Condizioni di guasto per impianti elettrici a tensione o corrente costante

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1 Present. Condizioni di guasto per impianti elettrici a tensione o corrente costante

2 ntroduzione Corrente Nominale: valore di corrente tollerata dalla conduttura o dalla rete in condizioni di funzionamento normali Condizione di Sovracorrente: funzionamento con livelli di corrente superiori al valore nominale Sovraccarico: circuito elettricamente sano interessato da una corrente pari a (6 8) volte quella nominale (corrente di spunto di un motore elettrico, linea con corrente superiore alla propria portata); sollecitazioni termiche Corto Circuito: sovracorrente dovuto ad una perdita di isolamento che comporta intensità di corrente molto elevate (contatto tra due parti del circuito a diversa tensione) sollecitazioni termiche, sollecitazioni meccaniche archi elettrici

3 Condizioni di funzionamento normali Appar. di protezione Conduttura Utilizzatore z = portata della conduttura in regime permanente = corrente nominale n o di regolazione del dispositivo di protezione b= corrente di impiego della conduttura b n z

4 Effetto termico Tutte le correnti provocate da una sovracorrente (sovraccarico o corto circuito) devono essere interrotte in un tempo non superiore a quello che riscalda i conduttori alla temperatura limite ammissibile T T limite T amb T nom Regime normale Sovracorrente 0 t 1 t 2 t

5 Effetto delle sovracorrenti Sollecitazione termica: il surriscaldamento è dovuto ad una corrente molto intensa ma di breve durata pertanto nel bilancio termico si può considerare nullo t i lo scambio di calore con l esterno; i 2 dt K 2 S 2 0 integrale di Joule = energia specifica che il dispositivo di protezione lascia fluire nel tempo di intervento K 2 S 2 = energia specifica massima sopportabile dal cavo prima che la sua temperatura superi quella massima prevista dalle norme Sforzi elettrodinamici: forze elettrodinamiche di repulsione o di attrazione causate dalle azioni elettrodinamiche nei conduttori percorsi da correnti. F l d

6 Effetto termico n prima approssimazione, per sovracorrenti di durata non superiore a 5 s, il tempo limite t [s] per portare i conduttori alla temperatura limite è: t k 2 S 2 2 S sezione del conduttore [mm 2 ] corrente effettiva di corto circuito [A] k 115 per cond. in rame isolati in PVC 135 per cond. in rame isolati in gomma butilica 143 per cond. in rame isolati in EPR o XLPE 74 per cond. in alluminio isolati in PVC 87 per cond. in alluminio isolati in gomma 115 per giunzioni saldate a stagno tra cond. in rame (160 C)

7 Dispositivi di protezione Dispositivi che assicurano la protezione sia contro i sovraccarichi sia contro i corto circuiti - nterruttori automatici provvisti di sganciatori di corrente - nterruttori combinati con fusibili - Fusibili Dispositivi che assicurano solo la protezione contro i sovraccarichi - Dispositivi con caratteristica generalmente a tempo inverso il cui potere di interruzione può essere inferiore alla corrente di corto circuito Dispositivi che assicurano solo la protezione contro i corto circuiti - nterruttori automatici con sganciatori di sovracorrente - Fusibili di tipo gg od am

8 Protezione magnetotermica t n Protezione termica Protezione magnetica

9 Protezione magnetotermica 1 Leva di comando 2 Meccanismo di scatto 3 Contatti di interruzione 4 Morsetti di collegamento 5 Lamina bimetallica (rilevamento sovraccarichi) 6 Vite per la regolazione della sensibilità 7 Solenoide (rilevamento cortocircuiti) 8 Sistema di estinzione d'arco

10 Protezione magnetotermica cc max cc min t La scelta dei dispositivi di protezione deve tener conto delle correnti di corto circuito massime e minime 2 t Cavo B Cavo A n cc min cc max n cc min cc max

11 Protezione di massima corrente in cascata Negli impianti in bassa tensione vengono spesso utilizzate protezioni di massima corrente in cascata. Nel caso di interruttore automatico magneto-termico e fusibili, la protezione contro sovracorrenti è assicurata dall'interruttore automatico nell'intervallo di correnti ( n M ) mentre il fusibile interviene per t nterruttore correnti di valore maggiore di M Fusibile n M

12 Protezione di massima corrente in cascata Protezioni di massima corrente in cascata con interruttori automatici a diverso potere di interruzione L'interruttore generale A ha una caratteristica di intervento superiore a quella della generica protezione derivata B A B B B t nterruttore B nterruttore A L'interruttore B interviene più tempestivamente dell'interruttore A, e quindi per < M viene disalimentato soltanto il carico interessato dal guasto (selettività) t 2 t 1 nb na M

13 nterruzione di un circuito puramente resistivo Reinnesco Apertura

14 Sistemi di alimentazione A tensione costante R S T MT / BT R S T N

15 Sistemi di alimentazione A corrente costante nserzione indiretta nserzione diretta Trasformatore autoregolatore Linea secondaria

16 Sistemi di alimentazione A tensione costante + E C R i A + V R E 1 V V R i 2 B V = E - R i cc A corrente costante J R R i A + V R J 1 V R i 2 V B V 0

17 Sistemi di alimentazione a corrente costante sistemi di alimentazione a corrente costante sono normalmente realizzati mediante dei generatori a tensione variabile (1.500 V max 9,6 A)

18 Sistemi di alimentazione a corrente costante ttore Protezione mediante corto circuito dell alimentazione Fusibile (1.500 V max 9,6 A) M cc max cc min Protezione mediante apertura dell alimentazione Massima corrente Minima corrente di corto circuito di corto circuito

19 Sistemi di alimentazione a corrente costante Sistema d alimentazione degli impianti a corrente costante con convertitore statico di corrente (schema attuale) delle cabine di illuminazione pubblica del Comune di Padova t nterruttore 10/20 kv t t n Fusibile nterruttore 400 V Fusibile nterruttore M V 9,6 A V max 9,6 A V max 9,6 A Fusibile n M V max 9,6 A V max 9,6 A n M

20 Sistemi di alimentazione a corrente costante Schema elettrico di principio dell alimentatore statico a corrente costante Alimentazione da rete 400 V L C = cost Circuito serie

21 Sistemi di alimentazione a corrente costante Convertitori statici

22 mpianti fotovoltaici (a corrente costante) Gli impianti fotovoltaici sono da considerarsi sistemi di alimentazione a corrente costante

23 mpianti fotovoltaici (a corrente costante) Caratteristica tensione-corrente di un modulo fotovoltaico al variare dell intensità di insolazione Corrente CC 1000 W/m W/m W/m W/m W/m W/m 2 Zona di lavoro (MPP) Tensione V O

24 mpianti fotovoltaici (a corrente costante) Sperimentazione sull impianto FV di Marco (Rovereto) dei VV.F.

25 mpianti fotovoltaici (a corrente costante) nterruzione dell arco elettrico mediante corto circuito dell alimentazione

26 mpianti fotovoltaici (a corrente costante) nterruzione dell alimentazione mediante apertura del circuito