spinte della ruota. La turbina proposta ha cuscinetti propri Quadro MT punto di consegna Quadro costruito nel rispetto delle vigenti normative CEI-IEC e successive modifiche ed integrazioni. Quadro protetto di media tensione, costruito in lamiera pressopiegata sp /10, verniciato con polveri epossidiche colore grigio RAL7035. TENSIONE NOMINALE 24 kv TENSIONE DI ESERCIZIO 20 kv TENSIONE DI PROVA A FREQUENZA 55 kv INDUSTRIALE PER 1' CORRENTE NOMINALE 630 A CORRENTE DI BREVE DURATA PER 1" 16 ka FREQUENZA NOMINALE 50 Hz Il quadro con accessibilità solo frontale sarà costituito dai seguenti scomparti: Scomparto risalita cavi Carpenteria con dimensioni indicative L350xH1950xP1150 mm predisposta per risalita cavi MT contenente: n. 1 supporto fissaggio cavi MT; oblò di ispezione; n. 2 trasformatori amperometrici toroidali da cavo a norma CEI 0-16; n. 1 toroide norma CEI Scomparto Interruttore di Protezione Generale n. 1 sezionatore rotativo a vuoto lato sbarre (tipo SCHNEIDER - ABB SACE) n. 1 interruttore sottovuoto 24 KV, 630 A, 16KA, (tipo SCHNEIDER - ABB SACE) n. 1 sezionatore di messa a terra interbloccato con dispositivo blocco chiave e blocco porta. Derivatori capacitivi presenza tensione in INGRESSO secondo specifica CEI-016 Bobina di minima tensione secondo specifica CEI-016 Bobina di sgancio a lancio di corrente 220 Vca Contatti ausiliari Contamanovre interruttore Relè a microprocessore funzioni 50/51/51N con display (conforme CEI 0-16 ) N 2 trasformatori di corrente ( conforme CEI 0-16 ) toroidali da cavo 12

13 N 1 toroide ( conforme CEI 0-16 ) N 3 trasformatori voltmetrici sul tetto per protezione 59N ( conformi CEI 0-16 ) Motoriduttore caricamolle con dispositivo di protezione Bobina di chiusura Cassonetto di bassa tensione con protezione e morsettiere ausiliarie Spia di segnalazione stato interruttore aperto Spia di segnalazione stato interruttore chiuso Soccorritore con batterie con 2 ore di autonomia ai circuiti ausiliari di segnalazione, secondo CEI-016 Circuito di allarme per avaria batterie con possibilità di riporto a distanza Scomparto Sezionatore con fusibili ausiliari Carpenteria con dimensioni indicative mm L500xH1950xP975, contenente: un sezionatore sottocarico con portafusibili con sgancio simultaneo al fondersi di un solo fusibile; un sezionatore di messa a terra interbloccato con dispositivo bloccochiave e bloccoporta; barrature di collegamento scomparti Trasformatore di potenza TIPO RESINA - RAFFREDDAMENTO AN - POTENZA NOMINALE SERVIZIO CONTINUATIVO 630 kva FREQUENZA NOMINALE 50 Hz RAPPORTO DI TRASFORMAZIONE A VUOTO 0,4/15 kv COMMUTAZIONE ± 2 x 2,5 % GRUPPO Dyn11 - E allestito con i seguenti accessori: centralina termometrica di protezione occhielli di fissaggio per il trasporto golfari per il sollevamento 4 ruote piane orientabili nelle 2 direzioni principali porta targa e targa delle caratteristiche morsetto per la messa a terra 3.7. Quadro BT di controllo e potenza Il quadro di automazione e controllo è composto indicativamente da 2 armadi normalizzati con accessibilità anteriore ed eventualmente posteriore, costruito in lamiera pressopiegata sp /10 verniciato con polveri epossidiche colore grigio RAL Dimensioni quadro indicative: armadi da L=800 mm, H=2.000 mm, P=800 mm, IP55. L architettura dei quadri potrà subire variazioni con uno studio più approfondito del progetto. Contiene: interruttori di protezione linee ausiliari; n. 1 interruttore di protezione generatore; 13

14 n. 1 relè di interfaccia; n. 1 analizzatore energia; n.1 contatori per l energia prodotta tarato UTF e con certificato MID; n.1 contatore per l energia autoconsumata (esente UTF) tarato UTF e con certificato MID; n. 1 pannello operatore touch-screen; n. 1 PLC SIEMENS S7 / VIPA; n. 1 gruppo batterie tampone; n. 1 modem; morsettiere. Telecontrollo Il pannello operatore è dotato di software e hardware per il telecontrollo. Questo consente, tramite modem, l interfacciamento con la rete telefonica. E così possibile il controllo remoto del sito (tutte le grandezze visibili sul pannello operatore della centrale possono essere visualizzate a distanza). Teleallarme Questa funzione permette l invio di messaggi SMS su alcuni numeri di telefono predefiniti e comprende: la visualizzazione sul pannello operatore dello stato degli allarmi; modem GSM per invio SMS di segnalazione. 14