GENERAZIONE, TRASMISSIONE ED UTILIZZAZIONE DELL ENERGIA ELETTRICA 1) PREMESSA L energia elettrica viene generata in via elettromagnetica sfruttando le leggi dell induzione elettromagnetica di Lorentz e di Faraday-Neumann-Lenz. Della specificità di queste due leggi parleremo nella trattazione del trasformatore e dell alternatore. Le onde elettromagnetiche viaggiano nel vuoto alla velocità della luce e, nell atmosfera e lungo conduttori elettrici, a velocità prossime a quelle della luce. La velocità di propagazione dell onda è pari al prodotto della frequenza dell onda stessa (data dal numero di creste d onda che transitano in ogni secondo rispetto a un osservatore fisso) per la sua lunghezza d onda espressa in metri. Tale velocità è una costante e quindi, in funzione della frequenza di un onda, si può ricavare la sua lunghezza, fino alle onde convogliate su conduttori con frequenza di 40-50-60 Hertz. 2) PRODUZIONE DELL ENERGIA SUL MOTORE PRIMO La produzione dell energia elettrica avviene prevalentemente in centrali termoelettriche e idroelettriche. Nelle centrali termoelettriche il motore primo che aziona il generatore di energia elettrica, cioè l alternatore, è costituito da turbine a vapore, o a gas, ad alta, media e bassa pressione. Il fluido che si espande in turbina è portatore di energia termica e di pressione ottenute mediante processi di combustione in apposite caldaie o combustori. Le centrali termoelettriche a vapore necessitano di un processo di condensazione dello stesso, in quanto, dopo essersi espanso in turbina, esso ha ceduto il suo contenuto energetico in forma meccanica all asse della turbina stessa e quindi all alternatore. Il vapore a basso titolo energetico viene ricondotto allo stato liquido mediante condensazione per 1
contatto indiretto con fluidi refrigeranti o sfruttando il suo contenuto termico residuo in processi tecnologici. Nelle turbine a gas, ad esempio quelle che sfruttano la combustione del gas metano, si è recentemente adottato il sistema GVR (Generatore di vapore a recupero) mediante il quale non solo la turbina a gas aziona il proprio alternatore, ma i gas di scarico della stessa, anziché essere dispersi, vengono sfruttati, nel loro contenuto termico (600-700 C), per produrre, mediante scambiatore di calore, vapore acqueo che aziona una turbina a vapore con relativo alternatore. Il rendimento termodinamico di tale processo è nettamente superiore a quello tradizionale delle centrali termoelettriche a vapore. Si è passati infatti da un 30% a un 50-55%. Le centrali idroelettriche sfruttano invece l energia proveniente dal salto geodetico (dislivello) e dalla portata dell acqua opportunamente convogliata verso le turbine idrauliche. Possiamo distinguere tre tipologie di turbine idrauliche in relazione al salto geodetico e alla portata d acqua. a) Impianti idroelettrici con elevati dislivelli e basse portate d acqua (invasi costituiti da dighe con condotte forzate che convogliano ad alta velocità l acqua verso la centrale e quindi verso la turbina che, in tal caso, lavorerà unicamente ad azione sotto la spinta dell acqua ad alta velocità); tali sono le turbine Pelton che azionano alternatori assai più lenti di quelli delle centrali termoelettriche (turboalternatori) ma più veloci di quelli relativi alle altre due categorie di turbine idrauliche di cui ai successivi punti b) e c). b) Impianti idroelettrici con medi dislivelli e medie portate d acqua (si tratta principalmente di sbarramenti fluviali o di invasi alpini con salti geodetici non elevati e turbine che funzionano a reazione, analogamente alla dinamica del mulinello idraulico); tali sono le turbine Francis che azionano alternatori, prevalentemente ad asse verticale, dato il loro ingombro radiale, più lenti di quelli azionati dalle Pelton. 2
c) Impianti idroelettrici con bassi dislivelli ed alte portate d acqua (si tratta di sbarramenti fluviali in traversa con canale derivatore e di scarico nei quali la turbina è sempre ad asse verticale, a forma di elica, come quella del propulsore di un natante); tali sono le turbine Kaplan che azionano alternatori ancor più lenti di quelli delle turbine Francis. 3) PRODUZIONE DELL ENERGIA SULL ALTERNATORE L alternatore, detto anche generatore sincrono, genera potenza elettrica, e quindi energia, in virtù della legge dell induzione elettromagnetica di Lorentz. Secondo questa legge naturale una barra conduttrice (prevalentemente in rame) che sia in movimento relativo rispetto ad un campo magnetico, diviene sede di una forza elettromotrice, cioè di una tensione elettrica, la cui unità di misura è il Volt. Tale tensione è tanto più elevata quanto più lunga è la barra tagliata dalle linee di flusso del campo magnetico, quanto più elevata è la velocità relativa di taglio e quanto più elevata è l intensità del campo magnetico. Poiché in natura non è possibile separare il polo nord magnetico dal polo sud magnetico, il rotore dell alternatore, cioè la sua ruota polare, sarà costituito da una alternanza di poli nord e sud prodotti avvolgendo delle bobine eccitatrici, percorse da corrente continua alternativamente destrorsa e sinistrorsa attorno alla masse magnetiche dei poli suddetti. La parte fissa dell alternatore ancorata al suolo è detta statore o corona statorica e, ovviamente, non può strisciare contro il rotore in rotazione, ma deve rigorosamente distanziarsi da esso di uno spazio vuoto di qualche centimetro, detto traferro. Nei canali praticati su tale corona sono allocate la barre conduttrici suddette che, opportunamente collegate tra loro, danno ai morsetti esterni una tensione compresa, a seconda del tipo di impianto, tra 10000 e 20000 Volt. Va osservato che tale tensione non può essere più elevata di tale limite per problemi di isolamento tra le varie matasse che collegano tra loro le barre. Quanto descritto costituisce l avvolgimento statorico che è distribuito su tutto l arco della corona, su tre sezioni, dette fasi. Esse sono da un lato collegate 3
tra loro in un punto detto centro stella, dall altro sono portate all esterno della macchina formando i tre morsetti di uscita dell energia. Ciascuna fase è sede quindi di un onda di tensione alternata, dovuta all alternanza dei poli sulla ruota polare, sfasata di un terzo di periodo rispetto alla fase che la precede. In Europa gli impianti di generazione elettrica funzionano con una frequenza rigorosamente costante pari a 50 Hz; in U.S.A. e Canada tale frequenza è di 60 Hz, in altri paesi, tra cui quelli dell est asiatico, la frequenza può essere anche di 40-42 Hz. Tornando all Europa (50 Hz), la velocità di rotazione degli alternatori, e quindi delle turbine, è strettamente legata, stante la costanza del dato suddetto, al numero di poli della ruota polare. Quindi, alternatori a due poli dovranno ruotare rigorosamente a 3000 giri al minuto (50 X 60); alternatori a quattro poli dovranno ruotare a 1500 giri al minuto poiché si è dimezzato il passo polare e, contestualmente, la velocità di rotazione. I turboalternatori delle centrali termoelettriche possono ruotare, data l alta velocità delle turbine, a 3000 o a 1500 giri al minuto; cioè possono avere due o quattro poli. Gli alternatori azionati da turbine idrauliche, per ragioni tecnologiche legate alla velocità delle stesse, sono assai più lenti, come già detto; hanno dimensioni radiali assai maggiori e un numero di poli che può arrivare fino a 128. In quest ultimo caso limite il numero di giri al minuto del rotore, al fine di mantenere costante la frequenza di 50 Hz, sarà pari a 3000 diviso il numero delle coppie polari, cioè 64. Il numero di giri al minuto, con 128 poli, sarà quindi pari a 46,875; cio consentirebbe, se la macchina fosse priva dell involucro di protezione, di seguire ad occhio nudo la rotazione della ruota polare. 4) TRASFORMAZIONE E TRASPORTO DELL ENERGIA ELETTRICA Come già detto un alternatore, sia esso ad alta o a bassa velocità a seconda della natura del suo motore primo, presenta ai suoi tre morsetti di uscita tre onde di tensione sinusoidali, sfasate tra di loro di 120 elettrici (pari ai gradi meccanici di sfasatura delle fasi statoriche moltiplicati per il numero delle coppie polari). La 4
potenza elettrica uscente da tali morsetti, pari a 3 UI, con U tensione elettrica tra due dei tre morsetti ed I corrente uscente da uno dei tre morsetti, deve essere trasportata a lunghe distanze (anche fino a 300-400 Km). Le linee di trasmissione dell energia (che è pari alla potenza elettrica suddetta moltiplicata per il tempo di utilizzo della stessa) a causa della resistenza elettrica dei loro conduttori, sono sede di perdite per riscaldamento pari a 3 Rf I² (con Rf pari alla resistenza elettrica di uno dei tre fili della linea di trasporto). Per contenere il più possibile tali perdite (il cosiddetto effetto Joule), è necessario ridurre, a parità di potenza trasportata, l entità della corrente I. E questo il motivo dell impiego, all uscita dell alternatore, di macchine statiche che sfruttano le legge dell induzione elettromagnetica ed elevano la tensione prodotta dall alternatore a valori 10, 20, 30 volte superiori. Sono questi i trasformatori, caratterizzati da una tensione nominale primaria (nel nostro caso i 20000 Volt dell alternatore) e da una tensione secondaria nettamente più elevata (130000, 220000, 380000 Volt, a seconda dell importanza e della lunghezza della linea di trasporto). Tale innalzamento di tensione comporta, a parità di potenza di trasporto, una proporzionale riduzione della corrente I e quindi, con proporzione quadratica, una riduzione della perdita di potenza in linea per effetto Joule. Sono in fase sperimentale linee di trasporto a 750000 Volt e anche ad un milione di Volt; la tematica in questione investe i problemi dell isolamento tra i fili di linea e verso terra, stante la capacità di isolamento naturale dell aria pari a 20000-30000 Volt/cm a seconda del grado di umidità della stessa. Il trasformatore è una macchina reversibile in quanto può essere utilizzata in elevazione o in abbassamento della tensione. In uscita dalla centrale di produzione, cioè dall alternatore, il trasformatore funzionerà da elevatore (es. 20000/380000 Volt); esso è sostanzialmente costituito da un nucleo di materiale ferroso ad alta permeabilità magnetica, distribuito su tre colonne (una per fase) con due traverse. Su ciascuna colonna sono avvolte le spire in rame degli avvolgimenti primario e secondario; tali avvolgimenti, nel nostro caso di media e alta tensione, non sono in contatto elettrico tra loro, ma sono efficacemente isolati 5
l uno dall altro per non dare origine a scariche od archi trasversali tra m.t. e A.T.. Essi sono invece accoppiati elettromagneticamente nel senso che il flusso magnetico prodotto dalla corrente dell avvolgimento primario a 50 Hz, si concatena tramite il nucleo magnetico ferroso, con l avvolgimento secondario, inducendovi, per la legge di Faraday-Neumann-Lenz, una tensione U2 pari, in prima approssimazione, a U1 N2/ N1. Nel caso di un guasto, ad esempio una fulminazione, che ponga in corto circuito un certo numero di spire dell avvolgimento secondario, o di quello primario, a parità di tensione in ingresso U1, si produrrà un alterazione della tensione in uscita U2, a causa dell alterazione del rapporto spire N1/N2. E evidente che nelle zone di arrivo delle linee in A.T., si pone il problema della distribuzione dell energia elettrica all utenza. Per questo si opera con una speculare riduzione della tensione mediante trasformatori analoghi a quelli di centrale funzionanti in senso inverso ( A.T./m.t.). Cio avviene in stazioni primarie di trasformazione con successive trasformazioni capillari da m.t. a b.t. onde poter distribuire l energia alle utenze private e domestiche. La distribuzione dell energia alle utenze industriali avviene normalmente, a seconda della dimensione dell azienda, in A.T. (220000 o 130000 Volt) o in m.t. (20000 o 30000 Volt). Precisiamo che fino a 1000 Volt la distribuzione è considerata in b.t., da 1000 a 30000 Volt in m.t., oltre in A.T.. Le suddette linee di trasmissione dell energia in A.T. sono ovviamente linee trifasi, per le motivazioni già espresse, ancorate su tralicci prevalentemente in acciaio, talora anche in cemento armato. Sui tralicci in acciaio, al di sopra dei conduttori di trasmissione (in rame o in alluminio-acciaio e isolati dagli ancoraggi mediante catene di isolatori in pyrex), sono posizionate le funi, o la fune di guardia, francamente collegate alla struttura in acciaio del traliccio che, a sua volta, tramite dispersori zincati, è francamente connessa a terra. Le funi di guardia hanno la funzione di intercettare scariche elettriche da fulminazioni atmosferiche evitando che le stesse vengano direttamente captate dai conduttori di energia con gravi conseguenze in termini di sovratensioni e onde anomale migranti. Come già 6
espresso nella dispensa relativa a tali fenomeni, le onde migranti di sovracorrente e sovratensione, se non adeguatamente smaltite a terra, possono produrre nelle apparecchiature di ricezione dell energia (trasformatori) o di utilizzazione della stessa (apparati di regolazione, di comando, di azionamento, motori, servomotori, processori, batterie di condensatori), guasti anche di elevata entità quali: carbonizzazioni, archi intermittenti a terra, cortocircuiti, incendi, esplosioni. 5) APPARECCHIATURE DI PROTEZIONE E DI MANOVRA Tutte le macchine generatrici, trasformatrici ed utilizzatrici di energia elettrica, debbono essere efficacemente protette sia dai fenomeni anomali di natura non industriale (del tipo appena citato, cioè fulminazioni di origine atmosferica) sia da quelli di natura industriale (cortocircuiti, guasti e contatti accidentali tra fasi). Protezioni inadeguate o non correttamente calcolate porterebbero, in breve tempo, gli impianti verso un deterioramento irreversibile in quanto la frequenza di guasto prima, e la lievitazione della magnitudo dello stesso, successivamente, produrrebbero oltre a frequenti interruzioni del servizio, un invecchiamento precoce delle apparecchiature e una riduzione consistente della loro vita media di funzionamento. La prima protezione da installare in prossimità delle apparecchiature, nonchè alla partenza e all arrivo delle linee di trasmissione, è costituita da sistemi di scaricatori di energia impulsiva (associata a sovracorrenti e sovratensioni derivanti da fulminazioni atmosferiche, nonchè da onde migranti di varia natura quale, ad esempio, induzione elettrostatica, induzione elettromagnetica, contatti accidentali tra A.T. ed m.t. e tra m.t. e b.t., archi intermittenti, sovratensioni da risonanza). Lo scaricatore rappresenta sostanzialmente un punto cosiddetto a frattura prestabilita in un impianto, intendendo per tale un punto ad isolamento indebolito che favorisce il deflusso verso terra dell onda anomala impulsiva di energia. E paragonabile a quelle strutture idrauliche ( i cosiddetti stramazzi Bazin ) che, in caso di piena del fiume, provvedono a smaltire l onda anomala lateralmente agli 7
argini in zone golenali predisposte per lo sfogo delle piene, impedendo in tal modo che l onda stessa raggiunga i centri abitati. Ovviamente, il fenomeno è di natura diversa e comporta alcuni accorgimenti atti a far si che l onda impulsiva elettromagnetica sia facilitata nel suo percorso verso terra mediante una riduzione improvvisa della resistenza dello scaricatore in misura tanto maggiore quanto maggiore è la corrente di scarica; cio equivale all apertura di un uscita di sicurezza che provvede allo sfollamento di un ondata di persone nel momento in cui queste esercitano la loro pressione e che si richiude prontamente appena la folla è defluita. Si tratta dei cosiddetti scaricatori a resistenza variabile (varistori) che riattivano, nella maggioranza dei casi, (cioè qualora lo scaricatore medesimo non sia stato distrutto dall intensità della scarica) il grado di isolamento di sicurezza, non appena il fenomeno impulsivo si è esaurito. Ogni scaricatore è protetto da due corni spinterometrici in aria che hanno la funzione di by-pass sullo stesso in modo da far smaltire una quota parte della scarica ad impulso direttamente a terra, salvaguardando l apparecchiatura di protezione. Una seconda importante tipologia di apparecchiatura di protezione (e anche di manovra) è costituita dagli interruttori. La funzione dell interruttore è quella di interrompere la continuità metallica di un circuito elettrico quando il medesimo è percorso da corrente. Gli interruttori vengono installati in prossimità di tutte le apparecchiature generatrici, trasformatrici ed utilizzatrici dell energia elettrica; in particolare, per i trasformatori, l installazione avviene su entrambi i lati di A.T. ed m.t. o di m.t. e b.t.. La problematica connessa all interruzione della corrente elettrica si puo sintetizzare negli accorgimenti atti ad estinguere l arco elettrico che si forma al momento della separazione dei contatti. I dispositivi di estinzione dell arco elettrico sono di vario tipo in relazione alle tensioni in gioco. Negli impianti in b.t. ed m.t. si utilizzano interruttori extra rapidi in aria con soffio elettromagnetico dell arco mediante lo sfruttamento della legge di interazione elettrodinamica tra conduttori percorsi da corrente e campi magnetici. In m.t. si utilizzano interruttori cosiddetti dejon, cioè a deionizzazione, che provvedono a risucchiare elettromagneticamente l arco elettrico formatosi tra i contatti, in una sorta di 8
ghigliottina, costituita da piastre di materiale ferroso tra loro distanziate e intercalate con bobine percorse dalla medesima corrente dell arco; tali bobine, producendo un campo magnetico radiale, provvedono a far ruotare i tronconi di arco prodotti dalla ghigliottina in senso destrorso e sinistrorso. In tal modo si ottiene il raffreddamento dell arco stesso, la sua frammentazione e, in definitiva, la sua estinzione. Ricordiamo che in m.t. ed A.T., l estinzione dell arco elettrico in maniera forzata è assolutamente necessaria in quanto, se lo stesso fosse lasciato libero di estinguersi naturalmente, assumerebbe percorsi imprevedibili anche di qualche centinaio di metri con estrema pericolosità per l incolumità delle persone e la funzionalità delle apparecchiature. In ambito A.T. (130000-220000-380000 Volt) il fenomeno di estinzione dell arco richiede accorgimenti ancor più sofisticati. Si ricorre all estinzione mediante getti di aria compressa od esafloruro (tali sono gli interruttori ad aria compressa), oppure all azione di taglio dell arco mediante olio in pressione spinto dall onda d urto dell arco stesso (tali sono gli interruttori a volume d olio ridotto). Non sempre l interruzione avviene secondo la procedura elettrodinamica prevista. Puo infatti accadere che una sovracorrente di origine atmosferica particolarmente intensa, o un cortocircuito franco (cioè a bassa impedenza e quindi ad elevatissima corrente) producano un onda di pressione e un intensità d arco tali da superare la tenuta meccanica della struttura dell interruttore facendolo esplodere con proiezione di parti scheggianti a notevole distanza e grave nocumento all incolumità delle persone e alla funzionalità delle apparecchiature. Presso il CESI (Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano) si effettuano prove di tenuta in A.T. ed m.t. su trasformatori di potenza, interruttori, scaricatori, di proprietà degli enti produttori di energia elettrica di numerosi paesi del mondo ai fini di certificare le prestazioni di tali apparecchiature mediante la simulazione delle effettive condizioni di funzionamento. Il CESI effettua altresi le cosiddette prove di vita sui cavi in A.T. e la rilevazione in tempo reale, mediante il SIRF (Sistema Italiano Rilevamento Fulmini) di tutte le fulminazioni che colpiscono il territorio nazionale registrandone tutti i parametri elettro-fisici e spazio-temporali. 9
Una terza tipologia di apparecchiatura (quest ultima solo di manovra e non di protezione) è costituita dai sezionatori di impianto. Tali apparecchiature stabiliscono o interrompono la continuità metallica di un circuito elettrico; a differenza degli interruttori, sono interamente visibili, non sono provvisti di dispositivi per l estinzione dell arco elettrico, ma semplicemente di meccanismi per il loro azionamento, che deve avvenire solo con il consenso dell operatore; pertanto, possono essere azionati solo se il circuito che dovrà essere da essi interrotto non è percorso da corrente in quanto il relativo interruttore è già stato precedentemente azionato. Se cosi non fosse, assisteremmo ai fenomeni anomali di natura elettrodinamica precedentemente descritti sul comportamento dell arco elettrico. Tramite i sezionatori vengono isolati tronconi di linea sui quali, ad esempio, si vanno ad effettuare dei lavori di manutenzione, di modifica, di ristrutturazione; oppure si smistano flussi di energia da un montante di un trasformatore ad un altro o da un utilizzatore ad un altro. Tutto cio, ovviamente, dopo aver azionato i relativi interruttori ai fini di rendere i circuiti in questione non percorsi da corrente elettrica. 6) IMPIANTI DI RIFASAMENTO Per comprendere la tecnica di rifasamento è necessario conoscere la configurazione della potenza elettrica generata e trasmessa agli utenti. La potenza elettrica (ovviamente trifase) in gioco negli impianti di generazione, trasmissione ed utilizzazione è data dalla relazione S= 3 UI, dove U è la tensione esistente tra due dei tre fili di linea ed I è la corrente in ciascuno dei tre fili. Quindi: Volt per Ampère è un prodotto che fornisce la potenza S, detta potenza apparente, espressa in VA (Voltampère). Per motivazioni di natura tecnico-matematica che esulano dalle finalità di questo corso, la potenza S è esprimibile come l ipotenusa di un triangolo rettangolo il cui cateto orizzontale rappresenta la potenza reale P avente come unità di misura il Watt (W), mentre quello verticale rappresenta la potenza reattiva Q espressa in Voltampère reattivi (VAR). La ragione di questa 10
scomposizione della potenza S nelle due componenti P e Q è insita nella diversa tipologia di queste ultime, ai fini del loro effettivo utilizzo in termini elettromeccanici. Infatti la potenza reale P, espressa in Watt, rappresenta, se integrata in un certo tempo t, l energia effettivamente consumata dall utente, cioè i Wh (Wattora) o kwh (chilowattora). Tale è l energia effettivamente tariffata dall ente fornitore e per la quale l utente deve corrispondere l importo relativo al suo consumo. La potenza reattiva Q rappresenta invece una potenza di natura elettromagnetica il cui fluire dal generatore all utilizzatore ha in un certo periodo di tempo un valore medio nullo; è, in pratica, una potenza elettrica che generatore e utilizzatore si scambiano tra loro con una frequenza doppia di quella relativa alla tensione e alla corrente, senza produrre alcun effetto dissipativo per quanto riguarda l utenza. Cio, invece, non si verifica per la potenza P, il cui flusso, dal generatore all utilizzatore, ha valore medio non nullo, in quanto dissipato da quest ultimo. Sia P che Q sono necessarie per il funzionamento delle macchine e delle apparecchiature elettriche e/o elettroniche degli utenti; essendo le componenti di tali onde, P e Q, sfasate nel tempo di un quarto di periodo, la loro risultante non puo che essere l ipotenusa del triangolo rettangolo di cui P e Q sono i cateti. Qui nasce la problematica posta dal fornitore di energia per il suo trasporto. Se indichiamo con φ l angolo formato da S e da P, avremo che P= S cos φ e Q= S sin φ. Se il contratto di fornitura prevede una potenza P erogata dall ente fornitore e un impegno di un elevata aliquota di potenza elettromagnetica Q necessaria ai carichi dell utente, è ovvio che il fornitore, a parità di P, dovrà impegnare in rete un elevata potenza S. Cio comporta quindi un elevata corrente di linea che, per effetto Joule, produrrà una perdita di potenza complessiva pari a 3 RfI². Tale perdita di potenza, non essendo conteggiata dai contatori dell utente, in quanto installati a valle della linea di trasmissione, rimarrà interamente a carico dell ente fornitore. Al fine di evitare che tale onere risulti eccessivo, l ente fornitore impone all utente, contrattualmente, di ridurre la potenza reattiva Q, riducendo in tal modo l angolo di fase φ e, conseguentemente, la potenza S. Va precisato che la natura della potenza Q è duplice; positiva, se di natura elettromagnetica, 11
negativa, se di natura elettrostatica. E quindi ovvio che assorbire dalla rete potenza Q di tipo elettrostatico, equivale a ridurre l aliquota globale della potenza Q o, in altre parole, a produrre in loco, a ridosso dei carichi utilizzatori, la potenza elettromagnetica Q, positiva, ad essi necessaria. Cio si realizza materialmente collegando in parallelo ai carichi, in particolare a quelli che necessitano di elevata potenza reattiva Q elettromagnetica (come i motori elettrici), delle batterie di condensatori, costituiti schematicamente da due armature metalliche e da un dielettrico (isolante) tra esse interposto. I condensatori impegnano esclusivamente una potenza reattiva Q di natura elettrostatica, cioè negativa, la cui aliquota va a compensare in tutto o in parte, l ammontare della potenza Q elettromagnetica, positiva, necessaria ai carichi. Schematicamente cio equivale a staccare sul prolungamento del segmento della potenza Q elettromagnetica, un segmento pari alla potenza Q elettrostatica, dalla parte opposta del primo segmento Q positivo. Cosi facendo, ferma restando la potenza P, otterremo una potenza Q risultante minore o addirittura nulla, in caso di totale rifasamento, ottemperando in tal modo alle disposizioni contrattuali dell ente fornitore. Quest ultimo si vedrà infatti impegnato ad erogare una nuova potenza S sensibilmente minore della precedente (quella in assenza di rifasamento) fino a farla coincidere (nel caso limite di rifasamento totale) con la stessa potenza P. Gli impianti di rifasamento possono essere installati in A.T. dall ente fornitore, per rifasare buona parte della rete distributiva; più a valle in m.t. dall ente fornitore nelle stazioni di trasformazione, o dall utente stesso nelle stazioni di ricezione e trasformazione; in b.t., a ridosso dei carichi dall utente, onde perseguire una politica di massimo tornaconto, in termini energetici, evitando inutili sovraccarichi di corrente delle linee interne di distribuzione. Va da sè che, più capillare è la modalità di rifasamento, più stabile sarà il carico di rete in termini di corrente e quindi di potenza apparente S. Cio esige tuttavia sofisticati apparati di regolazione che provvedano all inserimento o all esclusione modulata di gruppi di rifasamento in relazione all inserimento o all esclusione dei relativi carichi. Tale regolazione evita 12
l inconveniente di un iper rifasamento, cioè di un ribaltamento verso il lato negativo della potenza reattiva Q ed il conseguente aumento della potenza S. In termini di rischio, possiamo dire che gli impianti di rifasamento rappresentano una componente assai vulnerabile dell impianto elettrico d azienda in quanto i dielettrici dei condensatori sono facilmente perforabili dai campi elettrici anomali legati alle sovratensioni, sia di origine esterna che di origine interna. Per tale motivo è sempre opportuno estendere la protezione degli scaricatori anche a tali impianti. Inconvenienti legati alle suddette manovre di inclusione ed esclusione di batterie di condensatori, in relazione al numero dei carichi, possono prodursi per mancanza di adeguate apparecchiature di scarica (perlopiù resistori francamente collegati a terra) con conseguenti perforazioni del dielettrico dovute al sovrapporsi della tensione di rete di ritorno a quella residua. Cio, appunto, in difetto di adeguate manovre di neutralizzazione del condensatore. I suddetti guasti sono espressamente di natura elettrica e, talvolta, laddove sono in gioco elevate sovratensioni, possono interessare fenomeni di incendio ed esplosione. BIBLIOGRAFIA - Noverino Faletti - Paolo Chizzolini Trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica Vol. I ; Vol. II ; Pàtron Editore - Bologna; - Olivieri e Ravelli - Elettrotecnica Vol. I Elettrotecnica Generale; Edizioni Cedam - Padova; - Olivieri e Ravelli - Elettrotecnica Vol. II Macchine Elettriche; Edizioni Cedam - Padova. 13