Impianto 3 (3P) Conduttura a parete in tubo L = 50 m

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1 Un impianto posto all'interno di un unità Produttiva Terziaria, deve inoltrare una richiesta di fornitura di energia elettrica all'ente Fornitore di Zona. la quale notoriamente fornisce un alimentazione in categoria 1 se l'utenza ha una potenza contrattuale non superiore a 80 KVA a cosφ = 0,9 con tensione 400/230 sistema TT e I cc = 16 KA; mentre fornirà un alimentazione in categoria 2 sistema TNs per una potenza contrattuale superiore a 80 KVA con I CC = 100 A. Le utenze derivate sono con tensione nominale 400/230: Impianto 1 (3P) Impianto 2 (3P+N) Impianto 3 (3P) Impianto 4 (3P+N) Servizi Generali monofase P 1 = 10 KW A 2 = 20 KVA P 3 = 30 KW P 4 = 30 KW Luce 3 KW cosφ = 0,75 cosφ = 0,8 Q 3 =40 KVAR A 4 = 5O KVA Prese 5 KW Conduttura interrata in tubo (come 2) Conduttura interrata in tubo ρ T =1,5 profondità=0,8m L = 80 m Conduttura a parete in tubo Conduttura sotto traccia in tubo Il candidato determini: Conduttura come impianto 4 L = 90 m 1) lo schema dell impianto di distribuzione con relative protezioni caratterizzate dalla Corrente d impiego (I b ); 2) I dati di targa dell eventuale rifasamento a cosφ = 0,9; 3) se il sistema con coefficiente di contemporaneità = a 0,9 necessita d alimentazione in Classe 2 (consigliato 9 KV) l allievo schematizzi la componentistica dell officina sia come protezione d ingresso, sia come gruppi di misura. Scelga la tipologia ed il numero dei trasformatori, con relativa descrizione delle protezioni con descrizione della sequenze di gestione della operazioni atte a garantire la sicurezza sia per protezioni di massima corrente e sia per la manutenzione. 4) Indicare i dati di massima per eseguire un confronto tecnico per comprare sul mercato i trasformatori. Si ricorda di esprimere i dati di targa del trasformatore partendo dai dati noti dalla bibliografia di rito (η c = 0,97 ; P 0 %= 2,5 %; I 0= 10%; P cc = 3% ; V cc % = 4 %). 5) Il candidato coordini le protezioni sul lato Categoria 1 ipotizzando l impiego di cavi multipolari FG7OR (guaina in PVC isolamento in Gomma tipo EPR) temperatura ambiente sotto terra θ = 25 C temperatura ambiente θ a = 30 C Il candidato nelle scelte progettuali adottate deve sempre motivare la scelta. Griglia valutazione (in evidenziato sono i punti max che si possono sommare per giungere a 15): Unità di misura punti 0 (presenza di errori); 1 (max 2 errori) (su un elaborato pari almeno al 65%) Calcoli : Risponde correttamente meno di 2 punti 0; 1 (almeno 2 quesiti); 2 (3 quesiti); 3 (4 quesiti); 4 (5 quesiti) Soluzioni progettuali 0-1 (in almeno due quesiti) -2 (tre quesiti) 3 (4 quesiti) 4 (5 quesiti) Conoscenze: punti 0 1(trasformatore) 1 (cabina) -1 (cavi) - 1 (rifasamento) Presentazione dell elaborato: punti 0-1 (formulazione dati) 1 (simboli schemi appropriati) Si ricorda che la sufficienza (6) è = 10 PUNTI e che (11= 6 1/2 ) (12 = 7,5) (13 = 8,5) (14 = 9) (15 = 10) Mente Punti 0 = 0 ; 1 = 1; 2 = 2 ; 3 = 2 1/2, ; 4 = 3; 5= 3 1/2 ; 6 = 4 ; 7 = 4 1/2, 8= 5, 9 = 5 1/2 ; Totale punti assegnati /15 equivale al voto /10 Pag. 1 / 5

2 RISOLUZIONE (in grigio si evidenziano le ipotesi progettuali, le soluzioni e le conoscenze) 1) calcolare tutte le I b Carico 1 P = 3VIcosφ = 1.73*400*I b* 0.75 => ricavo I b1 = /(1.73*400*0.75)= 19,27 A Carico 2 A = 3VI = 1.73*400*I b* => ricavo I b2 = /(1.73*400*)= 29,00 A calcolo anche P 2 poiché poi mi serve nel calcolo della potenza totale contrattuale P 2 = 3VIcosφ = 1.73*400*I b* 0.8= 16,05 KW Carico 3 A = 3VI = 1.73*400*I b => A = P+Q = ( )= KVA ricavo I b3 = /(1.73*400)= 72,26 A da un confronto con il carico 3 ci accorgiamo che ha la stessa I b4 = /(1.73*400)= 72,26 A Per i carichi monofasi si ritiene che siano già cablati e rifasati a 0,9 quindi per meglio equilibrare il sistema tutte e due li ripartisco su due linee luci da 1,5 KW e due linee prese da 2,5 kw I bl = 3.000/(*230*0.9)= 14.5 A che /2 = 7,25A I bprese = 5.000/(*230*0.9)= 24,16 A che /2 = 12,08 A Notare che ogni fase la carico di circa 3 KW (equivalenti alle due linee luci sulla fase 1) 2) Calcolo ora se è il caso di rifasare a cosφ 0,9 CALCOLO LA POTENZA TOTALE IMPIEGATA (sia attiva che reattiva) P T = P 1 + P 2 + P 3 + P 4 + P L1e2 = KW= 89,5 KW Q t = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q L1e2 = Q 1 +Q Q luci => quindi ricavo Q 1 = P 1 *tgφ 1 = P 1 *Tg(arcoφ 1 )= *tg41.41=8,82 KVAR Q 2 = P 2 *tgφ 1 = P 2 *Tg(arcoφ 1 0,8)= 16.05*tg36,87=12,037 KVAR Q luce = P luce *tgφ 1 = P*Tg(arcoφ0,9)= 3.000*tg25,842=1,453 KVAR Q T = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q L1e2 = 8,82+12, ,453= 102,31 KVAR Pag. 2 / 5

3 Tgφ T = Q T / P T = 102,31/89,5 = => φ T = artg 1,143 = =>cos = 0,66<< 0,9 Quindi riscontro che il sistema va rifasato a cos 0,9 Q c = P T (tg φ - tg φ e ) = 89,5*( tg 48,82 tg 25,842) = 89.5(1,143-0,484)= 89.5*0,659 = 59 KVAR Tensione trifase 400 V; f = 50 Hz collegamento sul mercato trovo una batteria più possibile = 60 KVAR ciò gioca a favore del fattore di potenza portandoli in avanti ossia più verso cos 1, Però ricordo che vista la presenza di più impianti che possono funzionare o meno, si ritiene utile suddividere la potenza reattiva a più satdi es 3 da 20 KVA, ma andrebbe fatto uno studio più approfondito sul rischio pendolamento ossia il funzionamento ad intermittenza continuo per instabilità del sistema. 3) scelta contrattuale se classe 1 o classe 2 dopo aver comunque rifasato SI RICHIAMA ALL UOPO le categorie previste dalle Norme Cei sono: sistemi di categoria 0: o U < 50 V in c.a. (corrente alternata) (SELV PELV-FELV); o U < 120 V in c.c. (corrente continua); Sistemi di categoria I: o 50 V< U <1000 V in c.a.; o 120 V < U < 1500 V in c.c.; Sistemi di categoria II: o 1000 V < U <30 kv in c.a.; o 1500 V < U <30 kv in c.c.; Sistemi di categoria III: o U>30 kv P contr = P T * 0,9 = 89.5*0,9 = 80,55 KW A contr = P contr / cosφ 0,9 = 80,55/ 0,9 = 89,5 KVA > dei 80 KW consentiti Conclusione si sceglie un contratto in Categoria 2 utilizzando il sistema consigliato a 9 KV. Allora si utilizzeranno due trasformatori Yn 11 da mettere in parallelo con P t1 = (P cont /2) / η c = 0,97) = 40,5/0,87 = 41,5 KW rapporto di trasformazione 9 KV/ 400 V ; f = 50 Hz Con A t1 = P t1 / cosφ 0,9 = 41,5 /0,9 = 45,65 KVA ma sul mercato troverò certamente un valore superiore es A t1n = 50 KVA = A t2n se lo scegliamo gemellare Ricavo la corrente I n1 = A t1/1,73 * V 1n = / (1.73*9.000)= 3 A pertanto la I 0 = almeno a 0,3 A una V cc = (V cc %*V ATn ) / 100 = 4*9.000 / 100 = 4 * 90 = 360 V cosφ 0 = 0,2 con potenze per prove a vuoto inferiori o al limite uguali ai valori proposti nel testo precisamente P 0 = P FE = P 0 % * A t1 /100 P 0 = P FE = 2,5 * /100 = W stessa situazione si ricava per la P ccn = P cu = P cc % * A t1 /100 ) P ccn = P cu = 3 * / 100 = W (nella prova in corto che viene fatta a V CC Mentre la Pcc ossia di corto circuito reali in caso di alimentazione a tensione nominale Si può ricavare con la proporzione che V cc : I n1 = V 1n : I cc1 ossia 360: 3 = 9.000: I cc da cui si ricava che I cc = 3*9.000/360 = 75 A che riportato al secondario I 2n = (N 1 /N 2 ) * I 1n => I 2n = (9000/400) * 75 = 1.687,5 A (?) Pag. 3 / 5

4 4) SCHEMA DELLA CABINA PER OPERARE ALL INTERNO DELLA CABINA (sui trasformatori con interblocco a chiave sulle protezioni di massima corrente si chiude A si libera la chiave e si sblocca B poi si sbolcca c e D. Così siamo certi che sul trasformatore sia da valle che da monte non arriva tensione. Mentre il sezionatore rotativo verso terra D ha 2 posizioni 1 chiude e da tensione al trasformatore (gira senso orario)se invece gira in senso antiorario collega il primario a terra e scarica il trasformatore dall energia elettrostatica oltre a collegarla a terra per manutenzione di sicurezza. 5) COORDINAMENTO LINEE E PROTEZIONI LATO 400 V (CATEGORIA 1) Ricordo che I b1 = /(1.73*400*0.75)= 19,27 A; interrato cavo 3+T FG7OR θ a = 25* C I b2 = /(1.73*400*)= 29,00 A; L = 80 m interrato cavo 3+N+T FG7OR θ a = 25* C I b3 = /(1.73*400)= 72,26 A = in tubo a vista cavo 3+T FG7OR θ a = 30* C I b4 = /(1.73*400)= 72,26 A = in tubo sotto traccia cavo 3+N+T FG7OR θ a = 30* C I bl = 3.000/(*230*0.9)= 14.5 A che /2 = 7,25A L = 90 m in tubo sotto traccia cavo 1+N+T FG7OR I bprese = 5.000/(*230*0.9)= 24,16 A che /2 = 12,08 A L = 90 m in tubo sotto traccia cavo 1+N+T FG7OR θ a = 30* C Si premette che il lato in categoria 1 non presenta SPD poiché è già presente all ingresso sul lato categoria 2.Mentre per ogni linea in derivazione si prevede una protezione MTD anche se Pag. 4 / 5

5 trattandosi di un sistema TNs la protezione differenziale può trascurarsi poiché il tempo d intevento dell interruttore magneto termico con le curve soddisferà la relazione R t < 50/I g5 sec Si ricorda che le pezzature delle Protezioni in elettrotecnica seguono una progressione del tipo 10 A 16 A 20 A 25A 32A 40 A-50 A 63A A 125 A 150 A 200 A ecc Che le protezioni differenziali poste in cabina spesso sono poste a monte di eventuali circuiti terminali che hanno altre protezioni differenziali. Quindi per dare un certo grado di selettività pur restando nei limiti di alta sensibilità sarebbe opportuno che i differenziali in cabina siano del tipo o ritardati o almeno duperiori es il 30 ma a monte deve avere un 300 ma o un 500 ma. Ricordo che si utilizza il metodo delle tabelle riferite al manuale ipotizzando una caduta di tensione sul lato BT a fondo linea V n = 400 V s ipotizzando una V % < 4 % e noi assumiamo V =3,5% per sicurezza. Quindi V= * V%*Vn/100 = 3,5*400/100 = 3,5*4= 14 V Per il monofae V= * V%*Vn/100 = 3,5*230/100 = 8,5 V u 1 = (1000* V )/ (I b *L) = (1000*14)/ ( 19,27*50) = 14,53 mv/a*m quindi dalla tabella x.5.1 pag, X-77, per c. a., cosφ 0,8 cavi tripolari una u 1 = 12.5 (x difetto) a cui fa riferimento una sezione del 2,5 mm 2 a questo farà riferimento una I z (che si può ricavare dalle tabelle riportate sul manuale paragrafo 4.11 X- 67) Iz= I 0 *I 1 *I 2 *I 3 *I 4 dove I 0 = da tab X.4.29 C a pag X-69 si ricava che per EPR trifase (3 conduttori caricati) = 25 A a cui si deve detrarre i coefficienti K per posao condizioni particolari K1 per temperatura di 25 > dei 20 di riferimento K1 = 0,96 K2 = 1 perché è un cavo da solo K3 = 1 perché è ha profondità 0,8 m K4 = 1 perché è ha un ρ t = 1,5 K*m/W Iz= 25*0,96*1*1*1 =24 A Quindi userei per soddisfare le condizioni previste dalle norme CEI 64/8 Iz<IN<IZ UNA PROTEZIONE DA 20 A 19,27<20<24 cvd curva d intervento c potere d interruzione da definire con le caratteristiche dei 2 secondari dei trasformatori in parallelo (dove la Z si dimezza). Differenziale meglio da 300 ma per permettere una eventuale seconda protezione sui circuiti terminali da 30 ma. A questo punto si ripete tutto anche per le altre utenze u 2 = (1000* V )/ (I b *L) = (1000*14)/ ( 29*80) = 6.04 mv/a*m u 3 = (1000* V )/ (I b *L) = (1000*14)/ ( 72,26*50) = 3,87 mv/a*m u 4 = (1000* V )/ (I b *L) = (1000*14)/ ( 72,26*50) = 3,87 mv/a*m u l1 = (1000* V )/ (I b *L) = (1000*8,5)/ ( 7,25*90) = mv/a*m u p1 = (1000* V )/ (I b *L) = (1000*8,5)/ ( 12,08*90) = 7,82 mv/a*m Pag. 5 / 5