Programma
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)
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