CABINE ELETTRICHE DI TRASFORMAZIONE

Cabtrasf_parte_prima 1 di 8 CABINE ELETTRICHE DI TRASFORMAZIONE parte prima Una cabina elettrica è il complesso di conduttori, apparecchiature e macchine atto a eseguire almeno una delle seguenti funzioni: trasformazione, conversione, regolazione, smistamento dell energia elettrica. Una cabina di trasformazione MT/BT è il complesso di conduttori, apparecchiature e macchine atto a eseguire la trasformazione dell energia elettrica, fornita dalla rete di distribuzione a MT, in energia elettrica a bassa tensione, 230 / 400 V. Sistema elettrico: la norma CEI ( Comitato Elettrotecnico Italiano ) definisce come sistema elettrico quella parte di un impianto elettrico costituito dal complesso dei componenti elettrici aventi una determinata tensione nominale U N. In base al valore della tensione nominale U N un sistema elettrico, secondo le norme CEI, è così classificato: sistema di categoria zero U N 50 [V] sistema di prima categoria 50< U N 1000 [V] sistema di seconda categoria 1000< U N 30000 [V] sistema di terza categoria U N > 30.000 [V] Una cabina elettrica di trasformazione pertanto costituisce un interfaccia tra un sistema di seconda categoria e un sistema di prima categoria. La tensione nominale U 1N del sistema di seconda categoria ( il sistema a MT ) è normalizzata su uno dei valori seguenti 3; 6; 10; 15; 20; 30 [kv] Per gli impianti nuovi è raccomandata la tensione nominale U 1N = 15 [ kv]. Per il sistema di prima categoria ( il sistema in bt ) il valore normalizzato della tensione è 230 / 400 [V]. Una cabina di trasformazione è graficamente rappresentata negli schemi elettrici impiantistici con lo schema semplificato della figura 1: La figura 1, essendo uno schema semplificato, rappresenta la cabina solo dal punto di vista della funzione svolta; non sono infatti messi in evidenza le altre apparecchiature che sono necessarie per il funzionamento, come i dispositivi manovra, sezionamento, misura ecc.: S3 MT BT S4 Fig.1

Cabtrasf_parte_prima 2 di 8 COMPONENTI FONDAMENTALI DI UNA CABINA MT/BT PRIVATA Le cabine private sono i nodi della rete di distribuzione in cui l energia elettrica viene consegnata in media tensione ad un privato; questi poi deve provvedere ad abbassare la tensione ai valori di utilizzazione e distribuirla agli utilizzatori con i criteri coerenti con le esigenze particolari dell impianto. Struttura di una cabina privata La cabina deve presentare almeno tre locali di cui due riservati all ENEL: il primo ( A ) costituisce l arrivo della MT e accoglie le apparecchiature di media tensione di manovra, protezione e sezionamento ; il secondo ( B )ospita la strumentazione per la misura delle grandezze elettriche di interesse ( voltmetri, amperometri, frequenzimetro, contatore di energia attiva, contatore di energia reattiva ) ed è normalmente chiamato locale contatori; il terzo ( C ) locale è di pertinenza dell utente ( locale utente ) accoglie le apparecchiature di media tensione di manovra, protezione e sezionamento e smistamento, i trasformatori MT/BT e il quadro di bassa tensione ( locale utente ) A B MT TR C BT Quando è necessaria la cabina privata: Le cabine private risultano convenienti per potenze d impianto, riferite ad un unica proprietà, superiori a 50-100 kw, perché il costo unitario dell energia è minore se essa viene fornita in MT rispetto al costo unitario quando essa viene invece fornita in bassa tensione. Per potenze d impianto ancora più grandi, come per esempio ospedali, industrie, grandi complessi commerciali o residenziali il ricorso alla cabina privata risulta invece necessario per le esigenze proprie funzionali e gestionali. Numero dei trasformatori presenti: Quando la potenza richiesta non è elevata e quando non esistono particolari esigenze di continuità funzionale dell impianto la cabina presenta un unico trasformatore; Quando la potenza richiesta è elevata vengono installati due o più trasformatori che possono funzionare sia separatamente che in parallelo; questa soluzione si rende necessaria anche quando esiste una forte esigenza di continuità funzionale dell impianto e un guasto all unico trasformatore o interventi di manutenzione su di esso determinerebbero fermate inaccettabili dell impianto. Talvolta, sempre per le esigenze di continuità del servizio è presente un trasformatore di riserva ( principio della ridondanza ) che può subentrare quando si verifichi un guasto ad un trasformatore normalmente in servizio. Nei casi in cui la continuità di servizio è una caratteristica fondamentale dell impianto è adottata anche la soluzione 2+1 che applica il criterio della ridondanza. La cabina è dotata di 3 trasformatori di cui due sempre in servizio e il terzo di riserva; quest ultimo può essere utilizzato quando uno dei due normalmente in servizio per qualche motivo deve essere sconnesso. Potenze nominali dei trasformatori MT/BT: La potenza dei trasformatori viene scelta all interno della serie normalizzata ( valori in kva ) 50; 100; 160; 250; 400; 630; 1000

Cabtrasf_parte_prima 3 di 8 Alimentazione della cabina. Configurazione della cabina lato MT nella sezione MT di ENEL. In funzione del tipo di alimentazione le cabine possono essere fondamentalmente di due tipi: 1. cabine alimentate con linea terminale; 2. cabine alimentate con linea ad anello. Nelle cabine alimentate con linea terminale la linea MT termina nella cabina e non prosegue oltre la cabina stessa, figura 2; Nelle cabine alimentate con linea ad anello in cabina arrivano due linee MT, che realizzano un anello di alimentazione. In cabina è presente un dispositivo entra-esci formato da due sezionatori sotto carico, che consente di alimentare la cabina con una o entrambe le linee e di mantenere la continuità dell anello anche quando la cabina è scollegata. La configurazione ad anello consente inoltre alla cabina di poter essere alimentata anche quando una delle due linee MT in arrivo è fuori servizio, figura 3. Arrivo llinea MT Arrivo linea MT A Arrivo linea MT B sezionatore sotto carico TA TV Sbarre MT sezionatore di terra Gruppo di misura sezionatore sotto carico TA Figura 2: Alla cabina utente cabina terminale TV sezionatore di terra Gruppo di misura Alla cabina utente Figura 3 cabina inserita in anello Costituzione della cabina nella sezione MT ENEL: In ingresso, nella sezione MT di pertinenza dell ENEL si ha sempre il sezionatore di isolamento così chiamato perché in posizione di aperto si è sicuri che la cabina è isolata dalla rete, coordinato con il sezionatore di terra I coltelli del sezionatore di terra sono interbloccati con i coltelli del sezionatore di linea ( quando il sezionatore di linea è chiuso il sezionatore di terra è aperto e viceversa), in modo che la linea venga messa a terra quando vengono effettuati lavori sulla stessa e le operazioni di manutenzione possano svolgersi in sicurezza. A valle del sezionatore di isolamento è presente il gruppo di misura, seguito da un altro sezionatore in modo che in caso di operazioni di manutenzione, il gruppo di misura possa essere isolato completamente dal resto dell impianto.

Cabtrasf_parte_prima 4 di 8 I sezionatori presenti in questa sezione MT dell impianto di cabina sono manovrabili solo da parte degli operatori dell ente distributore. Il gruppo di misura è costituito normalmente da un contatore di energia attiva trifase a due sistemi con indicatore di massima potenza e da un contatore di energia reattiva trifase a due sistemi, figura 4. Tali strumenti sono inseriti per via indiretta mediante due TA ( trasformatori amperometrici o di corrente ) per la lettura della corrente di linea per le amperometriche di contatori e wattmetri, e due TV ( trasformatori volumetrici o di tensione ) per la lettura delle tensione di linea per i voltmetri e le voltmetriche di contatori e wattmetri. L3 L2 L1 L1 I1 I2 Agli amperometri e alle amperometriche dei contatori V 12 Ai voltmetri e alle volumetriche dei contatori V 23 Figura 4

Cabtrasf_parte_prima 5 di 8 Schemi tipici della cabina utente: Nella sezione MT di pertinenza dell utente trovano posto le apparecchiature di manovra, sezionamento e protezione, il gruppo di trasformazione MT/BT e infine il quadro di bassa tensione. In relazione alla potenza elettrica dell impianto e alle esigenze funzionali dello stesso può essere conveniente o necessario affidare la trasformazione non ad un solo trasformatore ma a due trasformatori. Possono presentarsi perciò soluzioni impiantistiche differenti: 1) la trasformazione è realizzata mediante un solo trasformatore che alimenta un gruppo di linee BT Consegna e misura. Sezione MT utente Sezione BT Fig.5 Schema di principio di cabina privata con un solo trasformatore MT/BT schema radiale semplice Schema radiale composto

Cabtrasf_parte_prima 6 di 8 2) la trasformazione è realizzata mediante due trasformatori che funzionano separatamente alimentando ciascuno un proprio gruppo di linee BT Consegna e misura sezione MT utente TR A TR B Sezione BT quadro A forza motrice quadro B servizi ausiliari Figura 6: cabina con due trasformatori indipendenti schema radiale Si usa questo schema d impianto quando la potenza richiesta è superiore a 200-300 kw e quando si voglia e si possa suddividere la potenza tra forza motrice ( TR A ) e servizi ausiliari ( TR B ). Si consegue un risparmio energetico perchè gli ausiliari possono essere alimentati anche con il trasformatore TR A scollegato ( ad esempio durante la notte ) e dimensionando il trasformatore TR B per la potenza necessaria ai soli servizi ausiliari ( in questo modo si evita anche di far lavorare a bassa potenza un trasformatore di potenza nominale elevata). Questa soluzione pertanto è dettata fondamentalmente da motivi di esercizio, anche se il costo complessivo delle due macchine, con le relative apparecchiature di protezione, risulterà maggiore di quello di un unica macchina di potenza pari alla somma delle due. Un inconveniente di questo schema è che in caso di guasto di un trasformatore non è possibile alimentare le sue linee a BT mediante l altro trasformatore.

Cabtrasf_parte_prima 7 di 8 3) la trasformazione è realizzata mediante due trasformatori collegati in parallelo, che alimentano un unico gruppo di linee BT: Consegna e misura sezione MT utente TR A TR B Sezione BT quadro BT Figura 7: cabina con due trasformatori in parallelo: schema radiale doppio Questa soluzione garantisce una certa continuità di servizio in quanto, in caso di guasto ad un trasformatore si può continuare l alimentazione delle linee BT o almeno di quelle linee relative ai carichi vitali e più importanti. Anche questa soluzione, come quella vista in precedenza, è dettata fondamentalmente da motivi di esercizio, anche se il costo complessivo delle due macchine, con le relative apparecchiature di protezione, risulterà maggiore di quello di un unica macchina di potenza pari alla somma delle due.

Cabtrasf_parte_prima 8 di 8 4) la trasformazione è realizzata mediante due trasformatori che funzionano separatamente. Ogni trasformatore alimenta un proprio gruppo di linee BT. Le sbarre BT dei due trasformatori possono essere connesse a formare un unico sistema di sbarre mediante un congiuntore di sbarre BT Consegna e misura sezione MT utente TR A TR B Sezione BT quadro A Congiuntore di sbarre quadro B Figura 7: cabina con due trasformatori in parallelo: schema radiale doppio Con questo schema i due trasformatori funzionano separatamente però è previsto un interruttore ( chiamato congiuntore di sbarre ) che può collegare i sistemi di sbarre BT delle due macchine. Questa soluzione è sicuramente la migliore in quanto in caso di guasto di una macchina, chiudendo l interruttore di sbarra, si possono alimentare le linee BT normalmente alimentate dalla macchina guasta con l altra macchina rimasta in funzione, ottenendo quindi una elevata continuità di servizio.