VIII IMPIANTI ELETTRICI

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2 INDICE SOMMARIO Capitolo 1 Note introduttive agli impianti elettrici... pag Cenni storici e definizioni » Importanza del vettore elettrico.....» Evoluzione concettuale dell impianto elettrico....» Struttura del sistema elettrico italiano » Caratteristiche dei carichi elettrici...» Premessa » Richiesta o domanda ( demand ) di carico (o potenza richiesta) » Curva di durata del carico ( load-duration curve )....» Fattore di utilizzazione della potenza installata ( utilization factor )....» Fattore di carico ( load factor ) (medio) » Fattore di contemporaneità ( coincidence factor ).....» Fattore di perdita ( loss factor ) » Previsione dei fabbisogni di potenza » Prospettive per l impiantistica elettrica......» 19 Approfondimento 1 - Struttura delle reti elettriche....» 20 Riferimenti bibliografici....» 23 Capitolo 2 Le linee elettriche aeree...» Generalità: costituzione di una linea elettrica aerea.....» I conduttori delle linee elettriche aeree......» I sostegni per linee aeree....» Gli isolatori nelle linee elettriche aeree......» Le fondazioni per i sostegni......» Le costanti chilometriche della linea....» L effetto corona e i conduttori a fascio......» Calcolo della resistenza chilometrica r....» Calcolo dell induttanza chilometrica longitudinale L....» Coefficiente di autoinduzione attribuibile al conduttore in una linea monofase» Coefficienti fittizi di autoinduzione di un conduttore in una linea ad n fili paralleli » Coefficiente di autoinduzione in una linea trifase con struttura simmetrica» I coefficienti di auto e mutua induzione in una linea a tre conduttori paralleli disposti su un piano......» L induttanza di esercizio di una linea trifase dissimmetrica con trasposizione delle fasi......» Linea a due terne in parallelo.....» Linee con conduttori a fascio ( bundled conductors) » Le capacità parziali e la capacità di esercizio....» Le capacità parziali » Le capacità oblique e la capacità di esercizio.....» Esempi di calcolo » Esempio di una linea di MT (20 kv) senza funi di guardia....» Esempio di una linea di AT (220 kv) con una fune di guardia» La capacità di esercizio delle linee trasposte; il calcolo approssimato per linee di MT non trasposte » Calcolo della conduttanza chilometrica trasversale g....» Perdite per dispersione negli isolatori » La modellizzazione delle linee aeree di MT e BT » 51

3 VIII IMPIANTI ELETTRICI Approfondimento 1 - La portata delle linee aeree costituite da corde (conduttori nudi).... pag. 52 Approfondimento 2 - Introduzione al calcolo multiconduttore per sistemi dissimmetrici....» 54 Riferimenti bibliografici....» 58 Capitolo 3 Gli isolatori....» Considerazioni introduttive » Caratteristiche elettriche degli isolatori » Caratteristiche meccaniche e chimiche degli isolatori....» Sollecitazioni elettriche.....» Sollecitazioni meccaniche.....» Prove e norme sugli isolatori......» La ripartizione della tensione in una catena di isolatori a sospensione....» Tipi di isolatori.....» Isolatori rigidi (a perno)......» Isolatori Hewlett » Isolatori a cappa e perno (nel gergo elettrico ca-perno ) » Isolatori a bastone » Isolatori compositi » Isolatori portanti » Isolatori passanti » Isolatori passanti a condensatore.....» 76 Approfondimento 1 - Le linee compatte....» 78 Approfondimento 2 - Interventi di manutenzione su linee aeree....» 82 Riferimenti bibliografici....» 83 Capitolo 4 Le linee elettriche in cavo....» Introduzione....» Struttura di un cavo monopolare a campo radiale » Struttura di un cavo tripolare.....» Modalità di posa dei cavi.....» Livelli di tensione e designazione delle condutture in cavo....» Calcolo delle costanti primarie delle condutture in cavo....» Calcolo della resistenza chilometrica longitudinale r » Calcolo dell induttanza d esercizio L e....» Calcolo della capacità d esercizio c e....» Calcolo della conduttanza trasversale g......» Problemi relativi all esercizio di linee in cavo in corrente alternata.....» L effetto Ferranti e l energizzazione di condutture in cavo » I regimi termici nei cavi....» Il regime continuo (la portata o ampacity di un cavo).....» Il regime adiabatico conseguente al guasto di un cavo.....» Criteri di dimensionamento delle linee in cavo....» 112 Approfondimento 1 - Gli elettrodotti blindati o gas insulated lines (GIL)....» 113 Approfondimento 2 - Il rapporto tra la resistenza in corrente alternata e quella in corrente continua r ca /r cc...» 120 Approfondimento 3 - Cenni al calcolo dell ampacity secondo la norma IEC » 122 Riferimenti bibliografici....» 123 Capitolo 5 Dimensionamento delle condutture elettriche...» Generalità....» La resistività elettrica del conduttore di fase....» Criteri di progetto e di verifica....» Metodi approssimati.....» Linea (tratta) alimentata da una sola estremità, detta linea a sbalzo in c.c.» Linea (tratta) alimentata alle due estremità in c.c. con tensioni uguali...» Linea (tratta) alimentata alle due estremità in c.c. con tensioni diverse..» Rete diramata alimentata ad una estremità in c.c » Reti magliate....» Calcolo delle cadute di tensione in una linea in corrente alternata....» Considerazioni sulla caduta industriale di tensione per linee trifase in c.a......» Dimensionamento di una linea (tratta) a sbalzo in c.a.....» 140

4 INDICE SOMMARIO IX 5.10 Dimensionamento di una linea (tratta) in c.a. alimentata da due estremità.... pag Dimensionamento di una linea diramata in c.a.....» 144 Riferimenti bibliografici....» 144 Capitolo 6 I trasformatori di potenza nei sistemi elettrici per l energia...» Introduzione....» Identificazione dei trasformatori di potenza....» Identificazione dei parametri dei trasformatori mediante misure....» Prova in corto circuito » Prova a vuoto......» Circuito equivalente del trasformatore......» Le perdite nei trasformatori e il rendimento....» Classificazione dei trasformatori in base ai collegamenti interni....» Classificazione dei trasformatori in base al modo di raffreddamento....» Principali tipologie costruttive dei trasformatori » Trasformatori in olio » Trasformatori a secco » Classificazione dei trasformatori a secco in relazione all ambiente e all ipotesi di incendio » Controlli da effettuare su trasformatori inglobati in resina.....» La corrente di inserzione dei trasformatori.....» Le protezioni dei trasformatori....» Il funzionamento in parallelo dei trasformatori....» Analisi delle condizioni di parallelo » Analisi dello scostamento dalla condizione ideale di parallelo nel caso di diverse tensioni di corto circuito » Analisi dello scostamento dalla condizione ideale di parallelo nel caso di trasformatori con diverso rapporto di trasformazione » Rendimento dei trasformatori....» Trasformatori d isolamento......» 172 Approfondimento 1 - I trasformatori di misura....» 172 Riferimenti bibliografici....» 177 Capitolo 7 Il comportamento alle sequenze dei componenti la rete...» Nozioni sui componenti simmetrici inerenti ai sistemi elettrici per l energia....» Bipolo alla sequenza diretta......» Bipolo alla sequenza inversa.....» Bipolo alla sequenza omopolare o zero......» Matrici delle impedenze alle sequenze e alle fasi » Cenni del comportamento alle sequenze dei generatori sincroni.....» Cenni del comportamento alle sequenze dei motori asincroni.....» Comportamento alle sequenze dei trasformatori » Trasformatori senza collegamento al neutro, o senza neutro....» Trasformatori a flussi vincolati, con collegamento YNyn......» Trasformatori a flussi vincolati, con collegamento Yyn » Trasformatori a flussi vincolati, con collegamento Dyn » Trasformatori a flussi non vincolati » Valori delle impedenze dei trasformatori assunti a livello internazionale» Comportamento alle sequenze delle linee elettriche aeree....» Linea aerea trifase di alta e altissima tensione....» Linea aerea trifase di media tensione » Linea aerea trifase di bassa tensione con neutro » Comportamento alle sequenze delle linee elettriche in cavo » Cavi di BT dotati di neutro trascurando la presenza degli schermi metallici....» Cavi di MT e di AT, AAT in solid-bonding.....» 200 Riferimenti bibliografici....» 201 Capitolo 8 Guasti nelle reti trifase simmetriche....» Studio dei guasti nelle reti trifase simmetriche....» Corto circuito fra fase e terra (o neutro) o corto circuito monofase....» Corto circuito fra fase e terra (o neutro) o corto circuito monofase in presenza di tensione a vuoto non simmetrica.....» 205

5 X IMPIANTI ELETTRICI 8.3 Corto circuito fase-fase o bifase..... pag Corto circuito fase-fase-terra (o neutro) o bifase-monofase.....» Corto circuito trifase....» Corto circuiti non netti....» Corto circuito non netto monofase » Guasto bifase non netto......» Guasto bifase-monofase non netto » Carichi squilibrati » Interruzioni non simmetriche nelle reti trifase simmetriche.....» Interruzione di un conduttore di fase » Interruzione dei conduttori su due fasi......» La dinamica del corto circuito.....» Cenni agli aspetti normativi del calcolo delle correnti di corto circuito....» 225 Approfondimento 1 - Le impedenze alle sequenze della rete di alimentazione....» 228 Approfondimento 2 - Corrente di corto circuito trifase minima nel caso di più condutture in cavo in parallelo....» 228 Approfondimento 3 - La distribuzione nella rete di correnti di corto circuito....» 229 Riferimenti bibliografici....» 234 Capitolo 9 Lo stato del neutro nei sistemi trifase...» L importanza dello stato del neutro nei sistemi elettrici per l energia.....» Sovratensioni sostenute alla frequenza di esercizio dovute a corto circuito monofase» Lo stato del neutro dei grandi generatori sincroni » 241 Riferimenti bibliografici....» 242 Capitolo 10 Le protezioni per i sistemi elettrici di distribuzione...» Generalità sulle protezioni.....» Classificazione delle protezioni....» Una classica protezione ad azione diretta: il fusibile.....» Una classica protezione ad azione combinata: il relè magneto-termico.....» La protezione differenziale di macchina (generatori e trasformatori)....» Uso combinato di fusibili e interruttori automatici di tipo magneto-termico....» Protezione di una conduttura in cavo mediante fusibile e mediante protezione magneto-termica » La selettività delle protezioni......» La selettività amperometrica » La selettività cronometrica....» 257 Riferimenti bibliografici....» 258 Capitolo 11 Le cabine elettriche nei sistemi elettrici di distribuzione...» Classi d utenza, tipologia cabine, caratteristiche e schemi elettrici....» Cabina con un solo trasformatore » Cabina con due trasformatori di cui uno di riserva all altro » Cabina con due trasformatori che funzionano su sbarre separate del sistema di I categoria cioè sulla BT....» Cabina con due trasformatori che funzionano in parallelo sulla stessa sbarra....» Cabina alimentata da due linee in entra-esce su rete ad anello » Cabina alimentata da due linee alimentate da sorgenti diverse » Modalità costruttive delle cabine elettriche....» Cabine elettriche del distributore....» I posti di trasformazione su palo (P.T.P.).....» Blocchi e interblocchi.....» Tipi di blocchi » Applicazioni degli interblocchi » 269 Riferimenti bibliografici....» 270 Capitolo 12 La messa a terra...» Generalità....» Terra di protezione » 271

6 INDICE SOMMARIO XI Terra di funzionamento pag Terra di riferimento » Terra di schermo....» Terra per la protezione contro le fulminazioni (scariche atmosferiche)..» Costituzione di un impianto di messa a terra....» Grandezze caratteristiche.....» Determinazione delle grandezze elettriche....» Verifica di impianti esistenti......» Calcoli di progetto » La resistività del terreno » Vasca elettrolitica » Normativa tecnica....» Dimensionamento dell impianto di messa a terra » Dispersore » Conduttore di protezione » Conduttori equipotenziali » Conduttore di terra » Collettore (o nodo) principale di terra » Unicità dell impianto di terra.....» Sistemi di I a categoria non totalmente compresi nell area dell impianto di terra..» 289 Riferimenti bibliografici....» 291 Capitolo 13 Sistemi di distribuzione in bassa tensione...» Introduzione....» Sistema di distribuzione in bassa tensione di tipo TT....» Sicurezza elettrica nei sistemi TT » Protezione per messa a terra delle masse » Protezione per messa a terra delle masse e interruzione automatica del circuito guasto con dispositivi di massima corrente» Protezione per messa a terra delle masse e interruzione automatica del circuito guasto con dispositivi di massima corrente differenziale » Possibili situazioni critiche per la sicurezza nei sistemi TT.....» Il ruolo dei collegamenti equipotenziali nei sistemi TT......» Sintesi dei provvedimenti protettivi contro contatti indiretti nei sistemi di distribuzione di tipo TT » Ulteriori provvedimenti relativi ai sistemi TT » Sistemi di distribuzione in bassa tensione di tipo TN....» Sicurezza elettrica nei sistemi TN » Protezione per messa a terra delle masse e dispositivo di massima corrente....» Protezione per messa a terra delle masse e dispositivo di massima corrente differenziale....» Protezione per messa a terra delle masse e dispositivi di massima corrente e differenziali nei sistemi TN-C......» Protezione per messa a terra delle masse e dispositivi di massima corrente e differenziali nei sistemi TN-C-S.....» Possibili situazioni critiche per la sicurezza nei sistemi TN....» Problemi dei sistemi TN legati alla rete di alimentazione in media tensione....» Sintesi dei provvedimenti protettivi contro contatti indiretti nei sistemi di distribuzione di tipo TN » Sistemi di distribuzione in BT di tipo IT....» Sicurezza elettrica nei sistemi IT » Interruzione, sezionamento e protezione nei sistemi di distribuzione in bassa tensione.....» Particolari sistemi di distribuzione in bassa tensione adottabili in ragione di specifiche esigenze di sicurezza....» Sistema di protezione per separazione elettrica » Sistemi a bassissima tensione di sicurezza (BTS) » Ulteriori particolarità del sistema SELV » Ulteriori particolarità del sistema PELV » Il sistema FELV » 327

7 XII IMPIANTI ELETTRICI Approfondimento 1 - Principali definizioni relative alla sicurezza e ai sistemi di distribuzione in bassa tensione..... pag. 328 Approfondimento 2 - Nozioni di sicurezza elettrica....» 337 Riferimenti bibliografici....» 344 Capitolo 14 Il rifasamento negli impianti elettrici industriali...» L importanza del fattore di potenza....» Le penali tariffarie e la potenza reattiva di un banco di condensatori di rifasamento.....» Modalità costruttive dei condensatori e dei banchi di condensatori di rifasamento.....» Tipi di rifasamento.....» Il rifasamento distribuito.....» Il rifasamento delle lampade a scarica.....» Il rifasamento dei motori asincroni » Il rifasamento dei trasformatori MT/BT » Il rifasamento per gruppi.....» Il rifasamento misto » Il rifasamento centralizzato....» Sistemi di rifasamento con frazionamento delle batterie di condensatori » I collegamenti dei banchi trifase di condensatori....» Le resistenze di scarica.....» Problemi di inserzione e disinserzione » Il problema delle armoniche......» L aumento di tensione dovuto all inserimento dei banchi di condensatori di rifasamento....» Dimensionamento dei cavi di alimentazione e scelta delle protezioni....» La compensazione elettronica continua della potenza reattiva......» Criteri d installazione e manutenzione » Norme di riferimento.....» Esempio di rifasamento automatico e calcolo del tempo di ritorno dell investimento....» 365 Riferimenti bibliografici....» 366

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