Scopi

Fornire le conoscenze fondamentali sui componenti il sistema elettrico e sulla progettazione dei sistemi di distribuzione.

Sono previste le seguenti precedenze di acquisto:

• Sistemi Elettrici per l'Energia I

Programma del corso di Sistemi Elettrici per l'energia II

Lezioni (Proff. A. Losi, G. Carpinelli, F. Rossi

• Introduzione ai Sistemi Elettrici per l'Energia (lezione 1)
  • struttura dei sistemi elettrici: generazione, trasmissione, distribuzione e utilizzazione
  • classificazione con riferimento alla categoria e allo stato del neutro
  • problemi di protezione in condizioni anomale (sovracorrenti e sovratensioni)
  • aspetti fondamentali nella progettazione dei sistemi di distribuzione e utilizzazione (sicurezza, affidabilità, costi di impianto e di esercizio, flessibilità, semplicità)
• Apparecchi di manovra (lezione 2)
  • definizioni
  • classificazione degli apparecchi di manovra in categorie (interruttori, sezionatori, interruttori di manovra, interruttori di manovra-sezionatori, contattori e fusibili)
  • classificazione degli apparecchi con riferimento alla possibilità di interrompere e/o stabilire correnti in condizioni di funzionamento normali o anomale del circuito
• Interruzione della corrente elettrica (lezioni 3-8)
  • arco elettrico
    • struttura fisica dell'arco
    • caratteristica volt-amperometrica statica dell'arco (legge di Ayrton, punti di funzionamento stabili e instabili)
    • caratteristica volt-amperometrica dinamica dell'arco (in c.c. e in c.a, tensione d'arco in funzione del tempo in c.a.)
• Processo di interruzione
  • processo di interruzione in c.c.
    • interruzione di una corrente continua in condizioni normali del circuito
    • interruzione di una corrente continua in condizioni di corto circuito
    • andamenti nel tempo di correnti e tensioni ai capi dell'interruttore, condizioni per l'estinzione dell'arco, curve di ripristino della rigidità dielettrica, generazione di sovratensioni
  • processo di interruzione in c.a.
    • interruzione di corto circuito in prossimità dell'interruttore
    • interruzione di una corrente capacitiva
    • tensione di ristabilimento, tensione di riadesco, condizioni per l'estinzione dell'arco,
    • generazione di sovratensioni, andamenti nel tempo di correnti e tensioni ai capi dell'interruttore
  • effetti di limitazione dell'arco elettrico in c.a.
  • stabilimento di una corrente elettrica.
• Interruttori (lezioni 8-11)
  • definizioni
    • caratteristiche degli interruttori
    • potere di interruzione (potere di interruzione e corrente nominali di ctocto)
    • potere di chiusura (potere di chiusura e corrente di stabilimento nominali)
    • cicli di apertura-chiusura
    • manovre di apertura e chiusura
  • classificazione in: "ad alta resistenza d'arco" e a "a bassa resistenza d'arco"
  • classificazione secondo la tecnologia costruttiva (aria, olio, aria compressa, esafluoruro di zolfo, sotto vuoto)
  • interruttori in aria (a pressione atmosferica)
    • interruttori a soffio magnetico (struttura e principio di funzionamento)
    • interruttori limitatori (struttura e principio di funzionamento dei tipi elettrodinamici ed elettromagnetici)
    • caratteristiche peculiari
  • interruttori in olio
    • interruttori a grande volume d'olio e a olio ridotto
    • struttura e principio di funzionamento
    • caratteristiche peculiari
  • interruttori ad aria compressa
    • struttura e principio di funzionamento
    • caratteristiche peculiari
  • interruttori in esafluoruro di zolfo
    • caratteristiche dell' SF6
    • struttura e principio di funzionamento
    • interruttori ad autocompressione e ad autogenerazione di pressione
    • caratteristiche peculiari
  • interruttori sotto vuoto
    • struttura e principio di funzionamento
    • caratteristiche peculiari
• Sezionatori (lezione 12)
  • definizioni
  • applicazioni
    • sezionatori di terra
    • sezionatori in sistemi con doppio sistema di sbarre
  • sezionatori a coltelli, a scorrimento, a rotazione, a pantografo, a ginocchio
    • ambiti di impiego
    • schemi costruttivi
    • parametri elettrici e dimensionali
    • dati di targa
• Interruttori di manovra (lezione 13)
  • definizioni e simboli, prescrizioni per la sicurezza, ambiti di impiego
  • interruttori di manovra in aria libera, autopneumatici, ad autotrasformazione di gas, in SF6
    • caratteristiche costruttive
• Contattori (lezione 13)
  • definizioni e simboli
  • contattori elettromagnetici, pneumatici, elettropneumatici, sottovuoto, a semiconduttori
    • caratteristiche costruttive.
• Fusibili (lezioni 14-15)
  • definizioni e simboli
  • principio di funzionamento
  • andamento temporale della corrente
  • curve caratteristiche di funzionamento
    • caratteristica tempo-corrente
    • caratteristica tempo virtuale-corrente
    • caratteristica di limitazione
    • caratteristica I^2 t
  • classificazione dei fusibili con riferimento alla categoria di utilizzazione e al campo di interruzione
    • fusibili a cartuccia (cilindrici, tipo D, tipo NH)
    • fusibili a liquido
    • fusibili a soffiaggio
• Relè (lezioni 16-18)
  • definizioni, schema funzionale, simbolo grafico
  • classificazione in base al tempo di intervento, caratteristiche costruttive, circuiti di ingresso
  • caratteristica d'intervento
  • relè elettromeccanici
    • elettromagnetici (a bilancia ad impedenza, relè direzionali di potenza e ad impedenza direzionale)
    • magnetoelettrici
  • relè ad induzione
  • relè termici (a lamina bimetallica, a resistenza, a termocoppia, a immagine termica)
  • relè magnetotermico
  • relè statici di tipo elettronico
    • relè a comparazione d'ampiezza
    • relè di massima tensione o corrente
    • relè ad impedenza
    • relè a comparazione di fase
    • relè cronometrico
  • relè statici a microprocessore
  • relè a più circuiti di ingresso
  • relè differenziale
• Sistemi di protezione (Lezioni 19-22)
  • definizioni generali: protezione contro le sovracorrenti e le sovratensioni
  • sistemi di protezione - protezione contro il cortocircuito
    • protezione di linee AT
      • criteri generali
      • esame di alcuni casi particolari
        • unica linea alimentata ad una estremità
        • insieme di linee alimentate ad una estremità
        • impiego di relè di massima corrente e ad impedenza
        • tempi di intervento delle protezioni e selettività
        • insieme di linee derivate da una dorsale alimentata da due estremità
      • dispositivi di telepilotaggio
      • problemi dei sistemi di protezione con relè ad impedenza
      • componenti di un sistema di protezione completo di una linea AT
    • protezione di linee MT
      • criteri generali
      • protezione di linee MT con neutro isolato
        • unica linea alimentata (relè omopolare di tensione)
        • insieme di linee (relè varmetrico direzionale
    • protezione di generatori sincroni
      • relè differenziale
      • terra statorica
      • terra rotorica
    • protezione di trasformatori
      • relè Buchholz
      • relè di terra
      • massima corrente
      • differenziale
    • protezione dei sistemi di sbarre (protezione differenziale)
  • sistemi di protezione - protezione contro le sovratensioni
    • classificazioni
      • sovratensioni di origine interna (temporanee e di manovra) sovratensioni di origine esterna
    • protezione contro le sovratensioni
      • metodi preventivi
        • funi di guardia
        • messa a terra del neutro
        • regolatori di tensione
      • metodi repressivi
        • spinterometri (campi di applicazione, disservizi)
        • scaricatori a resistore non lineare
        • scaricatori ad espulsione
        • installazione degli scaricatori (disposizione verticale ed orizzontale)
• Progettazione di impianti elettrici MT, BT (lezione 23)
  • definizioni (impianto elettrico, massa, sistema elettrico, tensione nominale verso terra, categoria, sistemi TT,TN,IT)
  • aspetti fondamentali della progettazione (sicurezza, affidabilità, costi, flessibilità, semplicità di esercizio)
  • fasi della progettazione di impianti:
    • valutazione del fabbisogno elettrico e classificazione dei carichi (lezione 24)
    • determinazione dei carichi convenzionali
      • diagramma di carico, curva di durata del carico
      • fattore di utilizzazione del carico massimo, durata di utilizzo del carico massimo, fattori di utilizzazione e di contemporaneità
      • valutazione della potenza attiva assorbita e del fabbisogno energetico di gruppi di carichi
      • esempio di calcolo della potenza attiva massima di un gruppo di carichi
• Scelta della struttura del sistema (lezione 25)
  • schema della rete (radiale semplice, radiale doppia, ad anello, in banking, a maglie, a congiungenti)
  • livelli di tensione (sistemi di I e II categoria)
  • scelta del numero dei centri di alimentazione (superficie e raggio d'azione di un centro di alimentazione, allacciamento degli impianti al sistema di distribuzione pubblica)
• Calcolo elettrico (lezioni 25-30)
  • determinazione della sezione dei conduttori: calcoli preliminari e di verifica con riferimento alle cadute di tensione, ai vincoli termici, perdite e costi.
  • calcolo delle c.d.t. sulle linee (linea con carico all'estremità, linea con carichi concentrati, linea alimentata ai due estremi con carichi concentrati)
  • influenza della temperatura sulla portata delle linee (riscaldamento dei conduttori, fenomeni termici nelle linee, portata di una linea, calcolo della sezione minima secondo il criterio termico)
  • minimizzazione del costo della vita economica delle linee (costo iniziale, calcolo delle perdite e costo di esercizio, calcolo dei costi totali, sezione economica)
• Scelta delle linee (lezione 31)
  • tipo di conduttore e di isolante
  • designazione dei cavi (norme CEI)
  • verifica meccanica dei conduttori (sezione, lunghezza della campata, catenaria, tiro di posa)
• Scelta e dimensionamento dei sistemi di protezione per linee e reti (lezioni 31-33)
  • protezione contro le correnti anomale (sovraccarico, corto-circuito).
  • aspetti notevoli delle correnti anomale (innalzamento della temperatura dei conduttori)
  • sistemi di I categoria (interruttori per usi domestici ed industriali, fusibili)
  • sistemi di II categoria (interruttori a volume d'olio ridotto, in aria, in esafluoruro di zolfo, a vuoto, fusibili)
  • prescrizioni normative sulla protezione contro il sovraccarico ed il corto-circuito
  • selettività del sistema di protezione (caso di reti radiali)
  • calcolo delle correnti di corto-circuito
  • protezione contro le sovratensioni
• Protezione contro i rischi dell'elettricità (lezioni 33-37)
  • curve di sicurezza per le tensioni ammissibili
  • definizioni generali (tensioni di contatto e di passo, contatti diretti ed indiretti)
  • protezioni contro i contatti diretti (di tipo preventivo e repressivo)
  • protezione contro i contatti indiretti (prescrizioni normative e protezioni nei sistemi TT, TN, IT)
• Impianti di terra (lezione 37)
  • definizioni generali
  • alcune tipologie di dispersori intenzionali (a picchetti verticali, ad anello, a maglia)
  • dispersori di fatto (plinti di pilastri, platee di fondazione, paratie di contenimento, pali di fondazione)
  • conduttore di terra (caratteristiche, sezioni minime)
  • conduttori equipotenziali
• Impianto di terra nei sistemi di distribuzione (lezione 38)
  • misura della resistenza di terra
  • potenziale alla superficie del terreno
  • misura delle tensioni di contatto e di passo
  • il conduttore PEN (sistemi TN-C)
• Il rifasamento negli impianti di distribuzione (lezioni 38-40)
  • conseguenze della circolazione di correnti induttive (perdite Joule, cadute di tensione, cattiva utilizzazione degli impianti, aspetti tariffari tra utente e società di distribuzione)
  • mezzi di produzione di potenza reattiva (alternatori, compensatori sincroni, condensatori)
  • condensatori per sistemi di I e II categoria
  • resistenze di scarica dei condensatori
  • rifasamento sui singoli carichi o per gruppi di carichi
  • criteri per il dimensionamento e la gestione dell'impianto di rifasamento nelle reti di distribuzione
  • criteri per il dimensionamento e la gestione dell'impianto di rifasamento negli impianti utilizzatori
  • procedimento di dimensionamento per il rifasamento centralizzato

Programma del Tutorato

• Interruzione della corrente elettrica (2h)
• Dimensionamento delle linee in cavo (2h)
• Rifasamento (2h)
• Sistemi radiali con un'unica alimentazione (4h)
• Calcolo delle correnti di cortocircuito (2h)
• Protezione dei cavi BT contro le sovracorrenti (2h)
• Fondamenti di Sicurezza elettrica e protezione contro i contatti indiretti (2 h)
• Impiego di software commerciale per la progettazione di impianti elettrici MT/BT (2h)

Testi consigluati dal docente responsabile del corso:

• V. Cataliotti, Impianti Elettrici, Flaccovio Editore, Palermo, 1995
• V. Carrescia, Fondamenti di sicurezza elettrica, Edizioni TNE, Torino, 1997

Questa raccolta di materiale, prodotta ad uso interno, è stata realizzata per i moduli del Politecnico di Torino in formato .pdf.
Ne è vietata la riproduzione e qualsiasi forma di commercializzazione.

Materiale messo a disposizione, A.A. 1999/2000, Ing. Bompard.

• Domande di esame ( 53 KB)
• Esercizi sull'interruzione di corrente ( 90 KB)
• Esercizi sui sistemi radiali ( 70 KB)
• Impiego di software commerciale per la progettazione di impianti elettrici MT/BT - studio del cortocircuito ( 403 KB)

Videocorso utilizzato: Sistemi Elettrici per l'Energia II

• Prof. Federico Rossi, Università di Cassino
• Prof. Guido Carpinelli, Università di Cassino
• Prof. Arturo Losi, Università di Cassino

• [1.] Introduzione al corso
• [2.] Apparecchi di manovra: definizioni; fenomeni che si accompagnano alla interruzione della corrente in un circuito elettrico
• [3.] L'arco elettrico (parte 1): struttura fisica dell'arco elettrico; caratteristiche statica e dinamica dell'arco elettrico in c.c.
• [4.] L'arco elettrico (parte 2): caratteristica dinamica dell'arco elettrico in c.a. Processo di interruzione in c.c. (parte 1): interruzioni in condizioni normali del circuito elettrico
• [5.] Processo di interruzione in c.c. (parte 2): interruzione in condizioni anormali del circuito elettrico
• [6.] Processo di interruzione in c.a. (parte 1): curva di ripristino della rigidità dielettrica; tensione di ristabilimento; cortocircuito in prossimità dell'interruttore
• [7.] Processo di interruzione in c.a. (parte 2): interruzione di correnti capacitive
• [8.] Effetto di limitazione dell'arco in c.a. per sistemi di Prima Categoria. Stabilimento della corrente in un circuito elettrico. Interruttori (parte 1): definizioni
• [9.] Interruttori (parte 2). classificazione; interruttori in aria a pressione atmosferica
• [10.] Interruttori (parte 3): interruttori in olio; interruttori in aria compressa
• [11.] Interruttori (parte 4): interruttori in esafluoruro di zolfo; interruttori sotto vuoto
• [12.] Sezionatori
• [13.] Interruttori di manovra. Interruttori di manovra-sezionatori. Contattori
• [14.] Fusibili: principi di funzionamento
• [15.] Fusibili: curve caratteristiche di funzionamento; caratteristiche costruttive
• [16.] Relé: definizioni; relé elettromagnetici
• [17.] Relé: magnetoelettrici; ad induzione; termici; differenziale
• [18.] Relé: statici di tipo elettronico; statici a microprocessore; differenziale
• [19.] Sistemi di protezione: definizioni e requisiti; sistemi di protezione contro le sovracorrenti per linee AT (parte 1)
• [20.] Sistemi di protezione: contro le sovracorrenti per le linee AT (parte 2); contro le sovracorrenti per le linee MT (parte 1)
• [21.] Sistemi di protezione: contro le sovracorrenti per le linee MT (parte 2); contro le sovracorrenti per i generatori sincroni ed i trasformatori
• [22.] Sistemi di protezione: contro i corto-circuiti per i sistemi di sbarre. Sovratensioni: definizioni e classificazione. Sistemi di protezione contro le sovratensioni
• [23.] Impianti di distribuzione: definizioni e classificazioni; caratteristiche dei carichi (parte 1)
• [24.] Impianti di distribuzione: caratteristiche dei carichi (parte 2); aspetti fondamentali della progettazione; fabbisogno elettrico; struttura del sistema (parte 1)
• [25.] Impianti di distribuzione: struttura del sistema (parte 2); caduta di tensione (parte 1)
• [26.] Impianti di distribuzione: caduta di tensione (parte 2)
• [27.] Impianti di distribuzione: caduta di tensione (parte 3)
• [28.] Impianti di distribuzione: caduta di tensione (parte 4)
• [29.] Impianti di distribuzione: fenomeni termici nelle linee elettriche (parte 1)
• [30.] Impianti di distribuzione: fenomeni termici nelle linee elettriche (parte 2); perdite e costi
• [31.] Impianti di distribuzione: scelta della linea; verifica meccanica dei conduttori; sistemi di protezione per linee e reti (parte 1)
• [32.] Impianti di distribuzione: sistemi di protezione per linee e reti (parte 2)
• [33.] Impianti di distribuzione: sistemi di protezione per linee e reti (parte 3); calcolo delle correnti di corto-circuito; protezione contro le sovratensioni; protezione contro i rischi dell'elettricità (parte 1)
• [34.] Impianti di distribuzione: protezione contro i rischi dell'elettricità (parte 2)
• [35.] Impianti di distribuzione: protezione contro i rischi dell'elettricità (parte 3)
• [36.] Impianti di distribuzione: protezione contro i rischi dell'elettricità (parte 4)
• [37.] Impianti di distribuzione: protezione contro i rischi dell'elettricità (parte 5); impianti di terra (parte 1)
• [38.] Impianti di distribuzione:  impianti di terra (parte 2); rifasamento (parte 1)
• [39.] Impianti di distribuzione: rifasamento (parte 2)
• [40.] Impianti di distribuzione:  rifasamento (parte 3)

L'esame consiste in una prova orale.