Seminario Tecnico Cabina MT Parte 1 Ottobre 2015 diapositive

Seminario tecnico
La cabina di trasformazione MT/BT
Questo incontro è un estratto dei corsi :
C1
Studio e progettazione di una cabina MT/BT (durata 20 ore)
CEI 0-16 Connessione di utenze private alla rete di media tensione
(durata 16 ore)
Per maggiori informazioni consultare link :
http://www.schneider-electric.it/sites/italy/it/prodotti-eservizi/formazione-tecnica/elenco-corsi-distribuzione-elettrica.page
Schneider Electric – Seminari on-line – La cabina elettrica MT/BT- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
1
Indice
PRIMA parte
(Regole tecniche per la realizzazione della cabina MT/BT)
Limiti e confronto tra distribuzione in BT ed in MT
Lo stato del neutro in MT
Regola tecnica per la connessione
Dimensionamento delle apparecchiature in MT
Il quadro MT
Schneider Electric – Seminari on-line – La cabina elettrica MT/BT- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Limiti e confronto tra distribuzione in BT ed in MT
Perdite AT MT BT nella rete elettrica nazionale
Sono le perdite di energia, misurate in kWh, che si manifestano nel processo di
trasporto dell’energia elettrica, dai siti di produzione al luogo di fornitura.
La tabella riporta i valori % di tali perdite per ogni livello di tensione così come
recentemente modificate dall’AEEGSI a seguito della Delibera 559/2012/R/EEL del
20 dicembre 2012.
BASSA TENSIONE BT
10,4%
MEDIA TENSIONE MT
4%
ALTA TENSIONE AT
0,7% Per tensione pari a
380kV
1,1% Per tensione pari a
220kV
1,8% Per tensione uguale o
inferiore a 150kV
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3
Dislocazione delle cabine
DG
Il numero delle cabine MT/BT
ed il loro posizionamento rispetto ai
carichi,
determina ancora prima
della scelta delle sezioni dei
conduttori, le perdite nelle
linee elettriche.
Baricentro
dei consumi
Finitura
Montaggio
Uffici
Verniciatura
500mt
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Perdite in un sito industriale
Installazione di 10.000 mq con una potenza installata di 3500 kVA
L’installazione funziona al 50% della potenza installata.
Il sito è attivo 6500 su 8760 ore per anno.
365gg x 3 (turni) = 1095gg x 8h = 8760h
Consumo 9,1 GWh/anno corrispondenti a
x 0,18 €/kWh = 1.638 k€/anno.
Potenza media nei periodi di carico =
(9,1kWh x 1000)/8760h =1,4 MW
4 / (4+77) x100 = 4,9% sono
le perdite sulla potenza attiva
costano:
1.638 x 4,9/100 = 80 k€/anno
19% della potenza non è disponibile (PF = 0,8)
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Quadri
Cavi
Trasformatori
Perdite in un sito industriale
Le perdite complessive della distribuzione elettrica 80 k€/anno possono essere ripartite
indicativamente come dalla seguente immagine:
4k€
4,9%
80k€/anno
64k€
16k€
Quadri 5/100 x 80 = 4 k€/anno
Trasformatori 20/100 x 80 = 16 k€/anno (rendimento TR 99%)
Cavi 75/100 x 80 = 60 k€/anno
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6
75% del 4,9% corrisponde a 3,7% dato
comparabile con la caduta di tensione %.
Dati di base
Gli esempi sono realizzati con i seguenti dati:
•
•
•
•
Costo dell’energia in MT 0,18 €/kWh
Costo dell’energia in BT 0,21 €/kWh
Potenza assorbita da 10 a 300 kW con PF 0,9
Un ciclo di lavoro di 8 ore su 24 ore per 365 giorni all’anno pari a
2.920 su 8.760 ore/anno
• 10 anni di servizio dell’impianto pari a 29.200 ore di funzionamento
• ∆V massimo del tratto di cavo 4%
Sono da valutare:
•
•
•
•
Costi di installazione
Costi di manutenzione
Costi di acquisto dell’energia
Perdite nei cavi e nel trasformatore
• Spazi impiegati dalla cabina e dai cavi
• Variazione della tensione tra
funzionamento a vuoto e a carico
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Acquisto e trasporto a 100 mt in BT di 100 kW
el3
BT
100
100
Sezione conduttori [mm2]
fase
neutro
3 x (1x70)
1x70
Rcavo [Ω]
∆Vcavo [%]
P [kW]
PF
Tensione
[V]
Ib
[A]
0,034
2,34
100
0,90
400
160
Costi d’installazione
• Cavi BT 4 x 100 = 400 mt
9 k€
Costi dell’energia
29.200 x 100 [kW] x 0,21 / 10^3 =
613 k€
Costi per le perdite nei cavi
3 x 0,034 x 1602 x 29.200 x 0,21 / 10^6 =
17 k€
Totale 639 k€
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Acquisto e trasporto a 100 mt in MT di 100 kW
MT
100
100
Sezione conduttori [mm2]
fase
Rcavo [Ω]
∆Vcavo [%]
PF
Tensione
[V]
Ib
[A]
3 x (1x35 )
0,0671
0
0,90
15.000
4
Costi d’installazione
• Cavi MT 3 x 100 = 300 mt
7 k€
• Una cabina MT con u.f. AT7
Una cabina MT con u.f. GAM2+IM
Un trasformatore da 250 kVA
80 k€
• Costi di manutenzione delle cabine
15 k€
Costo dell’energia
29.200 x 100 [kW] x 0,18 /10^3 =
526 k€
• Costo per le perdite nel trasf. da 250 kVA
a vuoto 0,88 x 87.600= 77.000 kWh
a carico 3,3 x 29.200 x (111/250)^2= 19.000 kWh
totale (77.000 + 19.000) x 0,18/10^3 =
17 k€
• Costi per le perdite nei cavi
3 x 0,067 x 42 x 29.200 x 0,18 / 10^6 =
0,02 k€
Totale 645 k€
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9
Utente MT trasporto a 300 mt in BT di 100 kW
300
MT
Sezione conduttori [mm2]
fase
neutro
3 x (1x150)
1x150
100
Rcavo [Ω]
∆Vcavo [%]
PF
Tensione
[V]
Ib
[A]
0,048
3,71
0,90
400
160
Costi d’installazione
• Cavi BT 4 x 300 = 1.200 mt
42 k€
Costi per le perdite nei cavi
3 x 0,048 x 1602 x 29.200 x 0,18 / 10^6 =
21 k€
Totale 63 k€
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10
Utente MT trasporto a 300 mt in MT di 100 kW
300
MT
100
MT
Sezione conduttori [mm2]
fase
Rcavo [Ω]
∆Vcavo [%]
PF
Tensione
[V]
Ib
[A]
3 x (1x35)
0,201
0
0,90
15.000
4
Costi d’installazione
• Cavi MT 3 x 300 = 900 mt
21 k€
• Una cabina MT con u.f. GAM2+IM
20 k€
Costi per le perdite nei cavi
3 x 0,201 x 42 x 29.200 x 0,18 / 10^6 =
0,06 k€
Totale 41 k€
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11
Utente MT trasporto a 100 mt in BT di 300 kW
MT
100
Sezione conduttori [mm2]
fase
neutro
3 x (1x240)
1x240
300
Rcavo [Ω]
∆Vcavo [%]
PF
Tensione
[V]
Ib
[A]
0,010
2,59
0,90
400
481
Costi d’installazione
• Cavi BT 4 x 100 = 400 mt
19 k€
Costi per le perdite nei cavi
3 x 0,01 x 4812 x 29.200 x 0,18 / 10^6 =
38 k€
Visto il valore elevato
proviamo il raffronto con
una sezione doppia
Totale 57 k€
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Utente MT trasp.a 100 mt in BT (sez. 2X) di 300 kW
MT
100
Sezione conduttori [mm2]
fase
neutro
3 x (2x240)
2x240
300
Rcavo [Ω]
∆Vcavo [%]
PF
Tensione
[V]
Ib
[A]
0,005
1,29
0,90
400
481
Costi d’installazione
• Cavi BT 8 x 100 = 800 mt
39 k€
Costi per le perdite nei cavi
3 x 0,005 x 4812 x 29.200 x 0,18 / 10^6 =
19 k€
Le perdite si dimezzano
ma raddoppia il costo
dell’installazione
Totale 58 k€
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Utente MT trasporto a 100 mt in MT di 300 kW
MT
100
300
MT
Sezione conduttori [mm2]
fase
Rcavo [Ω]
∆Vcavo [%]
PF
Tensione
[V]
Ib
[A]
3 x (1x35)
0,067
0
0,90
15.000
13
Costi d’installazione
• Cavi MT 3 x 100 = 300 mt
7 k€
• Una cabina MT con u.f. GAM2+IM
20 k€
Costi per le perdite nei cavi
3 x 0,067 x 132 x 29.200 x 0,18 / 10^6 =
0,17 k€
Totale 27 k€
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Utente BT trasp. a 1200 mt in BT 400 V di 10 kW
1200
BT
Sezione conduttori [mm2]
fase
neutro
3 x (1x50)
1x50
10
Rcavo [Ω]
∆Vcavo [%]
PF
Tensione
[V]
Ib
[A]
0,588
3,91
0,90
400
16
Costi d’installazione
• Cavi BT 4 x 1.200 = 4.800 mt
49 k€
Costi per le perdite nei cavi
3 x 0,588 x 162 x 29.200 x 0,21 / 10^6 =
3 k€
Totale 52 k€
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Utente BT trasp. a 1200 mt in BT 690 V di 10 kW
1200
BT
Sezione conduttori [mm2]
fase
neutro
3 x (1x16) 1x16
10
Rcavo [Ω]
∆Vcavo [%]
PF
Tensione
[V]
Ib
[A]
1,848
3,69
0,90
690
9
Costi d’installazione
• Cavi BT 4 x 1.200 = 4.800 mt
30 k€
• Costo 2 trasformatori BT/BT
3 k€
Costi per le perdite nei cavi
3 x 1,848 x 92 x 29.200 x 0,21 / 10^6 =
3 k€
Costo delle perdite nei 2 trasformatori da
12 kVA
• a vuoto 2 x 0,1 x 87.600 = 17.520 kWh
• a carico 2 x 0,28 x 29.200 = 16.352 kWh
• totale (17.520 + 16.352) x 0,21 / 10^3 =
7 k€
Totale 43 k€
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16
Riepilogo
Dati del carico
Costi
Potenza
Lunghezza
Tensione
[kW]
100
100
100
100
300
300
300
10
10
[km]
0,1
0,1
0,3
0,3
0,1
0,1
0,1
1,2
1,2
[V]
0,4
15
0,4
15
0,4
0,4
15
0,4
0,69
Dati del cavo
PF
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
N° cavi
1
1
1
1
1
2
1
1
1
Sezione cavi Resistenza
[mmq]
70
35
150
35
240
240
35
50
16
[ohm/km]
0,35
0,671
0,17
0,671
0,104
0,104
0,671
0,5
1,54
Perdite nel cavo
R cavo
Inominale
DVcavo
T. servizio
[ohm]
0,035
0,067
0,051
0,201
0,010
0,005
0,067
0,600
1,848
[A]
160
4
160
4
481
481
13
16
9
%
2,34
0
3,71
0
2,59
1,295
0
3,91
3,69
[ore]
29200
29200
29200
29200
29200
29200
29200
29200
29200
Costo
Costi
[€/kWh] k€/10 anni
0,21
16,56
0,18
0,02
0,18
20,68
0,18
0,06
0,18
37,96
0,18
18,98
0,18
0,17
0,21
2,84
0,21
2,94
Riepilogo
Es.
PotenzaLunghezzaTensione Totale
kW
km
[V]
[€]
100
0,1
0,4
639
100
0,1
15
645
100
0,3
0,4
63
100
0,3
15
41
300
0,1
0,4
57
0,1(2 cavi)
300
0,4
58
300
0,1
15
27
10
1,2
0,4
52
10
1,2
0,69
43
xls
Soluzione economicamente più conveniente
Soluzione intermedia
Soluzione economicamente meno conveniente
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Lo stato del neutro in MT
L’esercizio della rete di media tensione in Italia avviene,
prevalentemente, con neutro a terra tramite impedenza,
neutro compensato.
Una quota non trascurabile di reti di distribuzione,
tuttavia, è esercita a neutro isolato.
E’ in genere necessario che le protezioni per i guasti a terra di cui è dotato l’impianto
dell’Utente siano sempre in grado di funzionare correttamente, a prescindere dallo
stato del neutro (ad esempio bobina di Petersen in manutenzione).
Le protezioni richieste dal Fornitore per rilevare un guasto a terra per tutti gli Utenti sono:
• la Io> (guasto a terra);
• e/o la 67N (direzionale di guasto a terra).
Lo stato del neutro non comporta differenze nel caso di guasti bifase o trifase.
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18
Messa a terra
D.G. Utente 1
secondario TR AT/MT
AT/MT
D.G. Utente 2
Capacità
dei cavi
50 ÷ 800A
capacitivi
D.G. Utente 3
Capacità
dei cavi
Isolato
Capacità
Compensato
dei cavi
40 o 50A resistivi
La corrente di guasto a terra dipende dalla lunghezza delle linee.
L’induttanza variabile L compensa le capacità delle linee alimentate dal distributore.
La resistenze Rp permettono la circolazione di una corrente di terra resistiva.
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19
Rete MT in assenza di guasti
I0=0
Schermo metallico
Conduttore
IcR
IcR
VR
IcS
IcR
IcT
IcT
Le correnti capacitive presenti tra i conduttori R S e T e gli schermi dei cavi, sono
uguali in modulo ma sfasate di 120°.
• La loro somma misurata dal toroide I0 è uguale a 0.
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20
IcS
VR
Diagramma vettoriale
VR
in presenza di guasto a terra
VT
Vresidua
In blu le tensioni stellate in
assenza di guasto a terra.
VS
VT
In azzurro le tensioni stellate in
presenza di guasto a terra.
VT
VS
Vo è la tensione omopolare
rispetto a terra
Vo = 1/3 Vresidua = 1/3 (VS+VT)
VT
VS
Le tensioni concatenate in MT
rimangono invariate.
Di conseguenza anche sul lato BT
a valle dei trasformatori DYn11 le
tensioni rimangono invariate.
Vo
VR
VRQ2/S2
IcT
Ic
IcS
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21
VR
20000:r3/100:r3V (1) 15VA cl. 0,5
/100:3V
(2) 50VA cl 0,5 3P
Calcolo del contributo capacitivo delle linee MT
La formula seguente tratta dalla CEI 0-16 permette il calcolo indicativo
del contributo (in Ampere) alla corrente di guasto monofase a terra delle
linee elettriche:
IF = U (
0,003 x L1
+
0,2 x L2 ) A
•
•
L1 è la somma delle lunghezze in km delle linee aeree;
L2 è la somma delle lunghezze in km delle linee in cavo.
•
U è la tensione nominale concatenata della rete espressa in kV.
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Calcolo esatto della capacità dei cavi
Per il calcolo esatto del contributo capacitivo si devono utilizzare i dati della capacità dei
cavi forniti dai costruttori.
La reattanza capacitiva
Xc = 1/(2 π x f x C) x L x 1.000.000 [Ω/km]
• per un cavo da 95 mm2 di 1 km: Xc=1/(6,28 x 50 x 0,23) x 1.000.000 x 1 = 13.847 [Ω/km]
• per una linea a 15 kV:
Ic = √3 V / Xc = 1,73 x 15.000 / 13.847 = 1,88 [A/km]
Con due cavi in parallelo la capacità (della terna) raddoppia.
Capacità
kV
<
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23
Linea MT utente “corta”
I0g
corrente vista dal toroide
IcL. corrente capacitiva della linea
(…….. Iguasto ……)
I0g =( IcL1+IcL2+IcL3)
Linea guasta:
corrente omopolare I0g = Iguasto
I0g
Iguasto
R
S
Iguasto
I0g
T
Iguasto
IcL1
Iguasto
Vo
I0s=0
IcL2
Linee sane:
corrente omopolare
I0s = 0
I0s=0
IcL3
APPROFONDIMENTO
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24
Linea MT utente “lunga”, neutro isolato
I0g
corrente vista dal toroide
IcL. corrente capacitiva della linea
(…….. Iguasto ……)
APPROFONDIMENTO
I0g =( IcL1+IcL2+IcL3) - IcL1
Linea guasta:corrente
omopolare I0g capacitiva
I0g
Iguasto
Iguasto
Vo
Iguasto
IcL1
I0g
IcL1
I0s
I0s
Vo
Iguasto
IcL2
Linee sane: corrente
Omopolare I0s capacitiva
Vo
IcL3
I0s
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(SECONDA SOGLIA N.I.)
Linea MT utente “lunga”, neutro compensato (bobina di Petersen)
(…….. Iguasto ……)
APPROFONDIMENTO
( Petersen )
I0g = ( IcL1+IcL2+IcL3) - IcL1 +( IL + IR)
I0g
Iguasto
Linea guasta:
corrente omopolare I0g resistiva
e capacitiva (sottocompensazione)
o induttiva (sovracompensazione)
Iguasto
Iguasto
IcL1
Vo
IL
I0s
IR
IL
IR
Vo
Iguasto isolato
IL
Sovracomp.
I0s
IR
I0g
Sottocomp.
IcL2
Linee sane:
corrente omopolare I0s capacitiva
Vo
IcL3
I0s
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26
PRIMA SOGLIA N.C.)
Impostazione della direzionale di terra (67N)
Cambiando lo stato del neutro, cambia la posizione del vettore della linea guasta I0g rispetto
alla tensione omopolare Vo .
Le protezioni direzionali sulla rete con neutro a terra tramite impedenza, vanno impostate
con una doppia soglia per contemplare, nei periodi di manutenzione della bobina di
Petersen, il funzionamento anche a neutro compensato.
Neutro a terra
tramite impedenza
Neutro isolato
I0g
0°
0°
Sepam
Enel
Vo
Zona inter.
Vo
Linea
guasta
60°
60°
I0g
I0s
I0s
I0s
Zona di
120°
Linea
sana
250°
Sovracomp.
APPROFONDIMENTO
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27
intervento
I0g
Sottocomp.
Ente fornitore
Φ1 [°]
Φ2 [°]
60
120
60
250
Relè Sepam
Limite 1 [°] Limite 2 [°]
240
300
110
300
Esempio di tabella di regolazione fornitore
NEUTRO COMPENSATO
Guasto di fase
Rete utente poco estesa
Rete utente molto estesa
con contributo al guasto
> 80% di 2A = 1,6A
Primo guasto di terra
~ 400mt 20kV
~ 533mt 15kV
CEI 0-16 nota bene
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Regola tecnica per la connessione
L’AUTORITÀ PER L’ENERGIA ELETTRICA E IL GAS in data 2008-02 pubblica
il documento:
In precedenza sino al 2006 esistevano le DK 5600 emesse da ENEL
Ad oggi il più recente aggiornamento è datato 2014-09
Pagine
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Campo di applicazione
La presente Norma si applica:
• ALLE RETI delle IMPRESE DISTRIBUTRICI di energia elettrica
• AGLI IMPIANTI ELETTRICI degli UTENTI dei servizi di distribuzione e di
connessione alle reti di distribuzione, (UTENTI).
• ALLE NUOVE CONNESSIONI (applicazione integrale)
• La sua applicazione agli impianti degli UTENTI GIA’ CONNESSI è definita
dall’AEEG.
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Criteri per la scelta del livello di tensione e degli schemi
di connessione
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Caratteristiche degli Utenti e loro classificazione
•Utenti ATTIVI.
Utenti che utilizzano qualsiasi macchinario (rotante o statico) che converta ogni forma di
energia utile in energia elettrica in corrente alternata previsto per funzionare in parallelo
(anche transitorio) con la rete. A questa categoria appartengono anche tutti gli utenti che
installano sistemi di accumulo diversi dagli UPS, come definiti dalla norma EN 62040.
•Utenti PASSIVI.
Tutti gli utenti non ricadenti nella definizione precedente.
Si precisa che, ai fini della norma CEI 0-16, la presenza di UPS, non è sufficiente a far ricadere
questi utenti in attivi.
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Caratteristiche delle reti
•
Livelli di tensione e frequenza
Reti MT due valori di tensione di esercizio:
15 kV e 20 kV
Alcune porzioni del sistema di MT sono esercite con differenti livelli:
8.4 kV, 9kV, 22kV, 23kV ecc
La frequenza nominale (fn) è di 50 Hz.
• Stato del neutro
La rete MT è gestita prevalentemente con neutro messo a terra tramite
impedenza costituita da, reattanza induttiva e resistenza o da semplice
resistenza. Alcune porzioni di reti MT, attualmente non trascurabili, sono
esercite a neutro isolato.
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I locali
A titolo indicativo l’occupazione di
superficie complessiva di locale
consegna e misure deve essere di
circa 16 m2.
Locale di
consegna
Locale di
misura
Locale cliente
Cavo di sezione minima 95 mm2 in rame o equivalente in alluminio.
Collegamento ≤ 20metri.
t tempo di intervento della protezione
del fornitore,
con eventuale richiusore rapido.
I²t≤K²S²
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Schema Utente passivo
Schema dell’impianto per la connessione.
Utente passivo
DISTRIBUTORE
MISURE
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UTENTE
Schema Utente attivo
Schema dell’impianto per la connessione.
Utente attivo
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Dispositivo Generale
Dispositivo Generale DG di Utente:
● Apparecchiatura di manovra e sezionamento la cui apertura ( comandata dal
Sistema di Protezione Generale) assicura la separazione dell’intero impianto
dell’Utente dalla rete, tipicamente costituito da:
● Sezionatore tripolare CEI EN 62271-102 e interruttore tripolare CEI EN 62271100 con sganciatore di apertura, in esecuzione fissa.
DG
All’Impianto
utilizzatore
● Interruttore tripolare in esecuzione estraibile conforme alla CEI EN 62271-200
con sganciatore di apertura.
DG
All’ impianto
utilizzatore
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Schema di connessione generale
Schema d’impianto di utenza per la connessione: Caso Generale
IMS.. a certe
condizioni può
essere omesso
(67N-51N)
TA-I o TA-T
di fase
PG
(B)
TV-I
utente attivo…DG+DI
In posizione alternativa
ad (A) per utente passivo
(A)
TV-I
posizione
consigliata
utente passivo...
Sezionatore di terra
opzionale
Cavo di
collegamento
TO omopolare
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Derivatori capacitivi
opzionali
SPG
Sistema di Protezione Generale associato al DG è composto da :
● Trasduttori di corrente di fase (TA)
● Trasduttore di corrente di terra omopolare (TO)
● Eventuali trasduttori di tensione (TV)
● Relè di protezione con relativa alimentazione (PG)
● Circuiti di apertura dell’interruttore
Il SPG deve funzionare correttamente in tutto il campo di variabilità delle correnti e delle
tensioni che si possono determinare nelle condizioni di guasto per le quali è stato previsto.
TO
TA
All’ impianto
utilizzatore
Da Ente
Distributore
TV
DG
PG
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Impianto con protezione 51N
I8
I12
X
I4
Protezione
omopolare
Misura corrente
omopolare
Corrente
omopolare
TO toroidale
Reti utente, estese contributo al
guasto < 80% di 2A paria a 1,6A
< 400mt 20kV
< 533mt 15kV
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APPROFONDIMENTO
Impianto con protezione 67N
V4
X
TV-I
∆ aperto
V8
V12
Protezione
direzionale
Misura tensione
omopolare
Misura corrente
omopolare
Tensione
omopolare
TO
toroidale
I4
I8
I12
Corrente
omopolare
Reti utente, estese contributo al
guasto > 80% di 2A pari a a 1,6A
> 400mt 20kV
> 533mt 15kV
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APPROFONDIMENTO
Schema Protezione Generale
TV-I
Sistema di Protezione Generale
non integrato
TA-I tradizionali
TA-T LPCT
RELE’ SEPAM
TO Toroidale
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Limiti sulle sezioni di trasformazione MT-BT
● Scopo limitare la complessiva potenza di cortocircuito della sezione di
trasformazione afferente a un singolo sistema di sbarre BT.
● Il Distributore, deve comunicare il limite alla potenza massima del singolo
trasformatore e/o di più trasformatori in parallelo sulla stessa sbarra BT
(riferiti ad una Vcc del 6%).
● Tale limite alla potenza massima (comunicato dal Distributore) non deve essere
generalmente superiore a 2000 kVA (reti a 20 kV) e 1600 kVA (reti a 15 kV).
● Limiti inferiori possono essere definiti dal Distributore nel caso di strutture
particolari della rete MT esistente.
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Limiti sulle sezioni di trasformazione MT-BT
Esempio, il Distributore ENEL può accettare taglie fino a:
Tensione kV
Potenza* kVA
15
1600
20
2000
Se linea e protezioni lo consentono, può accettare taglie fino a:
Tensione kV
Potenza* kVA
15
2000
20
2500
Impianto cliente
CP
cortocircuito
AT/MT
800 kVA
Norma CEI EN 60076-5
(ucc = 6% per trasformatori
con potenza nominale
maggiore di 630 kVA)
Impianto
cliente
15 kV
800 kVA
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APPROFONDIMENTO
Limiti sulla energizzazione contemporanea
● Lo scopo è quello di contenere le correnti di inserzione, riferite a trasformatori
con correnti di inserzione pari a quelle indicate nella Guida CEI 99-4.
● l’Utente non può installare trasformatori per una potenza complessiva superiore
a 3 volte i limiti indicati (6000kVA a 20kV, 4800kVA a 15kV) per ciascun livello di
tensione, anche se con sbarre BT separate.
● In caso di installazione di trasformatori di potenza complessiva eccedente la
potenza limite, si devono prevedere opportuni dispositivi/accorgimenti.
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Considerazioni sulle correnti di inserzione
dei trasformatori
Alla messa in tensione di un trasformatore di potenza ha luogo il fenomeno della
corrente d’inserzione (inrush), la cui entità e durata dipende da diversi fattori,
quali:
● Valore istantaneo della tensione di alimentazione (istante di manovra
dell’interruttore).
● Caratteristiche costruttive del trasformatore, caratteristica di magnetizzazione e
dimensioni.
● Flusso residuo.
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Correnti di inserzione dei trasformatori
● Applicazione non conforme alla CEI 0-16.
Può intervenire il DG
e/o il Generale in
Sottostazione
Impianto
cliente
3x1600 kVA
CP
AT/MT
Esempio
15 kV
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
1x1600 kVA
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Sgancio trasformatori con relè di minima tensione
● Tali dispositivi devono intervenire in caso di mancanza di tensione per un tempo
superiore a 5s.
Impianto
cliente
3x1600 kVA
CP
AT/MT
Esempio
15 kV
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Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
48
1x1600 kVA
Relè minima V, entro 5s
(tipicamente 200mS)
Riaggancio trasformatori con relè di ritorno tensione
● Al ritorno di tensione ...
Impianto
cliente
3x1600 kVA
CP
AT/MT
Esempio
15 kV
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Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
49
1x1600 kVA
Relè massima V, ritardo Xs
Dimensionamento delle apparecchiature in MT
DATI AMBIENTALI
Installazione:
PARAMETRI
Temperatura ambiente
max. valore istantaneo
max. valore medio nelle 24h
minima (I)
minima (E)
Umidità relativa
max. valore medio nelle 24h
max. valore medio nel mese
Altitudine
Inquinamento
Vibrazioni dovute a cause esterne
all’apparecchiatura o ad effetti sismici
Velocità del vento (E)
Spessore del ghiaccio (E)
Irraggiamento solare (E)
Disturbi elettromagnetici indotti
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
all’interno (I)
all’esterno (E)
VALORI NORMALI
≤ 40°C
≤ 35°C
≥ -5°C (-15°C, -25°C)
≥ -10°C (-25°C,-30°C, -40°C)
≤ 95%
≤ 90% (attenzione alla condensa)
≤ 1000m
in pratica nessuno (da specificare)
trascurabili
≤ 34m/s
≤ 1÷10mm (20mm)
≤ 1000 W/m²
≤ 1,6 kV
50
Parametri elettrici
I principali aspetti che caratterizzano un sistema di distribuzione sono:
• La tensione nominale ed il relativo livello di isolamento;
• Le correnti nominali assegnate nei nodi dell’impianto e quindi dei
relativi apparecchi.
• La corrente di cortocircuito ai differenti livelli di distribuzione;
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Tensione nominale dell’apparecchiatura
La tensione massima dell’impianto va considerata contemplando anche la
tolleranza indicata dal fornitore ( + X%).
La tensione nominale dell’apparecchiatura dovrà essere maggiore od uguale a
quella dell’impianto.
Per i punti di consegna viene richiesto un livello di isolamento di 24kV.
Tensione di tenuta
a impulso atmosferico
Tensione di tenuta
a frequenza di esercizio
Tensione nominale
Tensione massima
dell’impianto
Schneider Electric – Seminari tecnici – La cabina elettrica MT/BT- Ed. Settembre 2015 - Diapositiva
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Tensione nominale e livello di isolamento
Valore ridotto
Valore pieno
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Corrente nominale e di corto circuito
L’apparecchiatura deve essere scelta in base alla corrente nominale dell’impianto
e di corto circuito, nel punto in cui viene installata.
Valore di picco
Corrente di corto
Corrente
della corrente di corto
circuito
nominale
T lungo
T breve
Impianto
Apparecchiatura
Corrente
nominale
Corrente di breve
durata massima
ammissibile
Corrente di picco
massima ammissibile
12,5 x 2,5 = 31,25kA
12,5
Schneider Electric – Seminari tecnici – La cabina elettrica MT/BT- Ed. Settembre 2015 - Diapositiva
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Sezionatore di Linea Norma CEI EN 62271-102
• E’ un dispositivo di sicurezza, seziona il circuito tra monte e valle.
• Manovra a vuoto (non ha, né potere di interruzione, né potere di
stabilimento).
•
•
•
•
•
•
Tensione nominale.
Livello di isolamento nominale.
Frequenza nominale.
Corrente termica nominale e sovratemperatura.
Corrente di breve durata nominale.
Corrente nominale di picco.
• Quando è chiuso sopporta la corrente di breve durata nominale e la
corrente nominale di picco.
• Deve essere inter-bloccato con l’apparecchio di manovra che apre e chiude
sotto carico il circuito.
• La sua posizione di aperto o chiuso deve essere riconosciuta in modo
sicuro:
• sezionamento visibile;
• catena cinematica sicura.
• Permette di operare in sicurezza a valle della linea che apre.
Schneider Electric – Seminari tecnici – La cabina elettrica MT/BT- Ed. Settembre 2015 - Diapositiva
55 di 172
Sezionatore di Terra Norma CEI EN 62271-102
• E’ un dispositivo di sicurezza che permette di collegare il circuito principale
con l’impianto di terra.
• Se ha potere di stabilimento su cortocircuito, può essere in grado di
stabilire, a qualsiasi tensione applicata, fino alla sua nominale, qualsiasi
corrente, fino a quella di corto circuito compresa.
• Serve, unitamente al sezionatore di linea, alla sicurezza del personale
quando si deve accedere al circuito interessato.
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Interruttore di manovra sezionatore IMS
Norma CEI EN 62271-103
• Interrompe la corrente nominale.
• Stabilisce nel circuito sia la corrente nominale sia la corrente di
cortocircuito.
• Deve essere protetto contro il cortocircuito da un dispositivo di protezione
dalle sovraccorrenti.
• Svolge anche la funzione di sezionatore se rispondente alle relative norme.
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Interruttore di manovra sezionatore IMS
Norma CEI EN 62271-103
Gli interruttori di manovra-sezionatori IMS sono apparecchi di costruzione più
semplice ed economica rispetto agli interruttori.
Sono apparecchi di MANOVRA che hanno la caratteristica di SEZIONARE il
circuito di potenza (caratteristica che non ha l’interruttore, se non in caso di
interruttore estraibile), rispondendo alle prescrizioni di norma relative ai
sezionatori.
Per effettuare le manovre di apertura di correnti di carico hanno una camera
di interruzione.
Devono essere in grado di chiudere anche in condizioni di guasto
(cortocircuito) e sopportare la propria corrente nominale di breve durata.
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Interruttore di manovra sezionatore IMS
combinato con fusibile Norma CEI EN 62271-105
• Combinazione costituita da un apparecchio di manovra (eventualmente
munito di relè di protezione contro i sovraccarichi) e di fusibili limitatori di
corrente. Stabilisce nel circuito sia la corrente nominale sia la corrente di
cortocircuito.
• La fusione di un fusibile deve provocare l’apertura dell’apparecchio di
manovra. Il fusibile è quindi provvisto di un percussore in grado di
provocare l’apertura automatica dell’apparecchio accoppiato.
• Il combinato permette di utilizzare un apparecchio di manovra anche per
correnti di cortocircuito superiori a quelle nominali.
• Il combinato viene provato come apparecchio unico.
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Descrizione dell’ IMS
all’interno della gamma SM6
Chiuso
Aperto
A Terra
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Fusibili Norma CEI EN 60282-1
• “Apparecchio” che Interrompe il circuito attraverso la fusione di un
elemento fusibile, quando la corrente supera un determinato valore per un
certo tempo stabilito dalla curva di intervento (caratteristica I-t a tempo
inverso). Al di sopra di un determinato valore della corrente di guasto
presunta, la corrente viene limitata in modo significativo, sia in valore di
picco che in energia specifica limitata.
•
•
•
•
•
•
Tensione nominale.
Corrente nominale.
Frequenza nominale.
Potere di interruzione nominale.
Curva tempo-corrente.
Curva di limitazione.
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Fusibili Norma CEI EN 60282-1
• E’ abitualmente associato o combinato con un apparecchio di manovra. Ad
intervento avvenuto (fusione del fusibile) occorre sostituirlo e ciò comporta
il sezionamento del circuito a monte.
• E’ utilizzato principalmente nella protezione di trasformatori “piccoli” di
distribuzione MT/BT, di motori, di batterie di condensatori e di
trasformatori di tensione ed anche a protezione delle reti
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Guida alla scelta dei Fusibili
• Criteri che fissano la scelta della corrente nominale del fusibile per
protezione di un trasformatore MT/BT.
1 Sopportare senza intervenire intempestivamente i valori di cresta della
corrente transitoria che accompagna la messa in servizio del trasformatore:
2 Interrompere le correnti di guasto lato BT entro i tempi di tenuta dei
trasformatori.
3 Evitare il campo di funzionamento a valori inferiori della corrente di minima
interruzione per un guasto lato BT.
• La corrente nominale dei fusibili corrisponde a una installazione in aria
libera con un sovraccarico del trasformatore del 30% oppure a una
installazione in quadro senza sovraccarico del trasformatore.
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Tabella di scelta
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Interruttori Norma CEI EN 62271-100
• L’interruttore riassume in sé la duplice funzione di apparecchio di manovra
e protezione.
• Interrompe e stabilisce la corrente sia in condizioni normali sia in condizioni
di cortocircuito.
• Tensione
Se in versione
“estraibile” svolge anche la funzione di sezionatore.
•
nominale.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Livello di isolamento nominale.
Frequenza nominale.
Corrente termica nominale e sovratemperatura.
Potere di interruzione nominale in cortocircuito.
Potere di interruzione nominale di linee a vuoto, cavi a vuoto,
batteria singola e multipla di condensatori.
Potere di stabilimento su cortocircuito.
Corrente di breve durata nominale.
Corrente nominale di picco.
Tensione nominale di alimentazione dei circuiti ausiliari.
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Interruttori Norma CEI EN 62271-100
• Funzionamento in condizioni di normale esercizio
• In queste condizioni, gli interruttori sono chiamati a interrompere:
• Correnti di carico
• Correnti capacitive
• linee a vuoto
• cavi a vuoto
• batterie di condensatori
• Correnti induttive
• magnetizzanti di trasformatori
• motori a vuoto o in fase di avviamento
• reattori
• Oltre agli interruttori, anche gli interruttori di manovra-sezionatori e i
contattori possono compiere queste operazioni, purché previsti per tale
scopo.
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Interruttori Norma CEI EN 62271-100
• Funzionamento in condizioni di guasto
• I guasti in una rete MT possono essere attribuiti a:
• Cause esterne all’impianto
• fulminazioni
• corpi estranei in contatto con parti attive (es. rami su una linea,
cavi tranciati da una scavatrice)
• Cause interne all’impianto
• sovratensioni di manovra provenienti dalla rete
• errata manovra dell’apparecchiatura
• cedimento dell’isolamento in un punto dell’impianto
• sovraccarico dei componenti (piuttosto raro)
• mancanza di una manutenzione adeguata o non correttamente
eseguita
• Le apparecchiature di protezione (interruttori e fusibili) devono intervenire
per salvaguardare l’impianto e limitare i danni alle persone e alle cose.
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Interruttori Norma CEI EN 62271-100
• Tecnica di interruzione in VUOTO
• Tecnica di interruzione in SF6
Oggi le principali tecniche di interruzione utilizzate in MT sono due:
• tecnica di interruzione in VUOTO
• tecnica di interruzione in GAS SF6 (esafloruro di zolfo)
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Tecnologie costruttive interruttori in VUOTO
Distribuzione
secondaria
Distribuzione
primaria
Evolis
Evolis
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Tecnologie costruttive interruttori in SF6
Distribuzione
secondaria
Distribuzione
primaria
LF1 – LF2 – LF3
SF1-SFSet
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Interruttore in SF6
• SF1, solo
interruttore
• SFset, composto da TA-I
e relè a bordo
interruttore
APPROFONDIMENTO
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Caratteristiche degli interruttori in SF6
• Hanno ottime prestazioni in tutti i campi di tensione.
• Coprono tutte le esigenze di prestazioni in corrente nominale e potere di
interruzione.
• Sono idonei alla manovra di qualunque tipo di carico (capacitivo, piccole
correnti induttive).
• Hanno ingombri e pesi ridotti.
• Assicurano una vita elettrica elevata: coprono tutte le esigenze degli
utilizzatori, praticamente senza richiedere manutenzione.
• Sono di costo medio.
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Caratteristiche degli interruttori in SF6
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
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Caratteristiche delle apparecchiature
Le funzioni tipiche di diversi tipi di apparecchiatura sono mostrate sulla
figura seguente:
Apparecchio
Sezionatore
Funzione
isolamento
si
Funzione di manovra
su correnti
Caratteristiche principali
In servizio
Su guasto
no
no
Tenuta ingressi-uscite
Sezionatore di terra : potere di chiusura su guasto
no
Interruzione e chiusura della corrente normale di carico
Potere di chiusura su corto-circuito
In associazione con fusibile : potere di interruzione nella zona
di non fusione del fusibile
Interruttore di
Manovra
Sezionatore
si
Contattore
no
si, se estraibile
si
no
Potere nominale di interruzione e di chiusura
Poteri max in interruzione ed in chiusura
Caratteristiche di servizio e durata
Interruttore
no
si, se estraibile
si
si
Potere di interruzione in cto cto
Potere di chiusura su cto cto
Fusibile
no
no
si
Potere di interruzione minimo su cto cto
Potere di interruzione max su cto cto
si
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74
Trasformatori di Corrente e Tensione
Sono apparecchi elettromagnetici statici con le seguenti funzioni:
• riprodurre proporzionalmente il valore della grandezza elettrica del
circuito su cui sono inseriti;
• isolare galvanicamente il circuito di alta tensione da quello di bassa
tensione.
Si dividono in 2 grandi categorie:
trasformatori di corrente TA o LPCT ;
trasformatori di tensione TV.
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
75
Trasformatori di Corrente e Tensione
61869-1
61869-1 Par 3.4.5 Classe di precisione
Designazione assegnata a un trasformatore di misura, i
cui errori di rapporto e angolo rimangono entro i limiti
Prescritti per le condizioni specificate di impiego.
61869-1 Par 3.4.6 Prestazione
Ammettenza (o impedenza) del circuito secondario,
Espressa in siemens(o ohm), con indicazione del suo
fattore di potenza.
La prestazione è generalmente espressa come potenza
apparente assorbita, in voltampere, per un fattore di
potenza specificato, alla tensione o alla corrente
secondaria nominale.
CEI EN 61869-2
CEI EN 61869-3
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76
Calcolo della potenza necessaria (VA)
TA
TV
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
77
I consumi dei moderni relè
elettronici sono in genere
molto più bassi rispetto ai
(VA) resi disponibili dai TA
e dai TV.
Trasformatori di corrente TA
Il TA riproduce al circuito secondario una
corrente proporzionale alla corrente ÷
presente sul circuito primario, secondo un
definito rapporto di trasformazione:
Isolamento
7,2
24 kV
Ipr N 2
Kn =
=
Isr
N1
Ipr= corrente primaria
Isr = corrente secondaria
÷
N1 = numero di spire primarie
N2 = numero di spire secondarie
Isolamento
0,72 kV
APPROFONDIMENTO
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Trasformatori di corrente TA
TA per strumenti di misura:
• campo di corrente primaria 5% ÷ 120% Ipn;
• nucleo facilmente saturabile a multipli della corrente
nominale;
• classi di precisione: 0,2 - 0,5 – 1
rispettata con corrente primaria da 100 a 120% di Ipn
con prestazione compresa tra 25 e 100% della
prestazione nominale in VA
TA per relè di protezione:
• campo di corrente primaria 1 ÷ 30 Ipn;
• nucleo difficilmente saturabile a multipli della corrente
nominale;
• classi di precisione: 5P - 10P
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
79
Trasformatori di corrente TA
Secondari
1A o 5A
TA definizioni:
1 primario
100 / 5
1 secondario
2 primario
200-100 / 5
1 secondario
2 primario
200-100 / 5 - 5
2 secondari
TA per strumenti di misura, definizioni:
Prestazione
Classe di precisione
10 VA cl.0,5 Fs 10
Fattore di sicurezza
massimo multiplo della corrente primaria nominale dopo di che il trasformatore
sicuramente satura => protezione della strumentazione
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
80
Esempio dati TA di protezione
TA per apparecchi di protezione, definizioni:
Prestazione
10 VA 5P 10
Classe di precisione
Fattore limite di precisione (FLP)
massimo multiplo della corrente primaria nominale per il quale è garantita la precisione.
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
81
Confronto tra TA di misura e TA di protezione
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
82
TA con doppio rapporto (DR) realizzato al primario
Schema elettrico
Collegamento in SERIE
Valore più basso
di corrente: 1 Ip
Collegamento PARALLELO
Valore più alto
di corrente: 2 Ip
Schema topografico
P1
C1
C2
P2
P1
C1
C2
P2
Fig. 10
Nota: Ip è la corrente primaria nominale
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
83
Principali parametri per la scelta dei TA
con riferimento alle condizioni di cortocircuito
2 Il TA deve sopportare gli sforzi
elettrodinamici provocati dalla corrente
di cortocircuito. Il valore di corrente da
considerare è quello della 1a cresta che,
salvo casi speciali, è pari a: Idin = 2,5 Iter.
1 Il TA deve sopportare gli effetti termici della
corrente di cortocircuito Iter per il tempo
specificato, generalmente 1 oppure 3 secondi, o
almeno per il tempo necessario all’interruzione
del circuito da parte dell’interruttore a monte.
4 Forti correnti di cortocircuito tendono,
causa saturazione del nucleo, a
deformare e ridurre la corrente
secondaria del TA. In caso di correnti
con forte grado di asimmetria può
rendersi necessaria la verifica diretta
dell’insieme TA + relè per accertarsi che
il piccolo segnale disponibile al
secondario del TA sia sufficiente a far
scattare il relè.
3 Il
circuito
secondario
deve
sopportare
la
corrente
secondaria massima creata dalla
circolazione al primario della Iter per
il tempo di durata di cortocircuito.
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
84
Trasformatori di tensione TV
TV per strumenti di misura:
• campo di tensione 80% ÷ 120%
Upn;
• classi di precisione 0,2 - 0,5 - 1
TV per relè di protezione:
• campo di tensione 5% ÷ 190% Upn;
• classi di precisione 3P - 6P
3TV per D.G. protezioni
• 67N direzionale di terra
• 59Vo tensione residua
TV-I poli isolati
TV-I polo a terra
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
•
•
•
85
•
2TV per D.D.I. protezioni
27 minima tensione
59 massima tensione
81 massima e minima
frequenza
81V sblocco voltmetrico
Conteggio energia
Esempio dati TV per misura
TV per strumenti di misura, definizioni:
Prestazione
Classe di precisione
10 VA cl.0,5
Fattore di tensione
Massima tensione, in multipli della nominale per la quale è garantita la classe di
precisione.
TV polo a terra
1,9 per 30 s - 1,9 per 8 h
TV poli isolati
1,2 continuativo
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
86
Esempio dati TV per protezione
TV per apparecchi di protezione, definizioni:
Prestazione
Classe di precisione
50 VA 3P
Fattore di tensione
TV polo a terra
TV poli isolati
1,9 per 30 s - 1,9 per 8 h
1,2 continuativo
CEI 0-16
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
87
Ferrorisonanza
Sovratensioni di manovra dovute a guasti a terra specie in reti con
neutro isolato, provocano la saturazione del nucleo del TV (fase-terra)
e quindi una riduzione sensibile della induttanza di magnetizzazione:
questa può raggiungere valori tali da entrare in risonanza con le
capacità della rete.
A
A
A
N
N
N
n
n
n
a
a
a
da
da
da
dn
dn
dn
Effetti
• Notevole aumento della corrente primaria e conseguente
danneggiamento del TV per dilatazione termica
Soluzioni
• Resistenza di smorzamento sull’avvolgimento secondario del
triangolo aperto
• Punto di lavoro lontano dal ginocchio di saturazione
59Vo
Rs
Rs = resistenza di
smorzamento
59Vo = relè omopolare di
tensione
Schneider Electric – Seminari on line – La cabina elettrica MT/BT - Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
88
Il quadro MT
E’ costituito da un
insieme di unità
funzionali adatte a
realizzare lo
schema elettrico di
progetto.
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
89 di 469
Campo di applicazione dei quadri di MT
Centrale di produzione
G
Mcset - PIX
Ausiliari
di centrale
Trasporto
Distribuzione
industriale
Distribuzione
pubblica
Distribuzione
Primaria
Distribuzione
Secondaria
GM6 - Gmset
Mcset - PIX
GHA
Cabina
primaria
Cabina
secondaria
SM6 - AT7
Flusarc 36
Unità DY
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
Cabina
primaria
Trasformatore
da palo
90 di 469
CEI 0-16
Cabina
secondaria
Quadri Elettrici di Media Tensione per Cabine MT-BT
Distribuzione
secondaria
Distribuzione
primaria
SM6
GMset
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
91 di 469
Generalità
In corrispondenza dei nodi della rete dovranno essere installati, per ogni linea
entrante o uscente, dei dispositivi di manovra, protezione, sezionamento e di
messa a terra.
L’insieme di questi dispositivi all’interno di un involucro metallico prende il nome
di QUADRO ELETTRICO
Nella rete elettrica i quadri di media tensione si trovano:
• nella GENERAZIONE: sui circuiti di potenza, sui circuiti degli ausiliari della
centrale
• nella DISTRIBUZIONE: nella cabina “primaria” e in quella “secondaria”
• nel PROCESSO INDUSTRIALE
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
92 di 469
Generalità
Esistono due modalità costruttive per le cabine di
Media Tensione:
• Cabine di media tensione a giorno, per i quali
devono essere rispettate le condizioni di sicurezza
dettate dalle norme CEI EN 61936-1; “oggi poco
utilizzati se non in casi particolari”
• Cabine di Media Tensione realizzate con
apparecchiature
prefabbricate
in
involucro
metallico dette anche Quadri elettrici in accordo
alla norma CEI EN 62271-200
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
93 di 469
Definizioni
Unità Funzionale
Involucri contenenti le apparecchiature del circuito principale e i relativi
circuiti ausiliari e che concorrono all’espletamento di una singola funzione.
Compartimento
Sottoassieme di una unità funzionale contenente a sua volta parti del
circuito principale.
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
94 di 469
Definizioni
Le unità funzionali si distinguono in:
• arrivo/partenza;
• congiuntore;
• risalita;
• misure.
All’interno di ciascuna unita’ arrivo/partenza e congiuntore si trova sempre:
• un apparecchio di manovra principale (es. interruttore);
• un apparecchio di sezionamento.
All’interno di ciascuno compartimento si possono inoltre trovare:
• un sezionatore di messa a terra;
• trasformatori di corrente TA e di tensione TV.
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
95 di 469
Cenno sull’evoluzione della norma
IEC 60298..> IEC 62271- 200 ed. I > IEC 62271-200 ed. II
IEC 62271-200 ed. I
nel 2003 ha sostituito
integralmente la
IEC 60298...
Dopo periodo di “esercizio” si è
deciso di revisionarla. Processo
iniziato nel 2006 e terminato a
novembre 2011. con la
pubblicazione della IEC 62271-200
ed. II
Pubblicata in Italia come CEI EN
62271-200
luglio 2013
Disponibile sul sito del CEI
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
96 di 469
Principali cambiamenti CEI EN 62271-200
Premessa
I criteri utilizzati per la classificazione dei “QUADRI”.
– La norma è stata concepita in modo da facilitare le relazioni sul mercato e proporre
definizioni e caratteristiche più precise.
– Sono spariti i termini Metal-Enclosed e Metal-Clad. Costruttori ed Utilizzatori, devono oggi
orientarsi sui veri bisogni e sulle prestazioni, tra cui la modalità con cui sarà esercita
l’apparecchiatura, ed in particolare: la continuità di servizio e gli aspetti legati alla sicurezza.
LSC, Loss of Service Continuity (Perdita di Continuità di Servizio)
– categoria che definisce la possibilità di mantenere sotto tensione altri compartimenti e/o
unità funzionali quando si apre un compartimento HV(alta tensione) accessibile.
IAC, Quadro Internal Arc Classified, e la relativa Prova all’Arco Interno
– è passata da: “OPZIONALE” (IEC 60298) sottoposta ad accordo tra costruttore e
utilizzatore; ad “OBBLIGATORIA” se il costruttore vuole dichiarare il proprio quadro con
tenuta all’arco interno, in tal caso si esegue la prova come PROVA DI TIPO.
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
97 di 469
Principali cambiamenti CEI EN 62271-200
Esempio di Unità Funzionali,
Unità Funzionale:
Parte di un’apparecchiatura comprendente
tutti i componenti dei circuiti principali e dei
circuiti ausiliari che concorrono
all’espletamento di una specifica funzione alla
quale esse sono preposte, per es. UF
Arrivo/Partenza Congiuntore
Assieme di Unità Funzionali (chiamato quadro nella 99-4).
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
98 di 469
Esempi di compartimenti (SM6)
Il costruttore ne definisce il numero e i
contenuti.
Ciascun Compartimento è definito come:
– Fisso;
– Estraibile;
– Eventualmente, Accessibile.
Compartimento sbarre
Compartimento MT
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99 di 469
Compartimenti in relazione alla accessibilità
Tipo di compartimento
Descrizione
Accessibile
tramite interblocco
L’accesso è controllato da dispositivi di interblocco costituenti parte integrante
del quadro. Garantiscono che le parti attive del compartimento siano fuori
tensione prima dell’accesso.
Accessibile
Secondo procedura per mezzo di
interblocchi a chiave
L’accesso è controllato da una procedura che prevede l’impiego di interblocchi
con chiave
Accessibile
Mediante attrezzo
Il compartimento può essere aperto solo con utilizzo di attrezzi
NON Accessibile
L’apertura del compartimento comporta il suo irreparabile danneggiamento, ad
esempio compartimento sbarre di un quadro isolato in gas SF6
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100 di 469
Esempi di unità funzionali (SM6)
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101 di 469
Esempi monoblocco AT7 (SM6)
Tensione max Isolamento
: 17,5-24KV
Corrente massima
: 630 A
Corrente massima di guasto
: 12,5-16 kA 24 kV 1sec.
: 20 kA 17,5 kV 1sec.
AT7-A
2050
1220
750
AT7-B
1875
1220
875
Dimensioni
: Altezza
: Profondità
: Fronte
Plus
: Soluzione monoblocco pronta all’installazione
: TA TLP130 multi-range (da 5 a 1250A)
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Esempi monoblocco AT7 (SM6)
AT7--A
AT7
AT7--B
AT7
AT7--B con TV
AT7
TLP130
VRQ2/S2
TLP130
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103 di 469
Principali cambiamenti CEI EN 62271-200
Secondo i compartimenti accessibili e la continuità di servizio, sono possibili quattro
categorie:
– LSC1: UF avente uno o più compartimenti HV (>1kV) accessibili, tali che, quando ciascun
di questi compartimenti è aperto, almeno una delle unità funzionali del “QUADRO” non
può rimanere in tensione..
UNICO COMPARTIMENTO
ACCESSIBILE
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
104 di 469
Principali cambiamenti CEI EN 62271-200
– LSC2: UF che ha almeno un compartimento accessibile per la connessione HV (chiamato
compartimento connessione), tale che, quando questo compartimento è aperto, almeno
una sbarra può rimanere in tensione e tutte le altre UFs del “QUADRO” possono essere
manovrate normalmente
– La designazione LSC2 nella ed. II della norma ha avuto una sua definizione (non lo era
nella ed. I) e i suffissi A o B si applicano quando sono definiti più compartimenti accessibili
all’interno dell’unità funzionale.
accessibile
Non accessibili
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
105 di 469
Principali cambiamenti CEI EN 62271-200
Quando una UF LSC2 ha degli altri compartimenti accessibili oltre il compartimento
per la connessione, vengono definite due ulteriori suddivisioni LSC2A e LSC2B:
– LSC2A: UF di categoria LSC2 tale che, quando ciascun compartimento accessibile
(diverso dal compartimento sbarre di un “QUADRO” a singola sbarra) è aperto, almeno
una sbarra può rimanere in tensione e tutte le altre UFs del “QUADRO” possono essere
manovrate normalmente;
Esempio:
UF di un “Quadro” a
singola sbarra
COMPARTIMENTO
INTERRUTTORE
ACCESSIBILE
MEDIANTE ATTREZZI
COMPARTIMENTO
CONNESSIONI (CAVI)
ACCESSIBILE
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
106 di 469
Principali cambiamenti CEI EN 62271-200
– LSC2B: UF di categoria LSC2A, dove le connessioni in alta tensione (esempio
connessione cavi) dell’unità funzionale può rimanere energizzata, quando ciascun altro
compartimento di alta tensione accessibile della corrispondente unità funzionale è aperto.
COMPARTIMENTI ACCESSIBILI
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
107 di 469
LSC esempi SM6
LSC categoria che definisce la
possibilità di mantenere sotto
tensione altri compartimenti e/o unità
funzionali quando si apre un
compartimento ad alta tensione
accessibile
J
Compartimento
connessioni e sbarre
unico accessibile tramite
attrezzo e procedura
Compartimento
interruttore e risalita
sbarre accessibile
tramite attrezzo
Compartimento interruttore
e connessione accessibile
tramite interblocco con SEZ
linea a monte
PI
PI
PI - Partizione Isolante
LSC1
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
108 di 469
LSC2
LSC2
LSC esempi SM6
Compartimento interruttore accessibile tramite
interblocco con i SEZ di linea a monte e a valle
PI
LSC2
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
109 di 469
Cos’è l’arco interno
E’ una condizione molto severa di guasto (corto circuito) che può verificarsi in un
quadro elettrico.
I suoi effetti negativi sono molteplici:
Prima della prova
Durante la prova
Dopo la prova
Statisticamente è un evento raro ma i suoi effetti sono distruttivi e molto pericolosi ->
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110 di 469
Quadro Classificato IAC CEI EN 62271-200
La CEI EN 62271-200 definisce la prova per la verifica della tenuta
all’arco interno. La prestazione di tenuta all’arco interno è una
prestazione assegnata come “OPZIONALE”.
Quando è specificata la categoria “Classe di tenuta all’Arco
Interno”, il Costruttore è “OBBLIGATO” a fornire i valori tipici della
prestazione e tutte le informazioni relative.
Tali informazioni sono sufficienti al fine di realizzare e rendere
ripetibile la prova di tipo corrispondente, senza accordo
complementare, in quanto la procedura di prova è totalmente ed
esattamente definita.
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
111 di 469
Quadro classificato IAC CEI EN 62271-200
Esempio:
“Class IAC A-FLR internal arc: IA = 12,5 kA; tA = 0,5 s”
che tradotto…:
–
–
–
–
“Internal Arc Classification – Classe di Accessibilità A
Sul Fronte, Lato e Retro;
Corrente di guasto d’arco trifase (IA); 12,5kA;
Durata di 0,5 s”.
4.101.2 Tipi di accessibilità
3 tipi di accessibilità :
Tipo di accessibilità A: accessibilità limitata solo al personale autorizzato.
Tipo di accessibilità B: accessibilità non limitata, compresa quella del pubblico.
Tipo di accessibilità C: accessibilità limitata dall’installazione fuori portata e oltre la zona accessibile al
pubblico.
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
112 di 469
CEI EN 62271-200
Differenza tra quadro classificato e non….. all’Arco Interno
AI non classificato
1
Protezione contro AI
Senza TEST
REPORTS
Nessuna protezione
delle persone
Dati di targa
Nessun valore
dichiarato
Protezione in base alla
tipologia di accessibilità
2
AI classificato in
base alla sicurezza
delle persone
Con TEST REPORT
effettuati presso
laboratori certificati
A : limitata solamente al personale
autorizzato
B : non limitata (compreso il
pubblico)
Identificazione del lato protetto:
F - FRONTE
L - LATERALE
R - RETRO
Dati di targa
Valore dichiarato:
corrente di guasto +
durata del guasto +
accessibilità
(es. 20kA x 1s A-FLR)
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
113 di 469
CEI EN 62271-200 Quadro Classificato IAC
Dati di Targa
APPROFONDIMENTO
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
114 di 469
Principali cause
1.
Terminazione cavi non eseguita
correttamente ;
2.
Utensili dimenticati seguito
manutenzione ;
3.
Condizioni ambientali severe
(inquinamento e/o umidità);
4.
Forzatura blocchi meccanici o
manovre errate;
5.
Sovratensioni (di origine atmosferica
o di manovra);
6.
Guasto ai componenti;
7.
Intrusione di elementi esterni
Topo
trifase…!!
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Principali cause “piccola fauna”
Intrusione di elementi esterni (piccola fauna)
Schneider Electric - Formazione Tecnica - Corso C1- Ed. Ottobre 2015 - Diapositiva
116 di 469
Quadro Classificato IAC CEI EN 62271-200
La CEI EN 62271-200 definisce la prova per la verifica della tenuta all’arco interno.
La prestazione di tenuta all’arco interno è una prestazione assegnata come
“OPZIONALE”.
Quando è specificata la categoria “Classe di tenuta all’Arco Interno”, il Costruttore è
“OBBLIGATO” a fornire i valori tipici della prestazione e tutte le informazioni
relative.
Tali informazioni sono sufficienti al fine di realizzare e rendere ripetibile la prova di
tipo corrispondente, senza accordo complementare, in quanto la procedura di
prova è totalmente ed esattamente definita.
DM1-A
TENUTA ALL’ARCO INTERNO
SU LATO ANTERIORE, LATERALE E
POSTERIORE
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