ELECTRIC POWER DISTRIBUTION, UTILIZATION AND SMART GRIDS

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1 DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA ELETTRICA ELETTRONICA E INFORMATICA Corso di laurea magistrale in Electrical Engineering Anno accademico 2017/ anno ELECTRIC POWER DISTRIBUTION, UTILIZATION AND 12 CFU - 1 e 2 semestre Docente titolare dell'insegnamento STEFANIA CONTI [email protected] Edificio / Indirizzo: Ed.3 (Polifunzionale) Piano 5 - D.I.E.E.I., Viale Andrea Doria, Catania Telefono: Orario ricevimento: Vd. OBIETTIVI FORMATIVI Il primo modulo del Corso si prefigge l'obiettivo di fornire conoscenza su struttura, componenti, funzioni, analisi e criteri di progettazione delle reti di distribuzione in media e bassa tensione. Il secondo modulo del Corso si prefigge l'obiettivo di fornire conoscenza su struttura, funzioni, analisi, criteri di controllo e protezione delle reti elettriche di distribuzione in presenza di sistemi di generazione distribuita e di accumulo secondo il paradigma innovativo della Smart Grid. PREREQUISITI RICHIESTI Conoscenze di base di Elettrotecnica, con specifico riferimento alla fisica dei Campi Elettromagnetici ed ai Sistemi Elettrici Trifase. Conoscenza delle Macchine Elettriche e della loro modellazione a regime stazionario ed in funzionamento transitorio. Conoscenze di base di Elettrotecnica, con specifico riferimento alla fisica dei Campi Elettromagnetici ed ai Sistemi Elettrici Trifase. Conoscenza delle Macchine Elettriche e della loro modellazione a regime stazionario ed in funzionamento transitorio. Conoscenze acquisite dal primo modulo del Corso ("ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND

2 UTILIZATION"). FREQUENZA LEZIONI Non obbligatoria, ma fortemente consigliata. Non obbligatoria, ma fortemente consigliata. CONTENUTI DEL CORSO 1. Normativa e Legislazione per i Sistemi Elettrici. 2. Configurazione dei sistemi elettrici e cenni sulle scelte tecniche fondamentali. 3. Strutture di rete per media e bassa tensione e cenni sui criteri di scelta. 4. Il problema termico negli impianti elettrici. 5. Introduzione al problema della sicurezza elettrica e delle condizioni ambientali. 6. Determinazione dei carichi convenzionali. 7. Caratteristiche costruttive delle condutture elettriche. Linee aeree e linee in cavo. 8. Calcolo elettrico delle linee R-L. 9. Sovracorrenti e calcolo delle correnti di corto circuito. 10. Sovratensioni. 11. Apparecchi di manovra. 12. Dispositivi di protezione dalle sovracirrenti e dalle sovratensioni. 13. Condizione del neutro nei sistemi trifase. 14. Cabine elettriche MT/BT e loro dimensionamento. 15. Impianti elettrici per l illuminazione interna. 16. Rifasamento degli impianti elettrici. 17. Impianti elettrici per alcuni ambienti ed applicazioni particolari. 18. Criteri di progettazione e protezione secondo la tecnica di sicurezza elettrica (Norme CEI).

3 Il paradigma della Generazione Distribuita (GD). Strutture di rete di Trasmissione e di Distribuzione tradizionali e innovative. Problemi di integrazione dei sistemi di GD nelle reti elettriche di distribuzione. Il concetto di Smart Grid (European Technology Platform). Controllo della tensione e dei flussi di potenza attiva e reattiva nelle Reti di Distribuzione MT e BT, passive e attive. [Qualità della tensione (Norma CEI EN 50160). Metodi tradizionali per la regolazione della tensione nelle reti di distribuzione passive MT e BT (Enel DK 4455). Calcolo dei parametri Vp ed R del regolatore automatico di tensione (RAT). La Generazione Distribuita (GD) basata su fonti energetiche tradizionali e rinnovabili. Impatto della GD sulle Reti di Distribuzione e Trasmissione e prescrizioni dell Allegato A.70 del Codice di Rete di Terna. Introduzione alle regole tecniche di riferimento per la connessione di utenti attivi e passivi alle reti AT, MT e BT delle imprese distributrici di energia elettrica. Cenni sulle protezioni di interfaccia con la rete dei generatori (Norme CEI 0-16 e CEI 0-21). Inefficacia dei metodi tradizionali di regolazione della tensione e metodi innovativi per il controllo centralizzato della tensione nelle reti di distribuzione in presenza di GD (Pubblicazioni scientifiche Enel). Modelli per la valutazione della sensibilità della tensione nodale nelle reti di distribuzione MT (Pubblicazioni scientifiche Enel). Introduzione al paradigma della Smart Grids (European Technology Platform)]. Analisi dei guasti simmetrici e dissimmetrici nelle reti di trasmissione e di distribuzione. [Metodologie di analisi del corto circuito. Vincoli imposti dalla rete e dal tipo di guasto. Corto circuito simmetrico, Calcolo delle grandezze elettriche per il guasto trifase. Potenza di corto circuito permanente e transitoria. Definizione di vicinanza elettrica tra i nodi di una rete. Nodi forti e deboli. Corto circuito dissimmetrico, Calcolo delle grandezze elettriche per il guasto monofase a terra, bifase isolato e a terra; Connessione dei circuiti di sequenza. Influenza dei parametri di rete nel confronto tra le ampiezze delle componenti alternate subtransitorie delle correnti di cortocircuito a frequenza nominale per i diversi tipi di guasto nelle reti di Trasmissione]. Analisi delle modalità di connessione del neutro nelle reti di trasmissione e distribuzione ed effetto su sovracorrenti e sovratensioni durante i diversi tipi di guasto parallelo. Schemi di automazione e protezione dai guasti nelle reti elettriche di trasmissione e di distribuzione "intelligenti". Analisi di affidabilità nelle reti elettriche di distribuzione "intelligenti". TESTI DI RIFERIMENTO Quaderni tecnici in Inglese redatti da Professionisti e grosse aziende del settore elettrico internazionale. Norme CEI, CENELEC e IEC.

4 Gaetano Conte, "Manuale di Impianti Elettrici", Terza Edizione HOEPLI. Roberto Marconato, "Electric Power Systems, Vol. I, II", Ed. CEI. James J. Burke, "Power Distribution Engineering _ Fundamentals and applications", Ed. Dekker Inc. Gilbert M. Masters, Renewable and Efficient Electric Power Systems, A JOHN WILEY & SONS, INC., PUBLICATION R.N. Allan and R. Billinton, "Reliability Evaluation of Power Systems" (Sep 11, 2013). Fabio Massimo Gatta, Impianti Elettrici, Ed. Esculapio. PROGRAMMAZIONE DEL CORSO * Argomenti Riferimenti testi 1 * Normativa e Legislazione per i Sistemi Elettrici. Norme CEI + Gaetano Conte, "Manuale di Impianti Elettrici", Terza Edizione HOEPLI. 2 * Configurazione dei sistemi elettrici e cenni sulle scelte tecniche fondamentali. 3 * 3. Strutture di rete per media e bassa tensione e cenni sui criteri di scelta. 4 * 4. Il problema termico negli impianti elettrici. 5 * 5. Introduzione al problema della sicurezza elettrica e delle condizioni ambientali. 6 * 6. Determinazione dei carichi convenzionali. 7 * 7. Caratteristiche costruttive delle condutture elettriche. Linee aeree e linee in cavo. 8 * 8. Calcolo elettrico delle linee R-L. 9 * 9. Sovracorrenti e calcolo delle correnti di corto circuito. 10 * Sovratensioni 11 * Apparecchi di manovra. 12 * Dispositivi di protezione dalle sovracirrenti e dalle sovratensioni.

5 13 * Condizione del neutro nei sistemi trifase. 14 * Cabine elettriche MT/BT e loro dimensionamento. 15 * Impianti elettrici per l illuminazione interna. 16 * Rifasamento degli impianti elettrici. 17 * Impianti elettrici per alcuni ambienti ed applicazioni particolari. 18 * Criteri di progettazione e protezione secondo la tecnica di sicurezza elettrica (Norme CEI). * Argomenti Riferimenti testi 1 * Il paradigma della Generazione Distribuita (GD). Gilbert M. Masters, Renewable and Efficient Electric Power Systems, A JOHN WILEY & SONS, INC., PUBLICATION 2 * Strutture di rete di Trasmissione e di Distribuzione tradizionali e innovative. 3 * Problemi di integrazione dei sistemi di GD nelle reti elettriche di distribuzione. Il concetto di Smart Grid (European Technology Platform). 4 * Controllo della tensione e dei flussi di potenza attiva e reattiva nelle Reti di Distribuzione MT e BT, passive e attive. 5 * Analisi dei guasti simmetrici e dissimmetrici nelle reti di trasmissione e di distribuzione. 6 * Analisi delle modalità di connessione del neutro nelle reti di trasmissione e distribuzione ed effetto su sovracorrenti e sovratensioni durante i diversi tipi di guasto parallelo. 7 * Schemi di automazione e protezione dai guasti nelle reti elettriche di trasmissione e di distribuzione ''intelligenti''. dal Docente + testo di Fabio Massimo Gatta, Impianti Elettrici, Ed. Esculapio. dal Docente + Pubblicazioni scientifiche internazionali. dal Docente + Pubblicazioni scientifiche internazionali. Roberto Marconato, "Electric Power Systems, Vol. I, II", Ed. CEI. dal Docente + testo di Fabio Massimo Gatta, Impianti Elettrici, Ed. Esculapio. dal Docente + Roberto Marconato, "Electric Power Systems, Vol. I, II", Ed. CEI.

6 8 * Analisi di affidabilità nelle reti elettriche di distribuzione ''intelligenti''. Pubblicazioni scientifiche internazionali + Testo di R.N. Allan and R. Billinton, Reliability Evaluation of Power Systems (Sep 11, 2013) * Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame. N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame. MATERIALE DIDATTICO Il materiale didattico addizionale viene fornito dal Docente a lezione durante la frequenza del Corso. Il materiale didattico viene fornito dal docente a lezione durante la frequenza del corso. VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO Prova orale. Orale. DATE DEGLI APPELLI Portale ufficiale di Ateneo e WEB page del Docente: Portale ufficiale di Ateneo e WEB page del docente: PROVE IN ITINERE Non previste.

7 Non sono previste prove in itinere. PROVE DI FINE CORSO Non previste, se non l'esame orale finale. Non sono previste prove di fine corso, se non l'esame orale finale. ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI Non identificabili. Non identificabili.