cabtrasf_esercit1 1/16 ESERCITAZIONI DI IMPIANTI ELETTRICI

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1 cabtrasf_esercit1 1/16 ESERCITAZIONI DI IMPIANTI ELETTRICI PROGETTO DI MASSIMA DI UNA CABINA DI TRASFORMAZIONE Si deve realizzare l impianto elettrico di un medio insediamento industriale costituito da un edificio ad uso direzione e uffici, un capannone destinato a magazzino merci in arrivo (G) e prodotto finito (H) e 5 reparti di lavorazione, A, B, C, D, E, ciascuno dotato di un proprio (sotto)quadro alimentato dal quadro generale dislocato in cabina. La distribuzione in bassa tensione che si intende realizzare è messa in evidenza nello schema a blocchi: cabina Quadro generale Linea in cavo Uffici Magazzino G H Reparto A Reparto B Reparto C Reparto D Reparto E Quadro elettrico di reparto La potenza installata è stata così valutata : Uffici e magazzini: uffici P U = 15 kw; L = 25 m magazzino G P G = 25 kw; L = 30 m magazzino H P H = 30 kw; L = 40 m illuminazione esterna P ie = 20 kw; ausiliari P a = 25 kw; Reparto A P A = 78 kw; L = 70 m Reparto B P B = 52 kw; L = 80 m Reparto C P C = 70 kw; L = 90 m Reparto D P D = 95 kw; L = 50 m Reparto E P E = 62 kw; L = 35 m ed è ripartita su tre trasformatori MT/BT TR1, TR2, e TR3 nel seguente nodo: TR1 : TR2 : TR3 : reparti C, D reparti A, B, E uffici e magazzini, illuminazione esterna, servizi notturni e ausiliari

2 cabtrasf_esercit1 2/16 Prescrizioni funzionali particolari: E previsto che i tre trasformatori non debbano mai lavorare in parallelo; Poiché i carichi dei reparti C e D sono ritenuti essenziali e vitali, è prevista anche la loro alimentazione di emergenza mediante un gruppo elettrogeno. Inoltre è previsto che in caso di avaria del trasformatore TR1 il trasformatore TR2 rimasto in funzione dovrà assumere anche i carichi essenziali C e D al fine di garantirne la continuità di servizio. Le caratteristiche generali della rete MT: Le caratteristiche generali della rete MT sono: Corrente alternata trifase fornita da linea in cavo ad anello con dispositivo entra esci Tensione nominale 20 kv Tensione di riferimento per l isolamento 24 kv Corrente di corto circuito a monte dei trasformatori: Icc = 25 ka Il contratto stipulato tra l utente e l ente erogatore prevede un fattore di potenza medio mensile pari a 0,9. Non sono previsti futuri ampliamenti. Si richiede di: 1. determinare la potenza contrattuale 2. determinare la potenza apparente nominale di ciascuno dei tre trasformatori tenendo conto della ripartizione della potenza e delle condizioni di funzionamento ipotizzate 3. disegnare lo schema unifilare della cabina 4. descrivere la funzione e i criteri di scelta di tutti i componenti presenti negli schemi 5. determinare le correnti nominali e il potere di interruzione di tutti i dispositivi di protezione delle linee partenti dalle sbarre del quadro generale Risoluzione: determinazione della potenza contrattuale la potenza contrattuale deve essere almeno pari alla massima potenza attiva assorbita dell impianto P cont = P U + P G + P H + P ie + P a + P A + P B + P C + P D + P E = = = 472 kw determinazione della potenza nominale dei trasformatori TR1 Il trasformatore TR1 dovrà essere dimensionato per una potenza attiva complessiva P1 = PC + PD = = 165 kw. Ipotizzando, come previsto dal contratto, un fattore di potenza medio 0,9 si ottiene una potenza nominale S1 = 165 / 0,9 = 183 kva La scelta cade pertanto su un trasformatore di potenza nominale 250 kva,

3 cabtrasf_esercit1 3/16 TR2 poiché è previsto che in caso di avaria del trasformatore TR1 il trasformatore TR2 dovrà prenderne il carico è evidente che il trasformatore dovrà avere la capacità di alimentare contemporaneamente i carichi A, B, C, D, E. Ipotizzando, come previsto dal contratto, un fattore di potenza medio 0,9 si ottiene una potenza nominale S 2 = ( P A + P B + P C + P D + P E ) / 0,9 = 357 / 0,9 = 397 kva La scelta cade pertanto su un trasformatore di potenza nominale 400 kva, TR3 Per il trasformatore TR3 avremo invece S 3 = (P U + P G + P H + P ie + P a ) / 0,9 = 115 / 0,9 = 127 kva Risulta ovvio pertanto scegliere un trasformatore di potenza nominale 160 kva Risultano così definite le caratteristiche principali dei trasformatori MT/BT. Scelta dei trasformatori. Caratteristiche dei trasformatori TR1 Tasformatore trifase a secco, inglobato in resina, raffreddamento naturale ( AN), serie TRIHAL, Schneider Electric ( v. Manuale Hoepli di Elettrotecnica e Automazione, pag X-199) Potenza nominale, S 1 = 250 kva Tensione di isolamento V M = 24 kv Tensione primaria nominale V 1N = 20 kv Tensione nominale V 2N = 400 V Collegamento DYn ; il centro stella collegato a terra Perdite nominali per effetto Joule P jn = 1,5 % Sn = 3750 W ( chiamate anche P CC ) Tensione di corto circuito V CC % = 6% TR2 Tasformatore trifase a secco, inglobato in resina, raffreddamento naturale ( AN), serie TRIHAL, Schneider Electric ( Manuale Hoepli di Elettrotecnica e Automazione, pag X-199): Potenza nominale, S 2 = 400 kva Tensione di isolamento V M = 24 kv Tensione primaria nominale V 1N = 20 kv Tensione nominale V 2N = 400 V Collegamento DYn ; il centro stella collegato a terra Perdite nominali per effetto Joule P jn = 1,5 % Sn = 5000 W ( chiamate anche P CC ) Tensione di corto circuito V CC % = 6%

4 cabtrasf_esercit1 4/16 TR3 Tasformatore trifase a secco, inglobato in resina, raffreddamento naturale ( AN), serie TRIHAL, Schneider Electric ( Manuale Hoepli di Elettrotecnica e Automazione, pag X-199): Potenza nominale, S 1N = S 2N = 160 kva Tensione di isolamento V M = 24 kv Tensione primaria nominale V 1N = 20 kv Tensione nominale V 2N = 400 V Collegamento DYn ; il centro stella collegato a terra Perdite nominali per effetto Joule P jn = 1,5 % Sn = 2400 W ( anche P CC ) Tensione di corto circuito V CC % = 6% Schema a blocchi dell impianto Consegna e misura Trasformazione MT/BT 1 Trasformazione MT/BT 2 Trasformazione MT/BT 3 QG 1 QG 2 QG 3 REP C REP D REP A REP B REP E Uffici MAG H MAG G AUS IL. EST

5 cabtrasf_esercit1 5/16 Schema unifilare dell impianto Arrivo linea MT A Arrivo linea MT B sezione misura TA kwh kvarh TV Gruppo di misura Sezione MT utente Sbarre MT QS1 FU1 QS2 FU2 QS3 FU3 Gruppo elettrogeno 20 kv 400 V ST1 ST2 ST3 TR1 250 kva TR2 400 kva TR3 160 kva G 20 kv 400 V 20 kv 400 V Sezione BT Q4 S BT1 M1 Q1 M2 Q2 S BT2 Q3 M3 S BT3 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 REP C REP D REP A REP B REP E UFF M G M H I E AU RISERVA 70 kw 95 kw 78 kw 52 kw 62 kw 15 kw 25 kw 30 kw 20 kw 25 kw Schema di principio dell impianto di cabina

6 cabtrasf_esercit1 6/16 Calcolo delle grandezze caratteristiche dei trasformatori: TR1: Corrente nominale primaria: S N 250 *10 3 I 1N = = = 7,2 A 1,73 V 1N 1,73 * 20 *10 3 Corrente nominale S N 250 *10 3 I 2N = = = 361 A 1,73 V 2N 1,73 * 0,4 *10 3 La conoscenza della corrente nominale primaria e della corrente nominale è necessaria per poter scegliere le protezioni e monte e a valle dei trasformatori, e la sezione dei conduttori di collegamento ai quadri Resistenza equivalente Impedenza equivalente P CC 3,75*10 3 R 2eq = = = 0,0096 Ώ = 9,6 mώ 3 I 2 2N 3 * V 2cc 6% di 400 Z 2eq = = = 0,038 Ώ = 38 mώ 1,73 I 2N 1,73 * 361 Reattanza equivalente X 2eq = Z 2eq 2 - R2eq 2 = 36,7 mώ La conoscenza dell impedenza equivalente è necessaria per poter calcolare la corrente presunta di corto circuito a valle dei trasformatori e scegliere le protezioni con il potere di interruzione idoneo. Per poter calcolare la corrente presunta di corto circuito a valle dei trasformatori, a rigore, è necessario conoscere la reattanza della rete a monte dei trasformatori riportata al secondario, X 2R. Siccome si tratta di elementi della rete ENEL non è semplice conoscere questa grandezza. A questo proposito però l ENEL fornisce un dato, la potenza apparente di corto circuito Scc ( o anche Acc ) che permette di calcolare la reattanza X 2R. Un valore attendibile di Acc è 500 MVA Tuttavia, per un calcolo di massima, possiamo supporre in prima approssimazione, X 2R trascurabile rispetto X 2eq e allora si può calcolare la corrente presunta di corto circuito a valle dei trasformatori con la semplice relazione: V 20 I CCBT = 1,73 * Z 2eq

7 cabtrasf_esercit1 7/16 TR2: Corrente nominale primaria: S N 400 *10 3 I 1N = = = 11,6 A 1,73 V 1N 1,73 * 20 *10 3 Corrente nominale S N 400 *10 3 I 2N = = = 578 A 1,73 V 2N 1,73 * 0,4 *10 3 Resistenza equivalente P CC 5 *10 3 R 2eq = = = 0,005 Ώ = 5 mώ 3 I 2 2N 3 * Impedenza equivalente V 2cc 6% di 400 Z 2eq = = = 0,024 Ώ = 24 mώ 1,73 I 2N 1,73 * 578 Reattanza equivalente X 2eq = Z 2eq 2 - R2eq 2 = 23,5 mώ TR3: Allo stesso modo possiamo ragionare per il trasformatore TR3, di cui riportiamo nuovamente i calcoli: Corrente nominale primaria: S N 160 *10 3 I 1N = = = 4,6 A 1,73 V 1N 1,73 * 20 *10 3 Corrente nominale S N 160 *10 3 I 2N = = = 231 A 1,73 V 2N 1,73 * 0,4 *10 3 Resistenza equivalente P CC 2,4 *10 3 R 2eq = = = 0,015 Ώ = 15 mώ 3 I 2 2N 3 * 231 2

8 cabtrasf_esercit1 8/16 Impedenza equivalente V 2cc 6% di 400 Z 2eq = = = 0,060 Ώ = 60 mώ 1,73 I 2N 1,73 * 231 Reattanza equivalente X 2eq = Z 2eq 2 - R2eq 2 = 58 mώ Calcolo delle correnti presunte di corto circuito a monte dei trasformatori Scc 500 * 10 6 I CCMT = = = 12 ka 1,73 * V M 1,73 * 24 * 10 3 (V M è la tensione massima che potrebbe essere fornita dalla rete MT) Il valore è valido sia per TR1, che per TR2 che per TR3. SCELTA DELLE PROTEZIONI LATO MT QS1 : sezionatore sotto carico, 3 poli, tensione nominale 20 kv, tensione di isolamento 24 kv, corrente (termica) nominale 400 A ( il minimo valore della corrente nominale dei sezionatori commerciali ). Si adotta sezionatore sotto carico ABB Sace tipo SRNI ( Manuale Hoepli di Elettrotecnica e Automazione, pag.x-109 ) FU1 : i fusibili devono essere caratterizzati da: corrente nominale > 7,2 A, potere di interruzione Pdi > 12 ka, tensione nominale V N = 20 kv, tensione di isolamento V M = 24 kv. Si adotta un fusibile avente I N = 16 A QS2 : come QS1 FU2 : i fusibili devono essere caratterizzati da: corrente nominale >11,2 A, potere di interruzione Pdi > 12 ka, tensione nominale V N = 20 kv, tensione di isolamento V M = 24 kv. Si adotta un fusibile avente I N = 25 A QS3 : come QS1 FU3: i fusibili devono essere caratterizzati da: corrente nominale > 4,6 A, potere di interruzione Pdi > 12 ka, tensione nominale V N = 20 kv, tensione di isolamento V M = 24 kv. Si adotta un fusibile avente I N = 10 A

9 cabtrasf_esercit1 9/16 SCELTA DELLE PROTEZIONI LATO BT Determiniamo innanzi tutto le correnti di corto circuito presunte che possono instaurarsi a valle dei trasformatori, con la relazione già vista I CCBT = V 20 1,73 * Z 2eq Avremo perciò a valle del trasformatore TR1 da 250 kva ( Z 2eq = 38 mώ) I CC1BT = 400 1,73 * 38 * 10-3 = 6084 A = 6.1 ka a valle dei trasformatori TR2 da 400 kva ( Z 2eq = 24 mώ) I CC2BT = 400 = 9634 A = 9,64 ka 1,73 * 24 * 10-3 e a valle dei trasformatori TR3 da 160 kva ( Z 2eq = 60 mώ) I CC3BT = 400 = 3850 A = 3,85 ka 1,73 * 60 * 10-3 Interruttore automatico Q1( a valle del trasformatore TR1 ) Essendo la corrente nominale del trasformatore scelto pari a I 2N = 361 A si può utilizzare un interruttore magneto-termico avente tensione nominale V N = 400 V, I N > 361 A, Pdi >6,1 ka, con corrente termica regolabile, (come prescrivono le norme CEI per gli interruttori automatici ad uso industriale). Si sceglie un interruttore BT magneto-termico scatolato, in aria, ABB Sace, serie Isomax, tipo S5 ( Manuale Hoepli di Elettrotecnica e Automazione, pag.x-112 ) con caratteristiche: V N = 400 V, 3P+N, I N = 400 A, Pdi limite 40 ka. Relè termico regolabile tra 280 e 400 A, tarato sul 361 A; Relè magnetico regolato sul valore della corrente Im = 5-10 I N ; Interruttore automatico Q2( a valle del trasformatore TR2 ) Essendo la corrente nominale del trasformatore scelto pari a I 2N = 578 A si può utilizzare un interruttore magneto-termico avente tensione nominale V N = 400 V, I N > 578 A, Pdi >9,6 ka, con corrente termica regolabile. Si sceglie un interruttore BT magneto-termico scatolato, in aria, ABB Sace, serie Isomax, tipo S6 ( Manuale Hoepli di Elettrotecnica e Automazione, pag.x-112 ) con caratteristiche: V N = 400 V, 3P+N, I N = 630 A, Pdi limite 40 ka. Relè termico regolabile fino a 630 A, tarato sul 578 A; Relè magnetico regolato sul valore della corrente Im = 5-10 I N ;

10 cabtrasf_esercit1 10/16 Interruttore automatico Q3( a valle del trasformatore TR3 ) Essendo la corrente nominale del trasformatore scelto pari a I 2N = 231 A si può utilizzare un interruttore magneto-termico avente tensione nominale V N = 400 V, I N > 231 A, Pdi >4 ka, con corrente termica regolabile. Si sceglie un interruttore BT magneto-termico scatolato, in aria, ABB Sace, serie Isomax, tipo S3 ( Manuale Hoepli di Elettrotecnica e Automazione, pag.x-112 ) con caratteristiche: V N = 400 V, 3P+N, I N = 250 A, Pdi limite 35 ka. Relè termico regolabile fino a 250 A, tarato sul valore 231 A; Relè magnetico regolato sul valore della corrente Im = 5-10 I N ; Dimensionamento delle condutture di collegamento ( montanti ) tra i trasformatori e le apparecchiature di manovra e protezione: Montante M1 La conduttura va dimensionata in base alla corrente d impiego I 1B ( che in questo caso coincide con la corrente nominale del trasformatore). Poichè I 1B = 361 A La conduttura deve presentare una portata, normalmente indicata con I Z, tale che e dunque I Z > I 1B I Z > 361 A Si adotta la soluzione di sbarre di rame di sezione rettangolare. Ammettendo in via prudenziale una densità di corrente J = 1,5 A / mm 2 si ottiene una sezione minima S 1 = 361 / 1,5 = 240 mm 2 Si può adottare una sbarra di rame nudo, 50 x 5 mm2. Il neutro potrà avere una sezione metà della sezione di fase. Montante M2 Corrente d impiego Portata della conduttura I 2B = 578 A I Z > 578 A Densità di corrente di progetto J = 1,5 A / mm 2 Sezione della conduttura S 1 = 578 / 1,5 = 386 mm 2 Si può adottare una sbarra di rame nudo, 80 x 5 mm 2.

11 cabtrasf_esercit1 11/16 Al posto di un unica sbarra si possono usare anche due sbarre in parallelo ( per fase ) di sezione più piccola, es. 40 x x 5, sufficientemente distanziate in modo da favorirne il raffreddamento fase 1 fase 2 fase 3 neutro Il neutro potrà avere una sezione metà della sezione di fase. Montante M3 Il procedimento è identico.: Corrente d impiego Portata della conduttura I 2B = 231 A I Z > 231 A Densità di corrente di progetto J = 1,5 A / mm 2 Sezione della conduttura S 1 = 231 / 1,5 = 154 mm 2 Si può adottare la soluzione di due sbarre di sezione rettangolare in parallelo, 30x3 + 30x3 mm 2. N.B. In alternativa alle sbarre nude di rame è possibile usare anche cavi unipolari, isolati in PVC, o EPR, o XLPE, disposti su passerelle, eventualmente con più cavi in parallelo per fase nel caso di correnti di notevole intensità. Il neutro potrà avere una sezione non meno della metà di quella delle fasi. Dimensionamento degli interruttori delle linee partenti dal quadro, e delle condutture. ( interruttori da Q5 a Q16 ) Per comodità riportiamo lo specchietto riassuntivo della ripartizione della potenza dei carichi principali e la lunghezza delle linee di collegamento tra il quadro generale di cabina e i vari reparti ove sono collocati i sottoquadri. Uffici e magazzini: uffici P U = 15 kw; L = 25 m magazzino G P G = 25 kw; L = 30 m magazzino H P H = 30 kw; L = 40 m Reparto A P A = 78 kw; L = 70 m Reparto B P B = 52 kw; L = 80 m Reparto C P C = 70 kw; L = 90 m Reparto D P D = 95 kw; L = 50 m Reparto E P E = 62 kw; L = 35 m

12 cabtrasf_esercit1 12/16 Dimensionamento delle condutture partenti dal quadro generale Per la scelta dei cavi si ipotizza in tutti i casi la seguente soluzione ( per fase ) : cavo in rame unipolare in EPR ( materiale elastomerico, con temperatura di esercizio massima 90 C) interrato, entro tubi protettivi, alla profondità di 1 m; temperatura di progetto del terreno 30 C; Le norme CEI UNEL riportano i criteri di determinazione della portata sintetizzati dalla relazione ( Manuale Hoepli di Elettrotecnica e Automazione, pag X ) Portata di un cavo interrato I Z = I 0 k 1 k 2 k 3 k 4 dove I 0 è la portata del cavo in condizioni standard di riferimento ( temperatura del terreno 20 C, un solo cavo unipolare entro il tubo, profondità di posa 0,8 m, resistività termica del terreno 1,5 K*m/W). I valori di I 0 sono riportati in tabelle redatte in conformità con le norme CEI ( Vedi tab X.4.29 del Manuale Hoepli di Elettrotecnica e Automazione, pag X-68); k 1 è il fattore di correzione per temperature del terreno diverse da 20 C. Se la temperatura del terreno è > 20 C si avrà k 1 <1 e viceversa; k 2 è il fattore di correzione che tiene conto del numero di cavi unipolari posati entro lo stesso tubo e della loro distanza; esso assume valore 1 se nel tubo è presente un solo cavo; all aumentare del numero dei cavi e al diminuire della loro distanza questo coefficiente k 2 assume valori via via più piccoli di 1; k 3 è il fattore di correzione che tiene conto della effettiva profondità di posa; per profondità superiori a 0,8 m si avrà k 3 < 1 e viceversa ; k 4 è il fattore di correzione che tiene conto della effettiva resistività termica del terreno cioè dell attitudine del terreno a disperdere il calore sviluppato dal cavo. Una resistività del terreno maggiore di 1,5 K*m/W comporta un coefficiente k 4 < 1 e viceversa. I valori dei fattori di correzione k 1, k 2, k 3, k 4 sono riportati in apposite tabelle ( Manuale Hoepli di Elettrotecnica e Automazione, pag X-70-71) Si riporta l esempio di calcolo della conduttura di alimentazione del reparto C Reparto C P C = 70 kw; L = 90 m La corrente d impiego, supposto un cosφ = 0,9 risulta essere Pc 70 * 10 3 I BC = = = 112 A 1,73 * Vu * cosφ 1,73 *400 * 0,9

13 cabtrasf_esercit1 13/16 Adottiamo un cavo unipolare di sezione 35 mm 2. Per esso si ha I 0 = 148 A. Si valutano ora i fattori di correzione: k 1 = 0,83 ( temperatura del terreno 30 C ) k 2 = 0,75 ( tre cavi a contatto), k 3 = 0,98 ( profondità di posa = 1 m ), k 4 = 1 ( resistività termica standard ) la portata del cavo da 35 mm2, ridotta con i fattori di correzione, risulta dunque: I Z = I 0 k 1 k 2 k 3 k 4 = 148*0,83*0,75*0,98*1 = = 90,3 A la sezione è insufficiente Adottando invece una sezione da 50 mm 2 ( I 0 = 182 A )si ha I Z = 182*0,83*0,75*0,98*1 = 111 A sezione insufficiente Adottando invece una sezione da 70 mm 2 ( I 0 = 222 A )si ha I Z = 222*0,83*0,75*0,98*1 = 135 A la sezione da 70 mm 2 è sufficiente Verifica della caduta di tensione sul cavo di sezione 70 mm 2. Non è sufficiente dimensionare il cavo solo in base alla portata, è necessario verificare che la caduta di tensione ( c.d.t. ) V sia inferiore al valore massimo consentito dalle norme CEI: V% < 4% Più precisamente le norme CEI 64-8 raccomandano che la caduta di tensione tra l origine dell impianto utilizzatore e qualunque apparecchio utilizzatore non sia superiore al 4% della tensione nominale dell impianto Vediamo i due criteri di verifica che normalmente vengono usati 1 criterio : metodo della caduta di tensione unitaria La caduta di tensione viene calcolata con sufficiente approssimazione con l espressione V = u * I * L 1000 dove V u è la caduta di tensione in Volt è la caduta di tensione unitaria ( esprime i mv di caduta di tensione per ogni Ampere di corrente nella linea e per ogni metro di lunghezza; è espressa in mv / A m.

14 cabtrasf_esercit1 14/16 Il valore di u è riportato in tabelle redatte in accordo con le norme CEI ( Manuale Hoepli di Elettrotecnica e Automazione, pag X-77) L è la lunghezza della linea in metri I è la corrente d impiego del cavo, in A Applichiamo questa relazione al caso nostro, dove: I = 112 A, L = 90 m, u = ( v. Manuale Hoepli X-77) = (0, ,555) / 2 = 0,562 mv / A m. Si ottiene V = 0,562 * 112 * = 5,7 V In valore percentuale 5,7 V% = 100 = 1,43% criterio : metodo della caduta di tensione ammissibile ( vedi Manuale Hoepli X-76) V = 3 * I * ( R C cosφ + X C senφ) dove I è la corrente effettiva nel cavo in Ampere R C è la resistenza del cavo, X C è la reattanza del cavo cosφ e senφ sono il coseno e il seno dell angolo di sfasamento del carico La resistenza R C del cavo si determina con la relazione R C = ρ L S Dove L è la lunghezza della linea in metri S è la sezione della linea in mm 2 ρ è la resistività del materiale ( rame ) valutata alla massima temperatura di funzionamento della linea, 70 C per isolante PVC e 90 C per isolante EPR o altro isolante elastomerico ρ 70 = 0,0213 Ώ mm 2 / m ρ 90 = 0,0227 Ώ mm 2 / m Per quanto riguarda la reattanza X C del cavo il criterio consigliato è quello di considerare una reattanza chilometrica ( reattanza di un tratto di cavo o linea lungo 1 km )

15 cabtrasf_esercit1 15/16 x 1 = 0,4 Ώ / km per linee aeree x 1 = 0,1 Ώ / km per linee in cavo per cui la reattanza del cavo per la lunghezza effettiva sarà : X C = 0,1 * L ( in km ) Applichiamo questo criterio al nostro caso.i dati sono: I = 112 A L = 90 m = 0,09 km S = 70 mm 2 ρ 90 = 0,0227 Ώ mm 2 / m cosφ = 0,9 senφ = 0,44 Calcoliamo prima la resistenza del cavo ρ L 0,0227 * 90 R C = = = 0,0292 Ώ S 70 Poi la reattanza X C = 0,1 * 0,09 = 0,009 Ώ Sostituendo nell espressione della caduta di tensione V = 3 * I * ( R C cosφ + X C senφ) V = 3 * 112 * ( 0,0292 * 0,9 + 0,009 * 0,44 ) = 1,73 * 112 * * 0,03 = 5,86 V Questo valore è abbastanza prossimo a quello ottenuto con il primo metodo Con identico ragionamento si procede al dimensionamento e alla verifica delle altre condutture. Dimensionamento dell interruttore di protezione della linea di alimentazione del reparto C ( interruttore Q5 ) Il dimensionamento si esegue come gia visto per gli interruttori Q1, Q2 e Q3, con la differenza che ora bisogna verificare che l interruttore senta il corto circuito in fondo alla linea. In altre parole occorre essere certi che la più piccola possibile corrente di corto circuito venga percepita come tale, provocando l intervento istantaneo del relè magnetico. In caso contrario il corto circuito nel punto più lontano potrebbe non essere rilevato, con le gravi prevedibili conseguenze per l impianto.

16 cabtrasf_esercit1 16/16 Occorre verificare pertanto che l eventuale corrente minima di corto circuito in fondo alla linea ( corrente minima di corto circuito ) risulti superiore al massimo valore di taratura del relè magnetico ( 10 * I N ). Occorre calcolare perciò l impedenza equivalente trasformatore TR1 + cavo linea C in fondo alla linea del reparto C: Abbiamo già trovato, per il trasformatore TR1 R 2eq = 0,0096 Ώ X 2eq = 0,037 Ώ E per il cavo della linea C Rc = 0,0292 Ώ Xc = 0,009 Ώ Calcoliamo la resistenza e la reattanza complessiva R2t = 0,0096+0,0292 = 0,0388 Ώ X2t = 0,037+0,009 = 0,046 Ώ L impedenza equivalente complessiva in fondo alla linea C sarà dunque: Z2t = 0, ,046 2 = 0,06 Ώ La corrente minima di corto circuito sarà allora: V I CCmin = = = 3853 A 1,73 * Z2t 1,73 * 0,06 Possiamo scegliere l interruttore Q5: Essendo la corrente di ipiego pari a I BC = 112 A si può utilizzare un interruttore magneto-termico avente tensione nominale V N = 400 V, I N > 112 A, Pdi >6,1 ka, con corrente termica regolabile. Si sceglie un interruttore BT magneto-termico scatolato, in aria, ABB Sace, serie Isomax, tipo S1 ( Manuale Hoepli di Elettrotecnica e Automazione, pag.x-112 ) con caratteristiche: V N = 400 V, 3P+N, I N = 125 A, Pdi limite 16 ka. Relè termico regolabile fino a 125 A, tarato sul 112 A; Relè magnetico regolato sul valore della corrente Im = 5-10 I N ; Anche con una taratura del relè magnetico sul valore 10 * I N = 1120 A è assicurata la protezione contro il corto circuito per tutta la lunghezza del cavo. Con ragionamento analogo si possono dimensionare gli interruttori delle altre linee partenti dai tre quadri generali.