CENNI DI IMPIANTI ELETTRICI

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CENNI DI IMPIANTI ELETTRICI
ELETTROTECNICA Laurea Ing. Aerospaziale - 1
livello

• Prof. M.S. Sarto

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CENTRALI DI PRODUZIONE DELLENERGIA ELETTRICA

• IDROELETTRICHE
• TERMOELETTRICHE
• TERMONUCLEARI
• GEOTERMOELETTRICHE
• EOLICHE
• SOLARI

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CENTRALI IDROELETTRICHE
TURBINA RISORSA CARATTERISTICA
Kaplan Acqua fluente Bassa velocità (p elevato)
Francis Bacino idroelettrico (bassa caduta) Media velocità
Pelton Bacino idroelettrico (alta caduta) Alta velocità (p1,2)
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CLASSIFICAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI
CATEGORIA LIVELLO TENSIONE A.C. LIVELLO TENSIONE D.C.
0 BT Vn ? 50 V BT Vn ? 120 V
1 BT 50 V ? Vn ? 1000 V BT 120 V ? Vn ? 1500 V
2 MT 1 kV ? Vn ? 30 kV MT 1.5 kV ? Vn ? 30 kV
3 AT Vn ? 30 kV (AAT Vn ? 50 kV) AT Vn ? 30 kV (AAT Vn ? 50 kV)
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SCHEMA DI IMPIANTO ELETTRICO
MT
MT/AT
AT/MT
MT
AT
G
MT/BT
BT
Trasmissione in AT (220-380 kV)
Generazione in MT (10-15 kV)
MT/BT
BT
Distribuzione in AT (50-150 kV) o MT
Utilizzazione in MT o BT
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SOVRATENSIONI

• CAUSE INTERNE
• Manovre sugli impianti (apertura o chiusura di
  interruttori)
• Improvvisa riduzione del carico
• Risonanze
• Contatti accidentali con altro impianto in
  esercizio a tensione maggiore

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• CAUSE ESTERNE
• Fenomeni di origine atmosferica (fulminazione
  diretta o indiretta)

I0 10-200 kA Tf 0.5 1.5 ?s Te 50-100 ?s
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Il fulmine
FULMINE DISCENDENTE (polarità negativa)
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FULMINE ASCENDENTE (polarità negativa)
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IM corrente di picco (di/dt)M
tangente massima Tf tempo di salita
allemivalore Te tempo
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SOVRACORRENTI

• SOVRACCARIC0
• Superamento dei valori di corrente per i quali
  una linea o unapparecchiatura sono dimensionate
  (In) (e.g. Spunto dei motori asincroni in fase di
  avviamento)
• CORTO CIRCUITO
• Contatto tra due elementi dellimpiantonon
  equipotenziali. Le correnti di cto cto possono
  essere molto elevate in quanto limitate solo
  dallimpedenza a monte del guasto.

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APPARECCHI DI MANOVRA E INTERRUZIONE

• INTERRUTTORI
• Manuali
• Automatici

Apertura e chiusura di una linea sottocarico
anche in condizioni di corto circuito
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PARAMETRI CARATTERISTICI

• TENSIONE NOMINALE DI ESERCIZIO (Ve) tensione
  alla quale sono riferite le prestazioni
  dellapparecchio (apertura/chiusura)
• TENSIONE NOMINALE DI ISOLAMENTO (Vi) tensione
  alla quale è garantito lisolamento
  dellapparecchio
• CORRENTE NOMINALE (In) corrente che
  linterruttore può condurre a regime. Assume
  valori diversi con riferimento a servizio
  continuo o discontinuo.

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• POTERE NOMINALE DI INTERRUZIONE (Iin) corrente
  di corto circuito che linterruttore può
  interrompere ad una tensione superiore non oltre
  il 10 di Ve.
• POTERE NOMINALE DI CHIUSURA SU CORTO CIRCUITO
  (Icn) corrente di corto circuito sulla quale
  linterruttore può essere chiuso ad una tensione
  superiore non oltre il 10 di Ve.

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• CONTATTORI
• Manuali
• Automatici

Interruzione delle sole correnti di normale
esercizio
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• SEZIONATORI
• Manuali
• Automatici

Interruzione della continuità elettrica in linee
a vuoto (I0)
N.B. Nella fase di interruzione del circuito si
apre prima linterruttore e poi il sezionatore.
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• FUSIBILI

Dispositivo di protezione dalle sovracorrenti
interrompe correnti di corto circuito elevate.
In corrente nominale Inf corrente massima di
sicura non fusione If corrente minima di
sicura fusione Icc corrente di corto circuito
T s
Zona di intervento
Campo di integrità
I A
In Inf If Icc
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DISPOSITIVI DI PROTEZIONE DA SOVRATENSIONI

• Caratterististica tensione-corrente non lineare
• alta impedenza rispetto a terra durante le
  condizioni normali di funzionamento
• corto circuito a terra in presenza di una
  sovratensione

v(t)
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Condizione normale di funzionamento
v(t)
Circuito aperto impedenza molto elevata
In presenza di sovratensione
v(t)
Corto circuito impedenza molto bassa
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Spinterometri Scaricatori ad asta

• Alta capacità di assorbimento dellenergia della
  sovratensione
• Tensione che decresce rapidamente dopo
  lintervento

Scaricatori a gas (Migliore controllo della
tensione di intervento)
Varistori ad ossido di metallo

• Tensione quasi costante sul carico in presenza
  della sovratensione

• Non possono condurre correnti elevate
• Tensione costante sul carico in presenza della
  sovratensione

Diodi soppressori
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Le caratteristiche diverse di gas arresters,
varistori e diodi soppressori possono essere
combinate nella realizzazione di circuiti di
protezione multistadio
v3
v1
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Sovratensione transitoria Tf 1 ?s Te
50 ?s VM 2.1 kV
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v1
tensione misurata sul primo stadio
v3
tensione misurata sul terzo stadio
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RELE

• CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLA GRANDEZZA ALLA QUALE
  SONO SENSIBILI
• Voltmetrici
• Amperometrici
• Wattmetrici
• Frequenzimetrici
• Ad impedenza
• Termici
• Tachimetrici

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• CLASSIFICAZIONE IN BASE AL PRINCIPIO DI
  FUNZIONAMENTO
• Elettromagnetici
• Elettrodinamici
• Ad induzione

• CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLA GRANDEZZA DA
  ANALIZZARE
• Di massima
• Di minima
• Differenziale

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RELE MAGNETICO
Tempo
Caratteristica di intervento
Tin
Corrente
Is 8-10 In
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RELE TERMICO
Tempo
Caratteristica di intervento
5 sec
Corrente
I 5 sec 4 In
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RELE MAGNETO-TERMICO
Tempo
Caratteristica di intervento
Tin
Corrente
Is 8-10 In
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OSSERVAZIONE I relè magnetico, termico,
magnetotermico intervengono SEMPRE per corrente
SUPERIORE alla corrente nominale dellimpianto
(da 4 ad 8-10 volte). Ad esempio, in unutenza
domestica con corrente nominale di 15 A, la
corrente di intervento non è inferiore a 60
A. La corrente pericolosa per luomo è di 50 mA
!
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RELE DIFFERENZIALE
Corrente di intervento molto minore alla corrente
nominale dellimpianto IMPIANTI INDUSTRIALI
I? 300 mA UTENZE DOMESTICHE I? 30
ma UTENZE PARTICOLARI I? 10 ma
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SISTEMA DI UTILIZZAZIONE IN BT stato nel neutro
MT/BT
BT
Utenze monofasi o trifasi
1 lettera stato del neutro del secondario del
trasformatore MT/BT 2 lettera stato delle masse
delle utenze

• Sistema IT
• Sistema TT
• Sistema TN

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IMPIANTI DI TERRA

• Norma CEI 64-8
• Norma CEI 11-8
• Norma CEI 81-1

• SCOPO DELLIMPIANTO DI TERRA
• Offrire una via di ritorno alle correnti di
  guasto diversa da quella offerta dal corpo umano
• Determinare lintervento delle protezioni in
  tempi opportuni
• Rendere equipotenziali strutture metalliche
  suscettibili di essere toccate contemporaneamente.

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COMPONENTI DI UN IMPIANTO DI TERRA
Conduttore di protezione
Conduttori equipotenziali
Conduttori di terra
dispersori
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Tensione di passo
Tensione che può risultare applicata tra i piedi
di una persona a distanza di un passo durante (1
m) un cedimento dellisolamento
Tempo eliminazione del guasto s Tensione massima di passo V
gt 2 50
1 70
0.8 80
0.7 85
0.6 125
lt 0.5 160