SISTEMI DI PRELIEVO DELLA ENERGIA ELETTRICA DALLE RETI DI DISTRIBUZIONE

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3 Prof. Dott. Ing. Sergio Rosati SISTEMI DI PRELIEVO DELLA ENERGIA ELETTRICA DALLE RETI DI DISTRIBUZIONE Roma, aprile 2012.

4 PREMESSA Una buona conoscenza delle modalità di allaccio di installazioni, civili o industriali, alle reti di distribuzione della energia elettrica, è fondamentale per ogni tecnico. Infatti, l allaccio alle reti di distribuzione costituisce il metodo più semplice ed economico per la alimentazione di ogni installazione civile o industriale. E opportuno, quindi, richiamare brevemente le varie tecniche secondo le quali è possibile, oggi, effettuare i vari collegamenti: ciò consente, anche a tecnici non specialisti, di avere una buona conoscenza dei vari problemi. Questa è utile, soprattutto, per coloro che operano negli impianti elettrici di industrie, installazioni fisse e mobili, cantieri. Come noto, la distribuzione dell energia elettrica viene effettuata con sistemi trifasi (Fig. 1) che impegnano quattro conduttori (tre conduttori di fase ed uno di neutro) e vengono eserciti alla tensione concatenata di V e di fase = 220V 3 Fig. 1 Sistema trifase provvisto di conduttore neutro. In un sistema trifase (Fig. 2) sono quindi disponibili una tensione monofase di 220 V, una tensione monofase di 380 V, sistemi trifasi aventi tensioni 380 V. Fig. 2 Distribuzione dell energia elettrica con sistema trifase. 1

5 E opportuno ricordare che, nelle reti elettriche, occorre distinguere (Fig. 3) un sistema di produzione e trasmissione, un sistema di subtrasmissione ed, infine, un sistema di distribuzione, ove, ai fini della continuità del servizio, sono adottati sistemi radiali, con possibilità di alimentazione da sistemi adiacenti. Fig. 3 Schema degli impianti di generazione, trasporto e distribuzione della energia elettrica. Nelle pratiche realizzazioni le reti di trasporto e distribuzione di energia, normalmente, hanno tensioni di esercizio riportate nella figura 4: gli impianti utilizzatori sono allacciati alla rete V (20 kv) ed alla rete a 380 V (0,380 kv). Infatti, a seconda della potenza elettrica impegnata dallo utilizzatore, gli allacci possono venire effettuati alla tensione di 380 V (utenze BT) o alla tensione di V (utenze MT). Naturalmente la diversa tensione di fornitura impone sistemi di consegna assai diversi, legati alla necessità di garantire, nella gestione delle installazioni, adeguate misure di sicurezza. Alla rete di distribuzione di bassa tensione (BT) sono allacciate le utenze civili (abitazioni, uffici, negozi, attività artigianali) caratterizzate da modesti impegni di potenza (misurata in kw). La modesta potenza impegnata consente una grande facilità di allaccio alla rete di distribuzione, una semplice manutenzione delle installazioni, un esercizio facile ed economico. 2

6 Fig. 4 Tensioni adottate nelle reti di trasporto e distribuzione della energia elettrica. 3

7 Allaccio alla rete di distribuzione In tempi non recenti la distribuzione della energia nelle case di civile abitazione, veniva effettuata, dalle aziende distributrici, appartamento per appartamento. (Fig. 5) Fig. 5 Distribuzione della energia elettrica all interno dei fabbricati civili secondo schemi non recenti. I misuratori di energia venivano installati all interno degli appartamenti (in generale in corrispondenza del singolo ingresso) e costituivano il punto di congiunzione tra impianto della azienda distributrice ed impianto dell utente. Rimaneva, pertanto, di competenza dell azienda distributrice, anche ai fini dell esercizio delle installazioni, il cavo dorsale, posato, generalmente, in corrispondenza del vano scale di accesso ai singoli appartamenti. (Fig. 6) 4

8 Il misuratore di energia era installato all interno degli appartamenti in una nicchia della muratura, collocata generalmente a ridosso della porta di accesso. Ai fini della gestione dell utenza rimaneva, però, l inconveniente di un cavo dell azienda di distribuzione all interno del fabbricato condominiale (cavo montante) e l inaccessibilità dell apparecchio di misura, collocato all interno dell abitazione. Fig. 6 Disposizione dei cavi montanti all interno dei fabbricati. In tempi recenti, la competenza della azienda distributrice è limitata alla posa dei contatori dei singoli utenti, (Fig. 7) alla base del fabbricato, in un locale appositamente predisposto al momento della costruzione. (Fig. 8) 5

9 Fig. 7 Distribuzione della energia elettrica all interno dei fabbricati secondo moderni sistemi. Fig. 8 Quadro dei contatori centralizzati in un fabbricato di civile abitazione. 6

10 Dai singoli misuratori si diramano cavi di collegamento ai singoli appartamenti, disposti nei vari piani, ed alle utenze condominiali. La competenza della azienda distributrice di energia è allora limitata al tronco di collegamento tra rete di distribuzione e locale ove sono collocati i misuratori di energia. Tale locale deve risultare accessibile sia ai singoli utenti sia agli incaricati della azienda distributrice. Nella figura 9 è riportato in dettaglio lo schema della alimentazione delle singole unità abitative e dei locali eventualmente annessi. Dallo stesso locale sono derivati i servizi comuni dell intero complesso. Fig. 9 Distribuzione della energia elettrica mediante contatori centralizzati. 7

11 Al fine di rendere indipendenti gli impianti, nei complessi residenziali non accessibili da strade pubbliche, la consegna della energia viene effettuata in corrispondenza dei muretti di recinzione. (Fig. 10) E, infatti, opportuno ricordare che la competenza della azienda distributrice termina in corrispondenza dello strumento di misura, che costituisce il confine delle rispettive competenze. Fig. 10 Consegna della energia elettrica in fabbricati non prospicienti la pubblica via. Anche in impianti estesi, ma facenti capo ad un solo utilizzatore, il punto di consegna risulta unico. (Fig. 11) Come esempio viene riportata la alimentazione di un esteso cantiere ove sussistono punti di utilizzazione diversi, ubicati in posizioni differenti. Fig. 11 Distribuzione della energia elettrica in un cantiere assai esteso. 8

12 E da notare che, nel caso di cantieri, si tratta di utilizzazioni a carattere temporaneo, che dovranno essere eliminate a lavori ultimati. Anche in questo caso non verrà mai sufficientemente raccomandato di evitare spettacoli indecorosi come quello indicato nella figura 12. Impianti del genere risultano, infatti, gravemente pericolosi per coloro che, per le ragioni più diverse, frequentano il cantiere. E, invece, economicamente conveniente che le alimentazioni provvisorie ma sicure, possano essere trasformate, a lavori ultimati, in alimentazioni definitive. Fig. 12 Consegne provvisorie di energia in un cantiere edile da evitare per motivi di sicurezza. 9

13 Allaccio alla rete MT (media tensione) di utilizzatori di potenza rilevante Dimensioni di ingombro (in mm) dei trasformatori M.T./B.T. a Norme UNEL Potenza nominale A B C kva max. max. max Fig. 13 Dimensioni di ingombro dei trasformatori di distribuzione MT/BT. Per gli utilizzatori che impegnano una notevole potenza non viene più effettuato un allaccio alla rete di distribuzione di BT (380 V) ma a quella di media tensione (20 kv). E, in questo modo, assai più facile ed economico, garantire la fornitura pur essendo necessario predisporre, da parte della azienda distributrice, una cabina di smistamento e di consegna dell energia alla tensione di 20 kv, ed, all utente, una cabina di trasformazione 20000/380 V (Fig. 4 ) equipaggiata con trasformatori di potenza adeguata. Le dimensioni di tali trasformatori possono essere notevoli, a seconda della potenza richiesta, e risultano dalla unificazione riportata nella figura 13. Per evidenti motivi di sicurezza questi trasformatori debbono essere installati in locali in muratura o metallo, di adeguate dimensioni. (Fig. 14) Fig. 14 Installazione di trasformatore nelle cabine di trasformazione MT/BT. 10

14 Naturalmente la cabina di smistamento e consegna è di competenza della azienda distributrice, mentre la cabina di trasformazione è di competenza dell utente e deve, da questo, essere costruita e mantenuta efficiente. Entrambe debbono essere equipaggiate con quadri MT (Fig. 16)rispondenti alle vigenti normative del Comitato Elettrotecnico Italiano (Norme CEI). Fig. 15 Quadri MT installati nelle cabine di trasformazione. 11

15 La cabina di trasformazione dell utente deve essere anche provvista di quadri BT (Fig. 16) necessari per lo smistamento della energia, alla tensione di 380/220 V, alle varie utilizzazioni del complesso industriale. Fig. 16 Quadri BT prefabbricati, installati nelle cabine di trasformazione. 12

16 Allo scopo di facilitare la realizzazione delle due cabine è stata studiata ed adottata la realizzazione di un complesso architettonico, da costruire fuori terra e ad un solo piano, comprendente: a) cabina di smistamento della rete MT ed interruttore MT di consegna dell energia all utente. b) locale destinato allo alloggiamento delle apparecchiature di misura controllo. c) cabina di trasformazione MT/BT dell utente. Il complesso comprende: (Fig. 17) 1) locale di smistamento e consegna, accessibile solo al personale dell Ente Distributore. 2) locale apparati di misura e controllo, accessibile sia al personale dell Ente Distributore, sia al personale dell utente. 3) locale della cabina MT/BT accessibile solo al personale dell utente. 4) porta in resina a due ante. 5) porta in resina a semplice anta. Fig. 17 Consegna di energia in media tensione (MT). Locale da predisporre per la cabina di smistamento dell ente distributore, per il locale apparati di misura e per la cabina di trasformazione di utente. 13

17 Come risulta dalla figura 17 tutto è già predisposto sia per il collegamento agli impianti di distribuzione dell Ente Erogatore, sia per il collegamento tra cabina di smistamento e consegna, e cabina di trasformazione dell utente. E opportuno ricordare che, dal punto di vista tariffario, il prezzo della energia, in caso di consegna in MT, è inferiore a quello di fornitura per consegna in BT. La struttura muraria deve essere installata in un punto facilmente accessibile dalla strada pubblica e permettere la facile alimentazione delle varie strutture del complesso industriale, che può raggiungere dimensioni anche notevoli. La consegna di energia in MT consente la erogazione di potenze notevoli, tali da soddisfare tutte le necessità di complessi industriali anche di notevoli dimensioni. La esistenza di un locale indipendente ove alloggiare i complessi di misura e controllo, permette il libero accesso agli apparati, sia al personale della azienda distributrice, sia ai tecnici dello stabilimento industriale. Si mantengono, invece, completamente separati ed indipendenti gli ambienti ove sono installate le apparecchiature MT di diversa competenza. Ciò al fine di garantire la massima sicurezza nello svolgimento di manovre e lavori. Modalità di consegna E opportuno ricordare alcune avvertenze da tenere presente nella realizzazione degli impianti di utilizzazione della energia. Indipendenza degli impianti di terra L impianto di terra dell utilizzatore deve essere completamente distinto dall impianto di terra della azienda distributrice. I due impianti debbono essere completamente separati, costituendo un sistema TT (terra terra) essendo privi di qualsiasi collegamento. E, inoltre, opportuno che l impianto di terra venga realizzato, fin dalla costituzione del cantiere, al fine di garantire la sicurezza del personale addetto, e poter poi, in tutto o in parte, essere utilizzato nell opera definitiva. 14

18 Protezione dell impianto A protezione dell impianto deve essere installato un interruttore generale di caratteristiche adeguate, le cui protezioni debbono essere coordinate con quelle dell interruttore che l Azienda distributrice installa in corrispondenza del punto di consegna. Tale interruttore generale deve essere utilizzato anche per lo svolgimento di lavori in condizioni di massima sicurezza. Telelettura dei contatori Le aziende distributrici hanno in corso la installazione di sistemi che consentono la lettura a distanza dei misuratori di energia, oltre allo svolgimento di numerose altre funzioni. Il sistema è basato sulla sovrapposizione alla corrente normale, avente frequenza di 50 Hz, di correnti a frequenza più elevata. Tali correnti vengono immesse negli stessi cavi di distribuzione, fino a raggiungere tutti gli utenti desiderati. Produzione diffusa di energia elettrica Particolari sistemi permettono ad utenti, in possesso di propri impianti di produzione di energia elettrica (ad esempio impianti da fonti rinnovabili) di effettuare scambi di energia con la rete di distribuzione. Particolari avvertenze debbono essere poste nella realizzazione degli scambi, al fine di evitare possibili incidenti. 15

19 CONCLUSIONE Le brevi notizie fornite sulle modalità di allaccio delle utenze alle reti di distribuzione hanno lo scopo di garantire, a tecnici non specializzati nel ramo, informazioni atte a realizzare connessioni efficienti e, soprattutto, sicure. E da tenere presente che, negli allacci ai cantieri, che si tramuteranno poi in allacci definitivi delle opere realizzate, occorre garantire la massima sicurezza alle persone addette ai lavori e la massima efficienza delle installazioni. Occorre, anche, assicurare condizioni di massima economia sia nei riguardi della energia assorbita che della potenza impegnata, dati gli elevati costi di fornitura. Si ricorda, infine, che tutti gli impianti debbono essere eseguiti secondo le norme stabilite dal CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano). 16

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