Dossier Tecnico n1_mt-Bt

Regole/ norme per larealizzazione di una cabina MT/BTa regola d’arte e criteri di sceltadell’apparecchiatura

Dossier tecnico n° 1/MT-BT

dossier tecnico n. 1/MT--BT

Schneider Electric SpA 20041 AGRATE (MI) (italia)Tel. (039) 6558111Tfax (039) 6056900www.schneiderelectric.it

MKT Division

Edizione GIUGNO ’05

dossier tecnico n.1/MT--BT 1

Indice

1. Introduzione 3

2. Norme di riferimento 4

2.1 Generalità 42.2 Norme e guide riguardantigli impianti elettrici 42.3 Norme apparecchiature ecomponenti 4

3. Criteri di allacciamento allarete del Distributore 5

4. Criteri di scelta delleapparecchiature 6

4.1 Tipiche informazioni che ildistributore (ENEL) fornisceall’utente MT 64.2 Scelta del quadro MT 74.3 Scelta del cavo MT 94.4 Scelta del trasformatoreMT/BT 114.5 Scelta condotto sbarre 224.6 Scelta del quadro BT 23

5. Ventilazione dellacabina MT/BT 26

5.1 Determinazione dell’altezzae delle sezioni delle aperture diventilazione 265.2 Formula di calcolo dellaventilazione naturale 265.3 Ventilazione forzata dellocale 27

6. Targhe, avvisi e schemiin cabina 28

6.1 Cartelli sulla porta d’accessodella cabina e su ogni lato dieventuali recinzioni 286.2 Cartelli all’interno dellacabina 29

7. Interblocchi di sicurezza 31

8. Trasformatori di misuraTA--TV 34

Appendice A 37

D o ssier Te cnico n. 1/MT-BT

Regole/norme per larealizzazione di unacabina MT/BT a regolad’arte e criteri di sceltadell’apparecchiatura

2 dossier tecnico n.1/MT--BT

Fig.1 Modi di connessionedegli utenti al Distributore


La progettazione e la costruzione di unacabina elettrica richiedono una completaconoscenza degli aspetti normativo---legislativi, al fine di una corretta definizionedello schema elettrico e di una oculatascelta delle apparecchiature in relazione allacontinuità di esercizio e alla sicurezza delpersonale.

Questo documento è destinatoprevalentemente a chi volesse informazioniin linea generale sul tema Cabina MT/BT. Sitralasciano volutamente alcuni temi, come laparte edile e l’impianto di terra, in quantosono argomenti ampiamente trattatirispettivamente nei documenti specificidell’ENTE DISTRIBUTORE, nella NORMACEI 11---1 e nella Guida CEI 11---37.

In questo documento verranno prese inconsiderazione le cabine MT/BT, idonee adalimentare insediamenti di attività industrialemedio piccola: in questo contesto nonvengono analizzate le grandi cabinededicate all’industria pesante di processo.Tratteremo quindi delle cabine per potenzeinstallate da 100 kVA fino a qualche MVA.

La cabina di trasformazione ha la suaragione di esistere quando risulta evidentela sua convenienza tecnico economica,tenendo conto del costo della realizzazionedella cabina in relazione alla diverso costodell’energia, a seconda che sia fornita inbassa anziché in media tensione.

Come l’Ente distributore puòalimentare l’Utente

L’Ente distributore può consegnare l’energiadirettamente in bassa tensione oppure inmedia tensione in conseguenza di situazioniche dipendono

da parte dell’ENTE:

H per indisponibilità locale di linee a bassatensione,

H per saturazione delle linee adisposizione;

da parte dell’UTENTE:

H per l’entità della potenza ed energiarichiesta,

H per l’utilità di avere una propria rete MTper la distribuzione ai reparti.

In questi casi l’utente deve provvederedirettamente alla costruzione e gestionein proprio delle cabine o stazioni ditrasformazione, per disporre della bassatensione per il suo utilizzo.Tendenzialmente ENEL rende disponibilel’energia in BT fino a potenze ≤ 100 kW.

Quindi, in definitiva, si possono avere iseguenti casi :

In alcuni casi anche per potenze di 200 ---300 kW sarebbe possibile l’allacciamentodiretto alla bassa tensione, ma può esseretuttavia conveniente per l’utente lacostruzione di una cabina di trasformazione.

L’allacciamento in media tensione è inrelazione al minor costo dell’energia e allasua migliore qualità, anche se, a seguitodella delibera dell’Autorità per l’Energia,anche le reti in bassa tensione usufruirannodei miglioramenti qualitativi imposti alle retidi distribuzione in media tensione. In ognicaso la distribuzione in media tensionerisulta sempre più affidabile.

1 Introduzione


2.1 Generalità Tutti i componenti delle cabine ditrasformazione e le cabine stesse devonorispondere a specifiche normative per ladefinizione di caratteristiche funzionali,prestazioni, condizioni di installazione, diprova e di sicurezza. Un’apparecchiaturaprogettata e costruita secondo le norme CEIè sicuramente un’apparecchiatura realizzataa regola d’arte ( Legge 186 del 1 marzo1968).

Le principali norme CEI applicabili allaprogettazione, costruzione, esercizio emanutenzione di una cabina elettrica sonole seguenti:

2.2 Norme e Guideriguardanti gli impiantielettrici

H CEI 11---1 Impianti elettrici con tensionesuperiore a 1000 V in corrente alternata

H CEI 11---17 Impianti di produzione,trasmissione e distribuzione di energiaelettrica, Linee in cavo

H CEI 11---20 Impianti di produzione dienergia elettrica e gruppi di continuitàcollegati a reti di I e II categoria

H CEI 11---37 Guida per l’esecuzione degliimpianti di terra di stabilimenti industriali persistemi di I, II e III categoria

H CEI 11---35 Guida all’esecuzione dellecabine elettrica d’utente

H CEI 64---8 Impianti elettrici utilizzatori atensione nominale non superiore a 1000 Vin corrente alternata e a 1500 V in correntecontinua

2.3 Normeapparecchiature ecomponenti

Apparecchiature e componenti MT

H CEI EN 60298 Apparecchiaturaprefabbricata con involucro metallico pertensioni da 1 kV a 52 kV

H CEI 14---4 Trasformatori di potenza

H CEI 14---8 Trasformatori di potenza asecco

H CEI 17---1 Interruttori a corrente alternataa tensione superiore a 1000 V

H CEI 32---3 Fusibili MT

H CEI 20---13 Cavi con isolamento estrusoin gomma per tensioni nominali da 1 kV a30 kV

Apparecchiature e componenti BT

H CEI EN 60439---1 Apparecchiatureassiemate di protezione e di manovra perbassa tensione (Quadri BT)

H CEI EN 60439---2 Apparecchiatureassiemate di protezione e di manovra perbassa tensione (Quadri BT) Prescrizioniparticolari per i condotti sbarre.

La conformità a una norma tecnica, come lenorme CEI, presuppone chel’apparecchiatura risponda a tutti i requisitiprevisti dalla norma stessa; in particolare leprestazioni relative al comportamento alcortocircuito, al comportamento termico, allecaratteristiche dielettriche, ecc..., sonodedotte in maniera inequivocabile da tuttauna serie di prove dette PROVE DI TIPO.

Queste prove hanno quindi lo scopo diverificare la conformità di un dato TIPO diapparecchiatura alle prescrizioni dellanorma.

Le prove di tipo sono effettuate su unesemplare di apparecchiatura o su partidella stessa, costruita secondo lo stessoprogetto o secondo progetti simili e sonoeffettuate per iniziativa del costruttore.

All’interno del documento normativo, sonodescritte altre prove, chiamate PROVEINDIVIDUALI, il cui scopo è di rilevare sia idifetti inerenti i materiali utilizzati per lacostruzione, sia le anomaliedell’assemblaggio, e che vanno eseguite sututte le apparecchiature nuove dopo il loromontaggio.

Prove di tipo eseguite in maniera parziale onon completamente in conformità conquanto prescritto dalla norma non sonosufficienti per poter affermare chel’apparecchiatura sia rispondente ad unadeterminata norma.

Esempio:Verifica del livello di isolamento (provarichiesta dalla norma CEI EN 60298 relativaai quadri MT). Al fine di assegnare un livellodi isolamento (es.. 24kV)all’apparecchiatura, non è sufficienteeseguire soltanto la prova a frequenzaindustriale a 50 kV valore comune, maoccorre effettuare anche la prova a impulsoatmosferico. Per questo motivo, a fronte dicaratteristiche dichiarate dal costruttore, èbene chiedere la dimostrazione oggettivache la prestazione sia frutto effettivo dellaserie di prove richieste dalla norma. Questaattestazione può essere fornita attraversol’esibizione di documenti come Rapporti diProva, Certificati di prova e Certificati diConformità emessi da laboratori accreditatio da ENTI di certificazione.

2 Norme di riferimento

Fig. 2.

Il relè di terra direzionale (67) è richiesto soltanto se l’impianto l’utilizzatore ha le seguenti caratteristiche:

a) una linea in media tensione aerea in conduttori nudi, di qualsiasi lunghezza;

b) due o più cabine di trasformazione, indipendentemente dalla lunghezza dei cavi;

c) una rete cavi in media tensione di lunghezza maggiore di 500m

a)

b)

c)


I criteri di allacciamento di un UTENTE allarete di media tensione sono le regolestabilite dal DISTRIBUTORE DI ENERGIA,che devono essere rispettate ai finidell’ottenimento di un contratto di fornitura.

Un esempio di criterio di allacciamento è ildocumento ENEL DK5600 IV Ed. marzo2004 di recente pubblicazione, che ha loscopo di definire i criteri e le modalità per laconnessione dei clienti alla rete MT di ENELDistribuzione S.p.A., ne stabilisce il campodi applicazione, le disposizioni generali, le

linee generali di realizzazione degliimpianti, le caratteristiche dei locali ove taliimpianti saranno ubicati e tutta ladocumentazione necessaria per dimostrareche la cabina sia stata realizzata totalmentein linea con i criteri stabiliti da ENEL.

Le prescrizioni tecniche riportate in questodocumento impongono apparecchiature piùo meno sofisticate in funzione dell’impiantodell’UTENTE; per esempio l’utilizzo del relèdi terra direzionale è vincolato alle situazioniimpiantistiche sotto descritte:

3 Criteri di allacciamentoalla rete del Distributore

Neutro messo a terra tramite impedenza (ente distributore)

Corrente di guasto monofase a terra 50 A

Tempo di eliminazione del guasto monofase a terra molto maggiore di10s (UTP=75V)

Livello di isolamento delle apparecchiature 24 kV

Corrente di cortocircuito simmetrica al punto di allacciamento 12,5 kA

Dispositivo Generale DG

InterruttoreProtezione Generale PG caratteristiche prescritte dall’entedistributore (ENEL vedi DK5600 ed marzo 2004) e relative tarature


Le apparecchiature e i principalicomponenti che in genere si trovanoall’interno della Cabine MT/BT sonoessenzialmente i seguenti:

H Quadri MT

H Cavi MT completi di terminazioni diinterconnessione tra il quadro MT e ilTrasformatore MT/BT

H Trasformatore MT/BT

H Condotti Sbarre o cavi BT diinterconnessione fra i trasformatore e ilquadro BT

H Quadri BT

H Cavi BT completi di terminazioni

Prima di descrivere i criteri fondamentali perla scelta delle apparecchiatura da installarein cabina, è necessario definire gli elementidi base che determinano lo schema di unacabina; di seguito, ne viene riportata unasintesi:

H stabilire la reale potenza degli impiantida alimentare e le sue fluttuazioni nel tempo(giorno, settimana lavorativa e non, ecc...);

H individuare le ipotesi di eventuale futuroampliamento degli impianti e delcorrispondente incremento della potenzanecessaria;

H definire il limite di riserva necessaria(potenza totale divisa su uno o piùtrasformatori), o desiderata, valutando ilrischio per disservizi occasionali a seguito disemplificazioni accettate per contenere laspesa iniziale d’impianto;

H stabilire se, in periodi non lavorativi, sidevono alimentare servizi indispensabili, ein caso affermativo qual è la potenzanecessaria (piccolo trasformatore dedicatoai servizi non interrompibili);

H chiedere all’ente distributore i parametridella rete di distribuzione (prendendo adesempio la lettera di comunicazione ENEL):la tensione, il valore della massima correntedi cortocircuito, il valore massimo e il tempoprevisto per l’interruzione della corrente dadisperdere a terra in caso di guasto;

H definire la posizione più favorevole dellecabine di trasformazione, in riferimento alleutenze servite, a valle della cabina diconsegna, che è sempre accessibile dapubblica via..

A partire da queste informazioni saràpossibile procedere ragionevolmente allastesura dello schema dei circuiti principali eintegrarli con quanto occorre per il controllo,le misure, le protezioni, gli interblocchi,ecc...

Lo schema deve comprendere infatti tutte leindicazioni necessarie all’installatore perl’acquisto dei componenti e per ladefinizione delle opere indispensabili allacostruzione della cabina.

4.1 Tipiche informazioniche il distributore (ENEL)fornisce all’utente MT

4.2 Scelta del QuadroMT

Una soluzione ottimale può essere unquadro composto da una serie di unitàfunzionali di tipo protetto, con isolamentoprincipale in aria, equipaggiate conapparecchiature di interruzione esezionamento in SF6

H interruttore di manovra---sezionatoreIMS,

H interruttore tipo SF1 e/o SFset

H sezionatore di messa a terra.

e con livello di isolamento richiesto quale il24 kV.

Il grado di protezione minimo dell’involucroesterno sarà IP2XC, secondo le normeCEI---EN 60529.

4 Criteri di scelta delleapparecchiature

Tensione di esercizio

Tensione nominale

Frequenza di esercizio

Tenuta dielettrica a freq. industriale

Tenuta dielettrica all’impulso

Corrente di breve durata ammissibile

10--15--20--22--23 kV

24 kV

50 Hz

50 kV X 1 min

60 kV X1 min sulla distanza di sez.

125kV

145kV sulla distanza di sez.

12,5 kA per 1 s

Fig. 3 Quadro tipo SM6


Caratteristiche elettricheprincipali del Quadro

Potere d’interruzione Il dispositivo di interruzione installatoall’interno del quadro deve avere un potered’interruzione consono alla massimacorrente di cortocircuito da interrompere.

Nel caso di IMS posto a valle del dispositivogenerale (DG), a protezione di Trasformatoridi potenza fino a 800 kVA, le correnti chepossono essere interrotte sono dell’ordinedel centinaio di ampere massimi.

Quando l’IMS è combinato con fusibiliquesti ultimi sono in grado di interrompereanche correnti dell’ordine delle decine di kA(24 kV --- 20 kA).

Nel caso dell’interruttore, tipico come arrivo,come dispositivo generale DG, oppurecome partenza Trasformatori con potenzesuperiori a 800 kVA, è un apparecchio chepuò interrompere decine di kA (24kV ---16kA).

Quadro MT come soluzioneper cabina MT/BT

Fig. 4 Parti principali componenti un quadro SM6

a) interruttore

b) interruttore di manovra sezionatore, sezionatore

c) cella sbarre

d) cella linea ed apparecchiature

e) comando

f) cella BT

a)

c)

e)

b)

d)

f)


Parti principali componentiun Quadro MT

Ai fini della sicurezza del personale, sonoda preferire soluzioni che prevedano latenuta all’arco interno ( legge 626).

In Appendice A è riportato, a titolo diesempio, uno schema unifilare per unasoluzione di quadro MT per un impiantoche preveda un arrivo da Ente distributore edue partenze trasformatore.

Fig. 5 Locali consegna, misura e cliente per l’allacciamento alla rete ENEL


4.3 Scelta del cavo MT Il collegamento ai trasformatori o tra gruppiseparati di apparecchiature in MT vienequasi sistematicamente effettuato con cavigeneralmente con isolamento solido ingomma etilenpropilenica (EPR), conrivestimento esterno protettivo in mescole dipolivinilcloruro (PVC).

H Il conduttore del cavo può essere inrame o in alluminio.

H L’isolante è una mescola di gommaetilenpropilenica ad alto modulo G7, laquale presenta ottime caratteristicheelettriche e meccaniche.

H Lo schermo, realizzato con fili o nastri dirame disposti ad elica, deve essereconnesso a terra ad entrambe le estremità;è ammesso il collegamento a terra ad unasola estremità nei casi previsti dalla normaCEI 11---17, art. 3.3.02.

H L’eventuale armatura è costituita da fili onastri d’acciaio ed ha lo scopo diaumentare la resistenza meccanica delcavo alle sollecitazioni esterne; questatipologia di cavo è consigliata per le poseinterrate all’interno dei siti industriali.

H La guaina esterna è generalmente inPVC, ma non ha la funzione di isolamentodel cavo, bensì solo di protezionemeccanica

I cavi di media tensione sono designati conuna sigla (fig.6) preceduta dalla formazionedei conduttori e seguita dalle tensioninominali d’isolamento( CEI UNEL 35011).

Nella figura 5, è rappresentato un esempiodi scelta del cavo di collegamento tra ilpunto di prelievo nel locale consegna ENEL(DK 5600) e il locale cliente.

In genere, anche per ragioni di facilità dimessa in opera, sarebbe opportunoricorrere sempre a cavi unipolari.

In questo caso tra il punto di prelievodell’energia nel locale consegna (deldistributore) e il dispositivo di protezionegenerale DG nel locale utente, è richiestoun cavo 12/20 kV (Um tensione massima )24 kV anche se l’alimentazione risulta 15 kV,sezione 95 mm2

Fig. 6 Esempio di designazione di un cavo in media tensione

a) Cavo unipolare formato da 1 conduttore di sez. 95 mm2

b) Conduttori in rame a corda rigida rotonda, normale, compatta

c) Mescola a base di gomma etilenpropilenica ad alto modulo (HPER)

d) Schermo a nastri o piattine o fili di rame

e) Riunione delle anime per formare un cavo rotondo( N.A.)

f) Guaina esterna a base di PVC, qualità Rz

g) Tensioni nominali d’isolamento (Uo/U) Uo tensione verso terra, U tensione tra le fasi, Um tensionemassimauguale a 1,2 volte la tensione nominale tra le fasi che in questo caso è 24 kV

a b c d e f g1x95 R G7 H1 R 12/20kV

Fig. 7 Cavo unipolare in media tensione


In questo caso, quindi, per il collegamentotra il punto di prelievo dell’energia nel localeconsegna (del distributore) e il dispositivo diprotezione generale DG nel locale utente, èrichiesto un cavo 12/20 kV (Um tensionemassima) 24 kV, anche se l’alimentazionerisulta 15 kV, sezione 95 mm2.

Fig. 8 Trasformatori in resina, in olio con serbatoio di espansione e sigillato


La portata La portata di un cavo dipendeprincipalmente dai seguenti fattori:

H sezione e resistività del conduttore,

H condizioni di posa,

H tipo di isolante ( in relazione allatemperatura che gli consente una durata divita appropriata).

Criteri di scelta Dati da considerare per la scelta :

H Tensione di esercizio;

H Corrente da trasmettere;

H Condizioni di posa (che per brevicollegamenti si possono trascurare).

In definitiva, la scelta consiste nelladeterminazione della tensione nominale (ogrado d’isolamento dei cavi), conriferimento alla durata massima difunzionamento con una fase a terra, senzadistinzione tra neutro a terra o neutroisolato.

Conoscendo inoltre la corrente dicortocircuito Icc e la sua durata t, la sezionedel cavo deve rispettare anche la seguentedisequazione:

S ≥Icc x √t

K

dove K è un coefficiente che è funzionedelle temperature iniziale e finale dicortocircuito per conduttori di rame edalluminio.

Terminali per i cavi adisolamento solido

L’esecuzione di una terminazione di cavo èun’operazione molto delicata, che richiedela massima attenzione. Numerosi casi dicedimento dielettrico sono riconducibili aun’errata realizzazione delle terminazioni:per questo motivo è necessario attenersiscrupolosamente alle indicazione deicostruttori dei cavi e del tipo di quadro MT acui devono essere connessi, oppureacquistare i tratti di cavo necessari, completidi terminazioni già preventivamenterealizzate e provate dallo stesso costruttore.

4.4 Scelta delTrasformatore MT/BT

Il trasformatore è una macchina elettrica ditipo statico a induzione elettromagnetica,che ha lo scopo di trasferire energia elettricageneralmente tra due diversi sistemi ditensione e alla stessa frequenza.

ll tipo di tecnologia dei trasformatori adielettrico liquido o a secco influisce sualcune caratteristiche, su alcune protezionida attivare e sui possibili luoghid’installazione.

E’ necessario conoscere le caratteristicheelettriche e termiche dei trasformatori percapire il loro comportamento e la lororesistenza alle sollecitazioni durante ilservizio o in caso di guasto.


Tecnologie H I trasformatori a dielettrico liquidopossono essere sigillati ermeticamente conriempimento integrale, oppure dotati di vasodi espansione.

I primi sono adatti in particolare per cabinenon presidiate (zero manutenzione),condizioni ambientali gravose---se ilserbatoio è adeguatamente protetto (partiattive protette), applicazioni per carichi ciclici(buona inerzia termica).

D’altra parte, il liquido dielettrico presentadei rischi insiti quali:

--- inquinamento delle falde acquifere (incaso di perdite del dielettrico), da cui vienel’obbligo di fornire un contenitore per laraccolta di eventuali fuoriuscite del liquidoisolante;

--- fuoco, che è il motivo per cui sonoproibiti in alcuni edifici.

Questi rischi sono presi in considerazionenei vari regolamenti e norme cheriguardano le condizioni di installazione elimiti di utilizzo.

I secondi, con vaso di espansione o megliocon conservatore d’olio, risolvono ilproblema della compensazione dellevariazioni di volume dell’olio, che, inconseguenza di variazioni di temperaturadella macchina (in funzione del carico e/odella temperatura ambiente),sottoporrebbero a pressioni o depressionianomale l’involucro metallico dellamacchina.

Il cassone del trasformatore viene quindicollegato ad un serbatoio, utile anche agarantire un opportuno battente d’olio sopragli avvolgimenti e le parti in tensioneall’interno della cassa. L’aria cheinevitabilmente entra nel serbatoio inconseguenza alla variazione di volume deveessere opportunamente essiccata con filtrocontenente del SILICA---GEL. Attenzione:occorre sostituire i sali quando esausti.

H I trasformatori ”a secco” sono piùindicati per:

--- installazione in ambiente controllato:polvere, umidità, temperatura, ecc. edevono essere periodicamente puliti espolverati,

--- edifici, in particolare quelli di grandealtezza, dal momento che questitrasformatori hanno una buona resistenzaalle fiamme (esempio classe F1 inconformità CEI 14---8 ”IEC60726”) esoddisfano i criteri di non tossicità dei fumi.

--- Altri luoghi ove se ne consiglia l’utilizzosono in generale quelli ove il rischio diincendio deve essere minimizzato per laforte presenza di persone per esempio incentri commerciali, cliniche, ospedali, grandiuffici, strutture sportive, ecc.

Caratteristiche nominaliprincipali

Tensione primaria nominale(Ur )

L’applicazione della norma IEC 71(coordinamento dell’isolamento) consente discegliere il livello di isolamento e la tenutaall’impulso atmosferico.

Tensione di cortocircuito(Ucc)

Essa consente la determinazione dellacorrente assorbita dal primario in caso dicortocircuito tra i morsetti del secondario,Ic = 100 Ir/Ucc % se si trascural’impedenza a monte.

Questa fornisce anche l’impedenza deltrasformatore, necessaria per calcolare lacorrente di cortocircuito che si verifica nelsistema di distribuzione di B.T.Z =Ucc % Vr/100 Ir

Le tensioni di cortocircuito sonostandardizzate e sono in funzione dellapotenza del trasformatore: da 4 a 6% pertrasformatori MT/BT.

Fig. 9 Lamierini costituenti ilcircuito magnetico deltrasformatore e andamento delleperdite di varie tipologie dilamierino in funzionedell’induzione B


Circuito magnetico e perditea vuoto

Il circuito magnetico è costituito da lamierinial silicio a grani orientati, isolati con ossidiminerali (isocarlite). La qualità dei lamierini,la loro modalità di taglio e diimpacchettamento condizionano leprestazioni del circuito magnetico.

Le perdite a vuoto (Po) corrispondono allapotenza attiva assorbita dalla macchinaquando viene applicata la tensionenominale a uno dei due avvolgimenti allafrequenza nominale e con l’altroavvolgimento a circuito aperto.

Le perdite principali nel circuito magneticosono:

le perdite per isteresi ( inversione del campomagnetico)

le perdite per correnti parassite (Foucault),correnti che circolano sul nucleo magnetico

Corrente a vuoto E’ la corrente necessaria allamagnetizzazione del circuito magnetico edè il valore di corrente che si instaura su unavvolgimento quando questo vienealimentato alla tensione nominale allafrequenza nominale e l’altro avvolgimento èa circuito aperto. Questa corrente vieneespressa in % della corrente nominale dellamacchina.

Correnti di inserzione In particolari condizioni sfavorevoli(trasformatore a vuoto, elevato flussoresiduo e inserzione allo zero di tensionecon un flusso iniziale della stessa polaritàdel flusso residuo), il nucleo magneticoviene saturato, con l’avvolgimento che arrivaa tre volte il proprio flusso nominale. Acausa di questa saturazione, l’induttanzaapparente della bobina calasignificativamente e si avvicina alcomportamento di una bobina in aria(aumento del flusso disperso).

La corrente risultante nell’avvolgimento puòperciò raggiungere valori di picco molto alti,fino ad una decina di volte la correntenominale massima, con una forma d’ondadella corrente estremamente distorta acausa dei fenomeni di saturazione (vedi fig.10).

Fig. 10 Andamento della corrente di inserzione e tabella con iparametri caratteristici del fenomeno

kl = ioi/ITNST (kVA) TI (S)

0.10

0.15

0.20

0.22

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

15

14

12

12

12

11

10

9

8

50

100

160

250

400

630

1000

1600

2000

ioi = valore max di picco della corrente diinserzione

ITN = corrente nominale del trasformatore

Tl = costante di tempo


Questo fenomeno di inserzione si attenuacon una costante di tempo che dipende daltrasformatore, legata alle sue caratteristichemagnetiche e al flusso di dispersione. Lacostante di tempo è dell’ordine di qualchecentinaio di millisecondi per i trasformatoridi distribuzione.

La conoscenza delle correnti di inserzione ènecessaria per determinare la scelta e/o leregolazioni dei dispositivi di protezionecontro il cortocircuito posti sul primario deltrasformatore.

La corrente di inserzione può esserecalcolata ad un determinato tempo t con laformula seguente

I(t) = Ie x eτ---t

dove: I(t) è la corrente all’istante generico t,Ie è il valore massimo di picco eτ è lacostante di tempo della macchina.

Fig. 11 Misura del rumore:posizioni tipiche del microfono perla misura del rumore sutrasformatori a secco senzainvolucro

1 Superficie principale diirraggiamento

2 Contorno prescritto

h Altezza del nucleo e armature

D Distanza fra i microfoni

X Distanza di misura


Rumore e misura del rumore Il rumore, in particolare per i trasformatori didistribuzione, è provocato dallamagnetostrizione dei lamierini del circuitomagnetico. Il livello di rumore può essereespresso in 2 modi:

In termini di pressione acustica Lp (A),questo valore si ottiene con il calcolo dellamedia quadratica dei valori misurati ad unadistanza normalizzata dal perimetro deltrasformatore su un trasformatore alimentatoa vuoto.

In termini di potenza acustica Lw (A),questo valore viene calcolato a partire dallapressione acustica.

Lw (A) = Lp(A) + 10 Log S

Lw(A) = potenza acustica in dB (A)

Lp (A) = pressione acustica in dB (A)

S = superficie equivalente in m2=1,25xHxP; con H= altezza al coperchiodel trasformatore (in metri) e P= perimetroda una distanza specificata dal perimetrodel trasformatore (in metri).

Il rumore essenzialmente è legatoall’induzione magnetica di lavoro e allaqualità dei lamierini.

Perdite dovute al carico Le perdite dovute al carico sonoriconducibili essenzialmente alle perdite suicircuiti principali percorsi da correnteohmiche (RI2), alle perdite addizionali (percorrenti di Foucault) negli avvolgimenti ealle perdite addizionali varie sulle massemetalliche ”non attive” ”ferro”.

Queste perdite sono proporzionali alquadrato della corrente di carico e siesprimono ad una temperatura diriferimento normalizzata.

75˚ C per trasformatori in olio

120˚ C per trasformatori in resina

Fig. 12 Diagrammavettoriale relativo allavariazione di tensione davuoto a carico deltrasformatore


Considerazioni generalisulla scelta dei trasformatoriin funzione delle perdite avuoto e a carico.

Nei trasformatori in olio lo scambio termicotra conduttori e fluido refrigerante ha unaefficacia elevata. Si possono quindidimensionare gli avvolgimenti per valorielevati di densità di corrente, con laconseguenza però di aumentare le perditea carico.

Nei trasformatori a secco lo scambiotermico è inferiore, in quanto il mezzorefrigerante è costituito dall’aria. Gliavvolgimenti debbono essere perciòdimensionati per una densità di correnteinferiore, con minori perdite nel rame.

Nei trasformatori in olio, le distanzed’isolamento fra gli avvolgimenti e il nucleopossono essere notevolmente ridotte, acausa dell’elevata rigidità dielettrica delfluido isolante.

Le bobine possono essere quindi avvicinateal nucleo, con conseguente riduzione deltraferro, e il nucleo magnetico può essereridotto di dimensioni, ottenendo unadiminuzione delle perdite a vuoto (perditeper isteresi e per correnti parassite).

Nei trasformatori a secco, l’isolante ècostituito dall’aria e presenta una rigiditàdielettrica molto inferiore a quella dell’olio.E’ necessario quindi mantenere distanze diisolamento più elevate tra le bobine ed ilnucleo, con un aumento del traferro econseguente incremento delle perdite avuoto.

Un modo per contenere tali perdite è quellodi diminuire il perimetro delle bobine degliavvolgimenti, favorendo il concatenamentodel flusso magnetico. Gli avvolgimentirealizzati con nastri, anziché con fili,favoriscono il contenimento delle dimensionidelle bobine .

In sintesi, i trasformatori in olio hannoperdite a vuoto inferiori rispetto aitrasformatori a secco e perdite a caricosuperiori.

Ne consegue che, nella scelta deltrasformatore, si deve tenere conto del tipodi funzionamento per cui esso è previsto: sel’utilizzo prevalente è con bassi carichi oaddirittura a vuoto, è preferibile untrasformatore in liquido; in caso contrario, sipuò utilizzare un trasformatore a secco aperdite ridotte.

Se, invece, il trasformatore deve funzionareper la maggior parte del tempo con uncarico oltre il 50% di quello nominale èpreferibile un trasformatore a secco.

Tensione di cortocircuito erelative valutazioni

La tensione di cortocircuito vcc è quellatensione che è necessario applicare tra iterminali di linea di un avvolgimento perfarvi circolare la corrente nominale quando iterminali dell’altro avvolgimento sono incortocircuito. Questa tensione può esseresuddivisa in due componenti una resistiva,in fase con la corrente, ed una induttiva, inquadratura, rispettivamente:

Fig. 13 Andamento delle perdite e dei costi unitari di una macchina in funzione della vcc%


La tensione di cortocircuito limita la correntedi cortocircuito: ciò significa che, a parità dipotenza del trasformatore, maggiore è lavcc, minore sarà la corrente di cortocircuitoche si stabilirà nel caso di cortocircuitofranco ai morsetti. Quindi ai fini dellacorrente di cortocircuito si deve tendere afar si che la vcc sia la più alta possibile.

La corrente di cortocircuito è data dallaseguente espressione:

Icc =IN

v cc

x 100

La caduta di tensione in manierasemplificata è data dalla seguenteespressione :

Dv = vr cosφ + vx senφConseguentemente la caduta di tensionepuò raggiungere valori tali per cui latensione a carico disponibile alle utenzenon risulta più accettabile.

La vcc in questo caso deve essere la piùbassa possibile. La vcc tensione dicortocircuito ”naturale” è quella cheminimizza i costi della macchina e ottimizzasia le perdite a vuoto che in cortocircuito.

Tolleranze A causa delle inevitabili differenze nellaqualità delle materie prime e dellairregolarità di fabbricazione, oltre che aglierrori di misura, è ammesso che i valoriottenuti alle prove possano differire da quellicalcolati, dato che sono necessarietolleranze sui valori garantiti.


Articolo Tolleranza

1. a) Perdite totalib) Perdite parziali(a vuoto o a carico)

+ 10% delle perdite totali+ 15% di ognuna delle perdite parziali, a condizioneche la tolleranza per le perdite totali non sia superata

2. Rapporto di trasformazione a vuoto sulla presaprincipale per una prima specifica coppia diavvolgimenti

Rapporto di trasformazione su altre prese perla stessa coppia di avvolgimenti

Il più basso dei due seguenti valori:a) ± 0,5 % del rapporto dichiaratob) ±1/10 della reale impedenza percentuale dicorto circuito sulla presa principale

Deve essere concordato, comunque non inferiore alminore dei due valori di cui in a) e b) precedenti

3. Impedenza di cortocircuito per :S trasformatori con avvolgimenti separati e adue avvolgimenti, oppureS una specificata prima coppia di avvolgimentiseparati in un trasformatore a più avvolgimenti

a) Presa principale

b) Qualsiasi altra presa della coppia diavvolgimenti

Quando il valore dell’impedenza è≥10% ± 7,5 % delvalore dichiaratoQuando il valore dell’impedenza è < 10% ± 10 % delvalore dichiarato

Quando il valore dell’impedenza è≥10% ± 10 % delvalore dichiaratoQuando il valore dell’impedenza è < 10% ± 15 % delvalore dichiarato

4. Impedenza di corto circuito per:S una coppia di avvolgimenti auto---connessi,oppureS una seconda coppia specificata diavvolgimenti separati in un trasformatore a piùavvolgimentia) Presa principaleb) Qualsiasi altra presa della coppia

S Ulteriori coppie di avvolgimenti

± 10 % del valore dichiarato± 15 % del valore dichiarato

Da concordare comunque≥ 15%.5. Corrente a vuoto + 30% del valore dichiarato

Note:(1) Nel caso di trasformatori a più avvolgimenti, le tolleranze sulle perdite devono intendersi per ogni coppia diavvolgimenti a meno che la garanzia non precisi che esse si riferiscono ad una definita combinazione del carico.(2) Per certi autotrasformatori e trasformatori booster la piccolezza della loro impedenza giustifica tolleranze piùampie. Trasformatori che hanno ampi campi di regolazione, in particolare se il campo è asimmetrico, possonoanch’essi richiedere considerazione particolare.Per contro, per esempio, quando un trasformatore deve essere associato a unità già esistenti, può esseregiustificato specificare e concordare più esigue tolleranze sulle impedenze. I problemi relativi a specialitolleranze devono essere evidenziati al momento della richiesta d’offerta e le tolleranze riviste concordate fracostruttore e acquirente.(3) L’espressione ”valore dichiarato” dovrebbe essere intesa come valore dichiarato dal costruttore.

105 (A)

Limiti di sovratemperatura per i trasformatori in olio

parti sovratemperature max ˚ K

Avvolgimenti:

classe di isolamento A (sovratemperatura misuratacon il metodo della variazione della resistenza)

65, quando la circolazione dell’olio è naturale oforzata non guidata

70, quando la circolazione dell’olio è forzata eguidata

Olio nella parte superiore

(sovratemperatura misurata con termometro)

60, quando il trasformatore è munito di unconservatore o è ermetico

55, quando il trasformatore non è munito di unconservatore nè è ermetico

Limiti di sovratemperatura per i trasformatori in resina

parte temperatura del sistemaisolante (˚C)

Avvolgimenti:

(sovratemperatura misurata con ilmetodo della variazione dellaresistenza)

sovratemperaturemassime (˚ C)

60

75

80

100

125

200 135

220 150

Nucleo, parti metalliche e materialiadiacenti

La temperatura in nessun caso dovràraggiungere valori tali da danneggiare ilnucleo stesso, altre parti o materiali adiacenti

120 (E)

130 (B)

155 (F)

180 (H)


Prove Le prove sui trasformatori si suddividono inprove di accettazione, prove di tipo e provespeciali.

PROVE DI ACCETTAZIONE

Misure

--- Della resistenza degli avvolgimenti

--- Del rapporto di trasformazione e controllodei collegamenti

--- Della tensione di cortocircuito e delleperdite dovute al carico

--- Delle perdite e della corrente a vuoto

Verifiche dielettriche

--- prove con tensione applicata

--- prova con tensione indotta

--- misura delle scariche parziali

PROVE DI TIPO:

--- prova di riscaldamento

--- prova ad impulso

PROVE SPECIALI:

--- prova di cortocircuito

--- misura del livello di rumore

Fig. 14 Trasformatore in sala prove

Sovratemperature I limiti di sovratemperatura per trasformatoriin olio e in resina sono riassunti nelle tabelleseguenti :

Fig. 19 Trasformatore in resina, elementi costituenti principali

Fig. 15 Trasformatore inesecuzione a giorno(IP00), con possibilitàdi tre isolatori a spinatipo ELASTIMOLD(parte fissa)

Fig. 16 Trasformatore inesecuzione con armadio diprotezione IP31Questa soluzionecomprende:un pannelloimbullonato lato MT peraccesso ai collegamenti MT edalle prese di regolazione, 2piastre isolanti per il passaggiodei cavi a mezzo pressacavi sultetto dell’armadio, 1 botolaposta nella parte inferiore latoMT per l’eventuale arrivo dalbasso dei cavi MT.

Fig. 17 Barretta di regolazione rapporto di trasformazionee sonde termometriche con cassetta di centralizzazione

Fig. 18 Sistema di ventilazione forzata,collegamenti lato BT


Trasformatori in resina

E’ un trasforrmatore senza rischio diinquinamento, senza manutenzionedielettrica, di facile installazione edauto---estinguente.

Prevalentemente è un trasformatore perinterno

Fig. 20 Rappresentazione schematica del calcolo della potenza di un trasformatore

Reparto

A/B/C

Utilizzatori BT

Motori

Prese

Illuminazione

Snominale SutilizzataKu Kc1 Kc2 Kc3

Ku

Kc1

Kc2

Kc3

Fattoredi utilizzodei singoli carichi

Coefficientedi contemporaneitàSottoquadro

Coefficientedi contemporaneitàQuadrodiReparto

Coefficientedi contemporaneitàQuadroGenerale

Sutilizzata Sutilizzata

(kVA) (kVA)X X X X(kVA) (kVA)

Taglia del trasformatore

kVA

BT

MT


Calcolo della potenza deitrasformatori

Ai fini della determinazione della potenzadella singola macchina, si può procedereseguendo lo schema di flusso seguente:

Per la protezione dei trasformatori si facciariferimento al relativo quaderno tecnico.

Influenza del sovraccarico edella temperatura ambientesui trasformatori

La potenza e le condizioni di installazione edi utilizzo della macchina influenzano ilservizio reso dalla stessa.

Durante il funzionamento il trasformatore èsede di perdite nel ferro (perdite a vuoto) enel rame (perdite a carico).Questa energiaviene dispersa termicamente nell’ambientecircostante, grazie ad un salto termico∆T= K (Tm---Ta), proporzionale allatemperatura della macchina Tm meno latemperatura ambiente Ta. E’ quindi normaleche la macchina sia calda durante ilfunzionamento: ricordiamo che anche ilvalore delle perdite risulta normalizzato. Aduna certa temperatura ambiente, latemperatura della macchina Tm è funzioneprevalentemente delle perdite dovute alcarico; se il carico aumenta, aumentano leperdite relative e di conseguenza aumentaTa. Più aumenta Ta, più rapido è il degradodegli isolanti impiegati, con la conseguenzache aumenta il rischio di cedimentodielettrico. Si ha lo stesso effetto se, a paritàdi perdite legate al carico, aumenta latemperatura ambiente Ta. Più aumenta Ta,più si innalza la temperatura della macchinaTm.

Le classi di isolamento normalmente usatesono:

Classe B per trasformatori in oliosovratemperatura max 80 ˚C

Classe F per trasformatori in resinasovratemperatura max 100 ˚C

Classe H per trasformatori a seccosovratemperatura max 125/150 ˚C

Fig. 21 Rappresentazione schematica di un collegamento incondotto tra un trasformatore e un quadro BT

Unità diconnessione

Unità dicollegamento

Unità difissaggio

Unità diconnessione

Unità di percorsodoppio angolo

Unità diprotezione


4.5 Scelta del condottosbarre

Il condotto sbarre, destinato al trasporto ealla distribuzione di forte potenza, trovaapplicazione sia nelle cabine elettriche,quale collegamento trasformatore---quadroo quadro---quadro, sia nella distribuzioneprincipale di energia elettrica negliinsediamenti industriali, commerciali e nelterziario.

Il condotto sbarre è una validissimaalternativa al collegamento in cavo per iseguenti motivi :

H Flessibilità alla eventuale esigenza diampliamento dell’impianto

H Ingombri molto ridotti

H Prodotto certificato secondo una normache lo contestualizza nei quadri BT

H In totale armonia con il Quadro BT(Involucro metallico con grado di ProtezioneIP)

H Verificato al comportamento termico(correnti nominali) e al cortocircuito ( piccoe valore efficace)

H Costi inferiori al cavo per correntisuperiori a 630 A

H Riduzione del rischio d’incendio con unottimo comportamento dei materiali isolanti

H Facilità di montaggio e d’impiego

Non lo è per i seguenti motivi:

H Percorsi poco lineari o molto corti per cuii pezzi speciali per un condotto sbarre nonne giustificano la scelta

Fig. 22 Comparazione di installazione tra la soluzione in cavo e la soluzione in condotto sbarre


4.6 Scelta del Quadro BT I quadri di distribuzione in bassa tensione,installati a valle dei trasformatori di potenzaMT/BT, sono del tipo Power Centernormalmente equipaggiati con interruttorigenerali di arrivo (aperto e /o scatolato) einterruttori per le partenze.

I quadri devono essere progettati inconformità alla norma CEI EN 60439---1 ”Apparecchiature assiemate di protezione emanovra per bassa tensione (Quadri BT)

Generalmente la struttura è caratterizzata daquattro zone funzionali:

H Zona sistema sbarre

H Zona apparecchiature

H Zona ausiliari

H Zona connessioni di potenza

Normalmente queste quattro zone sonoracchiuse in un involucro metallico.

Gli apparecchi installati all’interno delquadro devono avere caratteristicheadeguate quali:

--- Tensioni di esercizio/isolamento

--- Tenuta al cortocircuito in funzione dellacorrente di cortocircuito presunta nel puntodi installazione.

--- Corrente nominale e potere diinterruzione adeguato, relativamenteall’interruttore di arrivo.

Fig. 23 Struttura di un Quadro BT e particolari:collegamento di un apparecchio al sistema sbarre,sistema sbarre orizzontali

Fig. 24 Separazione tra unitàfunzionali e sistema sbarre per laforma 3, la forma 3b si ottiene conl’aggiunta dei separatori orizzontali


Le forme di segregazione Lo scopo principale delle segregazioni è dipermettere operazioni di manovra,manutenzione, ispezione o altro, nellamassima sicurezza e continuità di serviziodell’impianto.

Una forma di segregazione si ottieneattraverso la suddivisione interna, tramitediaframmi o barriere. Si possono cosìottenere forme di segregazione 2, 3, 4,previste dalla norma CEI EN 60439---1.

Le forme di segregazione hanno lo scopodi garantire:

la protezione delle persone contro i contattidiretti con parti attive di frazioni discomparto o celle adiacenti;

la protezione contro il passaggio di corpisolidi estranei tra frazioni di scomparto ocelle adiacenti

limitare la probabilità d’innesco di uneventuale arco interno.

La forma di segregazione va scelta quindi infunzione del grado di sicurezza,manutenibilità e continuità di servizio che sivuole conferire al Quadro BT. Forme disegregazione tipo 4 sono quelle che megliorispondono alle caratteristicheprecedentemente menzionate.

Di seguito, le varie forme di segregazione ele figure che le descrivono:

Forma 1: nessuna segregazione interna

Forma 2a: Segregazione delle sbarre dalleunità funzionali, con terminali non separatidalle sbarre

Forma 2b: Segregazione delle sbarre dalleunità funzionali, con terminali separati dallesbarre

Forma 3a: Separazione delle sbarre dalleunità funzionali, separazione delle unitàfunzionali tra loro più separazione deiterminali tra loro, con gli stessi non separatidalle sbarre.

Forma 3b: Separazione delle sbarre dalleunità funzionali, separazione delle unitàfunzionali tra loro più separazione deiterminali tra loro, con gli stessi separati dallesbarre.

Forma 4a: Separazione delle sbarre dalleunità funzionali, separazione delle unitàfunzionali tra loro più separazione deiterminali tra loro, con gli stessi nellamedesima cella come unità funzionaleassociata.

Forma 4b: Separazione delle sbarre dalleunità funzionali, separazione delle unitàfunzionali tra loro più separazione deiterminali tra loro, con gli stessi non nellamedesima cella come unità funzionaleassociata.

Fig. 25 Le quattro forme di segregazione interne dei quadri BT

1

2

3

4

Sbarreomnibusprincipali

Sbarredistribuzione

Circuitod’ingresso

Circuitod’uscita

Forma 1

Forma 2a Forma 2b

Forma 3a Forma 3b

Forma 4a Forma 4b

Unità funzionale

Attacchi per ingressi/uscite

LEGENDA



Le prestazioni dei trasformatori e le loroperdite (ferro/rame) sono garantite daicostruttori con riferimento ai limiti fissati dallenorme CEI UNEL 21010. Queste normestabiliscono che la temperatura dell’ariaambiente di installazione, in nessun caso,deve essere superiore a :

H 20˚C come media annuale;

H 30˚C come media giornaliera;

H 40˚C massima;

ammettendo una sovratemperatura mediadegli avvolgimenti di 65˚K, e di 60˚K per glistrati superficiali più caldi dell’olio o delfluido isolante. Per quanto riguarda itrasformatori in resina, la sovratemperaturamedia degli avvolgimenti ammissibile saràdi 100˚K per la classe di isolamento F .

I limiti di sovratemperatura, nel caso ditrasformatori previsti per ambienti conelevate temperature del mezzo refrigeranteo per condizioni speciali di raffreddamentoin aria, dovranno essere ridotti in questitermini:

Se il trasformatore è previsto per funzionarecon una temperatura dell’aria diraffreddamento superiore di non oltre 10˚Ka uno dei valori massimi indicatiprecedentemente, le sovratemperatureammissibili per gli avvolgimenti devonoessere ridotte:

H di 5˚K se l’eccesso di temperatura èinferiore o uguale a 5˚K;

H di 10˚K se questo eccesso ditemperatura è superiore a 5˚K e inferiore ouguale a 10˚K.

Se questo eccesso di temperatura superauno dei valori indicati precedentemente peroltre 10 ˚K, le sovratemperature ammissibilidovranno essere oggetto di accordo tracostruttore ed acquirente.

L’acquirente della macchina dovrebbealtresì specificare ogni condizioneambientale che possa determinarerestrizioni nei riguardi dell’aria diraffreddamento o produrre elevatetemperature dell’aria ambiente.

Ricordiamo che le temperature diriferimento per le perdite a carico saranno inaccordo con le nuove sovratemperaturescelte (ad esempio sarà possibilespecificare un’unità appartenente allaClasse F con una sovratemperaturamassima di 80˚K invece che di 100˚K).

Risulta quindi importante garantireun’efficace circolazione dell’aria diraffreddamento intorno ai trasformatori,quando sono installati in locali chiusi comele cabine di trasformazione d’utente.

Le modalità di raffreddamento potrannoessere la ventilazione naturale oppure laventilazione forzata.

5.1 Determinazionedell’altezza e dellesezioni delle aperture diventilazione

Nel caso generico di raffreddamentonaturale (AN), la ventilazione del locale ha loscopo di dissipare per convezione le calorieprodotte dalle perdite totali difunzionamento del trasformatore.

Una buona ventilazione sarà determinata daun’apertura d’entrata d’aria fresca disezione S, nella parte bassa del locale, e daun’apertura di uscita dell’aria calda S’,situata in alto, sulla parte opposta del locale,ad un’altezza H dall’apertura d’ingresso(figura 26).

È opportuno considerare che unacircolazione d’aria insufficiente determinauna riduzione della potenza nominale deltrasformatore.

5.2 Formula di calcolodella ventilazionenaturale

P= somma delle perdite a vuoto e delleperdite dovute al carico del trasformatore,espressa in kW a 120˚C, e delle perdite,espresse in kW, provenienti da unaqualsiasi apparecchiatura presente nellocale. In pratica, si possono considerareunicamente le perdite dei Trasformatori checostituiscono la principale fonte di calore,incrementando del 10---15% il loro valore,per tener conto delle altre apparecchiature(Quadro e condotto sbarre BT).

S = superficie dell’apertura d’entrata(detraendo la superficie dell’eventualegrigliatura) in m2.

S’ = superficie dell’apertura di uscita(detraendo la superficie dell’eventualegrigliatura) in m2.

H = altezza fra le due aperture espressa inm.

S =0.18P

√ He S’ = 1.10 x S

Questa formula è valida per unatemperatura ambiente media annua di20˚C.

Per non perturbare la circolazione dell’aria èprudente prevedere una distanza

di almeno 200 mm. tra il trasformatore e lepareti.

5 Ventilazione della cabina MT/BT

Fig. 26 Ventilazione naturale dellocale

Fig. 27 Ventilazione forzata del locale


5.3 Ventilazione forzatadel locale

La ventilazione forzata è necessaria se illocale dove è installato il trasformatore èesiguo o mal ventilato, se la temperaturamedia annua è superiore a 20˚C o in casodi sovraccarichi frequenti del trasformatore.

Per non perturbare la convezione naturalenel locale, occorrerà installare un estrattored’aria verso l’esterno, nell’orifizio di uscitasituato nella parte superiore (figura 27).

L’estrattore può essere comandato da untermostato.

Portata consigliata (m3/secondo) a 20˚C =0,10P per trasformatori in resina, e 0,05Pper trasformatori in olio.

P = totale delle perdite da evacuare, in kW,emesse da tutte le apparecchiature presentinel locale.

Fig. 28 Cartello di divieto diaccesso alle persone nonautorizzate.

a)

Fig. 29 Cartello di avvertimento”tensione elettrica pericolosa”

a) generico

b) per cabine elettriche in altatensione(>400 V c.a.; 600V c.c.). b)

Fig. 30 Divieto di usareacqua per spegnere incendi


Nella cabina MT/BT si dovranno installare icartelli (di divieto, avvertimento e avviso)sotto elencati, realizzati (pittogrammi edeventuali scritte) secondo le disposizioni dilegge. I colori dei segnali e dei relativicontrasti devono essere conformi a quantorichiesto dal Decreto legislativo 493/96 e alleNorme UNI. Un esempio di correttacollocazione dei cartelli, delle targhe e deisegnali è il seguente:

6.1 Cartelli sulla porta diaccesso della cabina esu ogni lato di eventualirecinzioni:

Eventuale identificazionedella cabina elettrica sullaporta d’ingresso al locale,oltre ai due precedenti:

6 Targhe, avvisi e schemiin cabina

Fig. 31 Cartello diidentificazione dei circuiti condiverse colorazioni per i diversilivelli di tensione e per iconduttori di messa a terra eCartello di identificazione dellatensione di una cabina elettrica(quadro elettrico).

Fig. 32 Istruzioni relative aisoccorsi d’urgenza da prestareai colpiti da corrente elettrica,compilato nelle parti relative ainumeri telefonici da contattarein caso di necessità (medici,ospedali, ambulanze, ecc. piùvicini)

Fig. 33 Istruzioni adisposizione del personaleaddetto alla manutenzione,”non effettuare manovre”;


6.2 Cartelli all’internodella cabina:

Nelle officine e cabine elettriche deveessere permanentemente esposto unoschema dell’impianto con chiareindicazioni relative alla connessione edalle apparecchiature essenziali.

Fig. 34 Esempiodi cartelli sulla portadi unaCabinaElettricaedel relativo localebatterie


Sulle eventuali uscite d’emergenza, apporrel’apposito segnale. Per cabine elettrichecomplesse è opportuno che sia espostouna schema unifilare, che in caso diurgenza permetta una rapida comprensionedelle manovre da eseguire.

Si consiglia inoltre la predisposizione di unatasca porta documenti fissata alla parete. Idati relativi alla regolazione degli interruttori,le sezioni dei cavi ecc. possono essereriportati su schemi diversi e tenuti adisposizione per gli interventi dimanutenzione o modifica.


Elemento essenziale per la correttaesecuzione in sequenza delle manovrenell’ambito delle cabine è che il personaleaddetto sia addestrato allo scopo. L’utilizzodi idonei interblocchi atti ad impedireoperazioni indebite e pericolose vieneconsiderato come elemento addizionale enon necessario, qualora nonespressamente prescritto dalle Norme; adesempio le apparecchiature prefabbricatesono dotate degli interblocchi già previstidalla Norma CEI EN 60298 e dalla NormaCEI EN 60439---1.

Nel caso si adottino interblocchi è preferibilel’impiego di quelli meccanici, cioè dispositiviche impediscono (o permettono) manovre amezzo chiavistelli; possono essere utilizzatiinterblocchi elettrici ridondanti (ad esempiodue contatti in serie) nei casi in cui nonrisulti possibile installare quelli meccanici.

Per cabine con due alimentazioni munite diinterblocco che ne impedisce ilfunzionamento in parallelo permanente, èconsentito che il dimensionamento alcortocircuito sia fatto tenendo conto delmaggiore dei contributi al cortocircuito delledue alimentazioni.

Per l’esecuzione dei lavori fuori tensione leNorme CEI EN 50110---1 e CEI 11---27stabiliscono che ”Dopo aver identificato gliimpianti elettrici corrispondenti si devonoosservare nell’ordine specificato le seguenticinque prescrizioni essenziali a meno chenon vi siano ragioni essenziali per agirediversamente”:

1) sezionare completamente;

2) assicurarsi contro la richiusura;

3) verificare che l’impianto sia fuori tensione;

4) eseguire la messa a terra e in cortocircuito;

5) provvedere alla protezione contro le partiattive adiacenti.

La norma CEI EN 60298 stabilisce che ”perragioni di sicurezza e per agevolarel’esercizio si devono prevedere interblocchifra i differenti componentil’apparecchiatura”. Riportiamo di seguitodue esempi di interblocchi. I quadri inquestione sono conformi alla norma CEI17---6 per la II categoria e conformi allanorma CEI EN 60439---1 per la I categoriaed inoltre trasformatori MT/BT protetti dagrigliati o racchiusi in involucri metallici.

7 Interblocchi di sicurezza

Fig. 35 Esempio1, schema unifilare corredato di interblocchi


ESEMPIO 1Interblocchi per l’accesso ad unTRASFORMATORE MT/BT protetto amonte da una Unità Funzionale SM6 tipoDM1

Scopo degli interblocchi

--- Impedire la chiusura del sezionatore diterra e accesso alla zona cavi MT sel’interruttore BT non è bloccato in apertooppure in posizione di estratto.

--- Impedire l’accesso al trasformatore se ilsezionatore di terra non è chiuso a terra

PROCEDURA

ESEGUIRE ANELLAMENTO

CHIAVE A con CHIAVE C

CHIAVE B con CHIAVE D

(a) Aprire l’interruttore BT la chiave (C_A) èlibera nella serratura SB3

(b) Mettere la chiave (A_C) nella serraturaST1 e sbloccare il sezionatore di messa aterra della cella MT

(c) Aprire l’interruttore MT, l’apertura delinterruttore MT permette l’apertura delsezionatore di linea a monte

(d) Aprire il sezionatore di linea a monte,l’apertura del sezionatore di linea permettela chiusura del sezionatore di terra

(e) Chiudere il sezionatore di terra la chiave(A_C) è prigioniera nella serratura ST1, lachiusura del sezionatore di terra permettel’apertura del pannello d’accesso alcompartimento MT cavi

la chiave (B_D) è libera nella serratura ST2d) mettere la chiave (D_B) nella serratura S4e aprire la porta box trafo, con la portaaperta la chiave (D_B) è prigioniera nellaserratura S4

Per la messa in servizio, procedere inmaniera inversa.

Fig. 36 Esempio2, schema unifilare corredato di interblocchi


ESEMPIO 2Interblocchi tra due Unità Funzionali surete con distribuzione ad anello

Scopo degli interblocchi:

--- Impedire la chiusura del sezionatore diterra di una unità se il sezionatore diisolamento dell’altra non è aperto

PROCEDURA

ESEGUIRE ANELLAMENTO

CHIAVE A con CHIAVE D

CHIAVE B con CHIAVE C

Accesso zona cavi Unità Funzionale1

a) Aprire il sezionatore IMS di isolamentodella Unità Funzionale2 chiave (C_B) èlibera nella serratura SB1---2

b) Mettere la chiave (B_C) nella serraturaST1---1 e sbloccare il sezionatore di messaa terra della Unità Funzionale1

c) Aprire il sezionatore IMS di isolamentodella Unità Funzionale1, l’apertura delsezionatore IMS della Unità Funzionale1permette la chiusura del sezionatore di terradella Unità Funzionale1

d) Chiudere il sezionatore di terra dellaUnità Funzionale1 la chiave (B_C) eprigioniera nella serratura ST1---1, lachiusura del sezionatore di terra permette

l’apertura del pannello d’accesso alcompartimento MT cavi della UnitàFunzionale1


Accesso zona cavi Unità Funzionale2

e) Aprire il sezionatore IMS di isolamentodella Unità Funzionale1 la chiave (A_D) èlibera nella serratura SB1---1

f) Mettere la chiave (D_A) nella serraturaST1---2 e sbloccare il sezionatore di messaa terra dello della Unità Funzionale2

g) Aprire il sezionatore IMS di isolamentodella Unità Funzionale2, l’apertura delsezionatore IMS della Unità Funzionale2permette la chiusura del sezionatore di terradella Unità Funzionale2

h) Chiudere il sezionatore di terra dellaUnità Funzionale2 la chiave (D_A) èprigioniera nella serratura ST1---2, lachiusura del sezionatore di terra permette

l’apertura del pannello d’accesso alcompartimento MT cavi della UnitàFunzionale2


Fig. 37 Sistema di protezione composto da TA TVe relè di protezione


Nella impossibilità di collegare direttamentei relè di protezione sulla rete MT ènecessario l’utilizzo di:

Trasformatori di Corrente (TA)

Trasformatori di Tensione (TV)

Scopo dei TA e dei TV è di riportare al lorosecondario l’immagine fedele della correntee della tensione presente nei conduttori MT,oltre che assicurare l’isolamento galvanicotra la MT e i circuiti di misura e diprotezione. Inoltre devono essere in gradodi proteggere i circuiti di misura e diprotezione dalle sovracorrenti cheinteressano la rete MT.

Le protezioni in corrente utilizzanodirettamente l’informazione fornita aisecondari dei TA per rilevare le seguenticorrenti:

cortocircuito

sovraccarico

calcolare lo stato termico di una macchina

Altre protezioni che dobbiamo aggiungeresono quelle che utilizzano anche legrandezze provenienti dai TV, per esempiola protezione direzionale.

8 Trasformatori di misura TA--TV

Fig. 38 Due generazioni di trasformatori di corrente a confronto

a)

b)

Fig. 39 Due tipi di trasformatori di tensione

a) b)


Di seguito alcuni trasformatori di corrente edi tensione di recente costruzione:

a) Trasformatore di corrente tradizionale,a portante con primario avvolto

b) LPCT ( Low Power Current TrasformerIEC 60044---8): trasformatori di corrente abasso consumo e uscita in tensione

a) Fase---terra b) fase---fase


Il maggiore distributore di energia elettricaENEL sul documento DK5600 (par. 6.3riduttori di corrente e di tensione)suggerisce che :

La protezione di fase deve esserealimentata da TA che ne garantiscano ilfunzionamento fino a 10 kA primari ( Icc susbarre MT del cliente)

A titolo di esempio, TA unificati 300/5 o /1 Acon classe 10P30 assicurano il rispetto dellecondizioni previste.

TA dello stesso rapporto, ma con classe10P15, possono essere impiegati nei casi incui il cliente risulti allacciato su una lineauscente da una Cabina Primaria contrasformatore AT/MT di potenza inferiore a40 MVA

La protezione di terra omopolare odirezionale deve essere alimentata da unTA toroidale con rapporto 100/1 A conclasse 5P20, per garantire il funzionamentodella protezione 51N anche sul doppioguasto a terra

La protezione direzionale deve esserealimentata da dei TV da collegarerigidamente alla sbarra MT per garantirne ilcorretto funzionamento

I TV devono avere classe di precisione 6P,fattore di tensione 1,9 per 30s e rapporto ditrasformazione tale da fornire 100V sulsecondario a triangolo aperto a seguito diun guasto monofase a terra sul sistema MT.

Sulla DK 5600 si afferma pure che :

Nel caso non si utilizzino TA e TV comespecificato e suggerito, sarà il sistema diprotezione a garantire prestazioniequivalenti a quelle fornite da unaprotezione alimentata con TA e TV con lecaratteristiche precedentemente indicate.

Il costruttore del sistema di protezione deveallora certificare che il prodotto o il sistemasiano rispondenti ai requisiti indicati nellaDK5600. Il sistema deve funzionarecorrettamente per tutti i valori di corrente etensione che si possono manifestare nellecondizioni di guasto previste.

Per un maggiore approfondimento suquesti temi si rimanda al quaderno tecnicospecifico.

Fig. A1 Schema Unifilare per Cabina MT/BT

Fig. A2 Fronte quadro


ESEMPIO DI SCHEMAUNIFILARE

Impianto che prevede

N˚ 1 Arrivo da Ente Distributore

N˚2 Partenze Trasformatori posizionati nellocale cliente con :

potenza singolo trasformatore uno da 1600kVA e l’altro 250 kVA a 20 kV

Protezioni Generale richiesta:

protezione di fase 50 ---51

protezione omopolare di terra 51N

Appendice A

Fig. A3 Funzioni di protezione generale SEPAM serie 20 tipo S20:

-- 50/51, massima corrente di fase

-- 50N/51N, massima corrente omopolare


Protezione Generale

SEPAM serie 20 tipo S20

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