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2 l\ianuali HOEPLI Ing. EMILIO PIAZZOLI So' ratensioni negli impianti elettrici Cause - Effetti - Protezioni ~"("''~;:'~ ULRICO HOEPLI EDITORE LIBRAIO DELLA REAL CASA MILANO

3 IN"DICE PARTE PRIMA. - Sovratensioni. l. - Introduzione. r. Campo elettrico nella trasmissione di potenza 3 2. Costanti dei circuì ti elettrici Energia del campo elettrico Trasformazioni di energia. I 1 6. Onde transitorie di corrente e di tensione Sovratensioni. I 5 8. Origine delle sovratensioni. I 7 9 Classificazione delle sovratensioni I8 Il. - Sovratensioni di origine interna. I 0 ) SO\'RATENSIO>II CHE SI MANIFESTANO ALLA CHIUSURA E ALL'INTERRUZIONE DI CIRCUITI. a) Ci1 witi semplicemente iuduttivi. IO. Periodo transitorio della corrente. I I. Chiusura del circuito. I2. Interruzione del circuito. I 3. Casi pratici 14. Forza elettromotrice alternata I

4 -x b) Cù cuiti con capacità coucentmta. I 5. Carica di un condensatore Caso della piccola resistenza 17. Sovratensione di inserimento 18. Sovratensioni di interruzione I9 Condizioni pratiche c) Risonanze. 20. Sovrapposizioni di onde 2I. Condizioni di risonanza 22. Effetti di risonanza Casi pratici; cavi concentrici, ecc. d) Ci?"Cuiti a capacità e indutla11ze mddh,iseo 25. Inserimento di una condottura o Sovratensione di inserimento 6r 27. Lunghezza dell'onda di carica o Analogia meccanica Azione degli smorzamenti Intensità di carica p. Tensione alternata Onde correnti Modificazioni dell'onda corrente in tronchi di differenti caratteristiche 8 I 37 Esempio numerico Cavo in serie con condottura aerea e con trasformatore. 39 Capacità interposta in una condottura 40. Azione protettiva 41. Resistenze smorzanti. 42. Corto circuito 430 Sovratensione di interruzione 44 Esempio e) Inse1 imeuti di macc/jiue e tmsfonnatori. 450 Propagazione della tensione in avvolgimenti. ror

5 XI- 2") SOVRATENSIONI PROVOCATE DA ARCHI. 46. Archi instabili 47 Circuiti oscillanti 48. A1 cing- g1 ozmrl 49 Azione di ripetute scintille 50-p. Casi pratici Sovratensioni di origine atmosferica. 53 Campo elettrico terrestre Cariche statiche 59 Variazioni rapide del campo terrestre 6o-63. Onde correnti, loro propagazione Resistenze di smorzamento. 66. Induzione elettromagnetica. 67. Ipotesi sull'azione del fulmine. 68. Scariche dei fulmini 69. Scariche dirette e scariche laterali Png. I I07 I09 III 116 l I7 I23 I24 I I34 I IV. - Azione delle sovratensioni e smorzamenti naturali. I 0 ) AziONE DELLE SOVRATENSIONI. 70. Scariche I 4I 71. Effluvi; deterioramento dai rivestimenti I Gradiente del potenziale tra due superfici affacciate Sovratensioni verso terra e tra i conduttori. I49 74 Differenti modi di manifestarsi delle sovratensioni I p 2") SMORZAMENTI NATURALI Alcune cause smorzanti I Effetto corona. I Irraqiazione di energia I Condizioni in cui si trovano gli impianti ad alta tensione rispetto alle sovratensioni I Id. degli i m pianti a tensioni basse. I 65

6 -XII- PARTE seconda. - Protezioni. V. - Sistemi di protezione. 89. Riepilogo. 90. Diversi sistemi di protezione. I 0 ) VI. - Protezioni indirette (preventive). PROVVEDIMENTI TENDENTI AD EVITARE LE CAUSE CHE PRODUCONO SOVRA TENSIONI (CAUSE D! ORI GINE INTERNA). 91. Natura di siffatte protezioni. 92. Influenza della curva di tensione 93 Potenza e tensione delle macchine Valvole, interrutori a olio, ecc.. 97 Regole di esercizio 98. Inseritori di protezione. 99-IOO. Altri analoghi dispositivi. ror. Uso di trasformatori. I02. Gruppi speciali Pn g. 172 I I r8o ) PROTEZIONI PER IMPEDIRE A PERTURBAZIONI ESTERNE DI RAGGIUNGERE GLI IMPIANTI (PROTEZIONI DI CO:-IDOTTURE LIBERE). IOJ Gabbia di Faraday e di Hertz Fili di terra. ro Punte e a nelli di protezione I08. Risultati di osservazioni I09. Tracciato della linea 3") PRECAUZIONI DI ORDINE COSTRUTTIVO. I 10. In chè consistano

7 -XII- PARTE seconda. - Protezioni. V.- Sistemi di protezione. 89. Riepilogo. 90. Diversi sistemi di protezione VI. - Protezioni ind irette (preventive). 1 ) PROVVEDIMENTI TENDENTI AD EVITARE LE CAUSE CHE PRODUCONO SO\'RA TENSIONI (CAUSE DI ORI GINE INTERNA). 91. Natura di siffatte protezioni. 92. Influenza della curva di tensione 93 Potenza e tensione delle macchine Valvole, interrutori a olio, ecc Regole di esercizio 98. Inseritori di protezione Altri analoghi dispositivi. IOI. Uso di trasformatori Gruppi speciali 2 ) PROTEZIONI PER IMPEDIRE A PERTURBAZIONI ESTERNE DI RAGGIUNGERE GLI IMPIANTI (PROTEZIONI DI CO~DOTTURE LIBERE) ro4. Gabbia di Faraday e di Hertz Fili di terra. w6-i07- Punte e anelli di protezione ro8. Risultati di osservazioni 109. Tracciato della linea ) PRECAUZIONI DI ORDINE COSTRUTTIVO. I IO. In chè consistano. 204

8 -XIII- VII.- Protezioni dirette (difensive). I I r. Loro caratteristica l") PROTEZIONI RELA T!VE A VARIAZIONI DI LENTO DECORSO. a) Messa a terra del ueut1 o. 206 II2-IJ4. Fenomeni che se ne derivano. 207 II5- I I 6. Effetti delle armoniche multiple di tre 210 II7. Vantaggi e inconvenienti del neutro a terra 2I4 n8. Messa a terra di una fase. 2I6 b) Messa a terra con Tesistwze e 1 occbetti di impedenza. II9-I20. Scaricatori a getto d'acqua 2I7 I2!. Resistenze calibrate. 223 I22. Vantaggi dei getti liberi 224 I23. Resistenze fisse. 225 I24. Rocchetti di impedenza. 227 I 25. Messa a terra della massa delle macchine ) PROTEZIONI RELATIVE A RAPIDE VARIAZIONI. a) Dispositivi a funzionameulo disconti11uo (scaricatori). I26. Funzionamento degli scaricatori. I 27. Spegnimento dell'arco I28. Tensione disruttiva. I29. Determinazione delle resistenze I 30. Efficacia degli scaricatori I Scaricatori a corna. I 3 I- I 33. Funzionamento. I Intervalli, schemi di inserimento I 3 7. Scaricatori in parallelo I38. Corna multiple.

9 -XIV- I 39 Dati prattct 260 I40-14I. Corna in serie Dispositivi per aumentare la sensibilità Scaricatori a soffio magnetico Scaricatore elettrostatico » a punte ausiliari. 268 q6.» a relais (Dina) Sistemi speciali per favorire il funzionamento degli scaricatori a corna 27I I48. Scaricatori a corna multiple » Gola. 273 I 50., Blathy » Pizzuti-Ferrari Schema di un impianto protetto con scaricatori a corna 277 I53 Installazione e manutenzione degli scaricatori a corna 277 Scaricatori a rulli Rulli 280 I55 Rulli Wurtz. 283 I 56. Dati pratici. 284 I57 Rulli Wirt. 286 I58-I59 Combinazioni di rulli e resistenze in parallelo 288 I6o. Altri dispositivi a rulli. 29I I6r. Applicabilità dei rulli 293 I62. Sensibilità degli scaricatori a rulli 294 I63. Gradiente del potenziale nelle serie di rulli. 295 I64. Scaricatore Zipp Valvole Giles Scaricatore Modigliani Requisiti. J68. Resistenze ad acqua. Costruzione delle resistenze.

10 -xv r69-i73 Resistenze di carbone e simili. I 7-1 Resistenze metalliche Scaricatori a resistenze elettrolitiche I75 Celle ad alluminio )II I 76. Loro applicazione alla protezione di impianti 3 q 177. Inconvenienti nel caso di corrente alternata Funzi,onamento pratico. 319 T79 Disposizioni di impianto 320 b) Dispositivi a funzionamento continuo Loro caratteristica 32 3 Spirali di induttanza Origine I82-I83. Funzionamento. I84. Spirali d'induttanza e capacità in serie 18). Risonanza di onde correnti I86. Disposizione delle spirali. Condensatori Origine 337 I88. Condensatore inserito in un circuito a corrente alternata Prime idee sull'azione protettiva dei condensatori 338 I90-I94 Effetto dei condensatori. 340 I95 Conseguenze dell'aumento di capacità dell'impianto. 35 r 196. Influenza dei conduttori di connessione 3 ) Condensatori e scaricatori in parallelo 353 I98. Condensatori industriali Schemi di inserimento Esempi di impianti a condensatori Sistema Campos. Dispositivi smorzatori.

11 -XVI- VIli. - Scel ta della protezione. 205 Criteri di scelta 206. Schemi di installazione IX. - Installazione delle protezioni Conduttori di terra e collegamento a terra Percorso dei conduttori di terra Isolamento dei conduttori Messa a terra Resistenza delle (( terre» 39 r 213. Valore e misura della resistenza Esecuzione del collegamento a terra Opportunitàdiduesistemi indipendenti di (((erre» 397