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SISTEMA ELETTRICO, NORMATIVA E LEGISLAZIONE

INDICE Generalità sulla produzione, il trasporto e la distribuzione dell’energia elettrica. Normativa, unificazione, certificazione e controllo sugli impianti elettrici. La legislazione nel settore elettrico. Impianto elettrico e sistema elettrico.Tensione nominale di un sistema elettrico. Classificazione dei sistemi elettrici in base alla tensione nominale. Struttura dei sistemi elettrici di potenza. Criteri di scelta della tensione. Il progetto degli impianti elettrici. GENERALITÀ SULLA PRODUZIONE, IL TRASPORTO E LA DISTRIBUZIONE DELL’ENERGIA ELETTRICA.

L’energia elettrica viene prodotta nelle centrali elettriche da alternatori trifasi messi in rotazione da turbine. Le centrali, secondo il tipo di energia utilizzata per muovere le turbine, possono essere:

Centrali idroelettriche se sfruttano l’energia cinetica dei corsi d’acqua. (In Italia producono il 15% dell’energia elettrica necessaria)

Centrali termoelettriche se sfruttano l’energia termica ottenuta dalla combustione di carbone, olio combustibile o gas. (In Italia producono il 75% dell’energia elettrica necessaria)

Centrali nucleotermoelettriche se sfruttano l’energia termica sviluppata da reazioni nucleari. (In Italia producono lo 0 % dell’energia elettrica necessaria)

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Dalle stazioni di trasformazione partono le lunghe linee di trasporto costituite da tre, sei o nove conduttori in lega di alluminio con anima di acciaio, sostenuti da isolatori sistematici su tralicci.

Nei pressi delle industrie o dei centri abitati ci sono altre stazioni di trasformazione che abbassano il valore della tensione da AT a MT per alimentare le linee di distribuzione a MT. Queste linee raggiungono le cabine di trasformazione dove la tensione passa da MT a BT (220 V o 380 V). Le cabine alimentano le linee di distribuzione in bassa tensione e forniscono energia elettrica alle piccole utenze civili e industriali che richiedono una potenza minore di 100 KW. Per i grossi utenti che richiedono una potenza maggiore di 100 KW, la fornitura viene effettuata direttamente in media tensione. In questi casi l’utente stesso deve installare la cabina di trasformazione MT/BT. Tutti gli impianti di produzione, trasporto e distribuzione dell’energia elettrica, fino ai contatori situati nelle utenze, sono di proprietà dell’ente distributore (ENEL). Dopo il contatore inizia l’impianto elettrico dell’utente, che deve provvedere alla sua progettazione, realizzazione e manutenzione.

Dagli alternatori si ottengono tensioni di valore 3-6-10-15-20-30 KV (media tensione MT) ma,

in prossimità delle centrali elettriche ci sono delle stazioni di trasformazione che contengono trasformatori trifasi per elevare la tensione a 66-132-220 o380 KV (alta tensione AT) allo scopo di diminuire la corrente e ridurre le perdite di potenza durante il trasporto.

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NORMATIVA, UNIFICAZIONE, CERTIFICAZIONE E CONTROLLO SUGLI IMPIANTI ELETTRICI Si chiama impianto elettrico l’insieme di tutti i materiali e i dispositivi elettrici destinati a svolgere una certa funzione nella produzione, o nella trasformazione, o nel trasporto, o nella distribuzione o nell’utilizzazione dell’energia elettrica. Si chiama normativa l’insieme dei criteri con cui devono essere progettati, costruiti e collaudati i materiali, i dispositivi e gli impianti elettrici. Questi criteri garantiscono l’efficienza e la sicurezza nel funzionamento degli impianti e vengono stabiliti da opportuni comitati. In Italia questo compito è svolto dal CEI (Comitato elettrotecnico Italiano). Il CEI è diviso in diversi sotto comitati specializzati nei vari settori e ciascuno di questi emana delle norme nel campo di sua competenza. Le norme emanate dal CEI sono contraddistinte da quattro numeri: il numero che indica il sotto comitato che le ha formulate, il numero della norma, l’anno di emissione e il numero del fascicolo. Il sotto comitato che si occupa delle norme che riguardano l’installazione delle apparecchiature elettriche in bassa tensione è il n. 64. Per stabilire le norme in ambito europeo è stato costituito il CENELEC (Comitato Europeo di Normalizzazione Elettrica) mentre a livello mondiale opera il comitato IEC (Comitato Elettrotecnico Internazionale). Unificazione nel settore elettrico vuol dire che tutti i materiali e le apparecchiature elettriche, indipendentemente dalla ditta costruttrice, devono avere le stesse caratteristiche funzionali e dimensionali per potersi adattare e permettere il collegamento o la sostituzione dei vari dispositivi anche se sono di marche diverse. A questo scopo in Italia operano il CEI e l’UNEL (Unificazione Elettrotecnica), che insieme pubblicano le norme CEI-UNEL allo scopo di regolare l’unificazione nazionale dei materiali e delle apparecchiature elettriche. In ambito europeo opera il CENELEC e in ambito mondiale opera l’IEC. La certificazione è una garanzia che i materiali e i dispositivi elettrici rispondono alle norme CEI. Il controllo riguarda la verifica del buon funzionamento dell’intero impianto elettrico, poiché l’utilizzo di componenti conformi alle norme CEI non assicura che anche l’impianto elettrico sia conforme alle norme CEI. Occorre perciò verificare il buon funzionamento dell’impianto al termine dei lavori ed effettuare controlli periodici. Per gli impianti elettrici nei locali ad uso privato è l’installatore stesso, regolarmente iscritto nel registro delle ditte, che esegue i controlli periodici. Per gli impianti elettrici nei locali pubblici o nei luoghi di lavoro, il controllo periodico viene effettuato dalla ASL (Azienda Sanitaria Locale) o dalla ISPESL (Istituto Superiore Prevenzione E Sicurezza sul Lavoro).

Quando il costruttore garantisce personalmente che le sue apparecchiature sono conformi alle norme CEI, si tratta di una autocertificazione rilasciata dal costruttore, che applica sul prodotto il marchio di autocertificazione indicandovi il numero della norma. Quando invece una apparecchiatura elettrica viene costruita secondo le norme CEI e viene anche controllata da una opportuna commissione (Istituto Italiano del Marchio di Qualità IMQ) che ne garantisce il buon funzionamento, viene rilasciato al costruttore un certificato di conformità e viene applicato sul prodotto il marchio di qualità IMQ.

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LA LEGISLAZIONE NEL SETTORE ELETTRICO Le leggi principali che riguardano il settore elettrico sono:

1. il DPR 547 del 1955, che riguarda le norme per la previsione degli infortuni sul lavoro. Il DPR stabilisce quali sono le norme anti infortunistiche che bisogna adottare sul posto di lavoro per garantire la sicurezza delle persone, che il datore di lavoro ha l’ obbligo di adottare queste norme e che il lavoratore ha il diritto di controllare se sono adattate tutte le norme anti infortunistiche previste. Sotto molti aspetti questo DPR è ormai superato poiché la tecnologia e i sistemi di sicurezza hanno fatto notevoli passi avanti.

2. la legge 186 del 1968, che si compone di due articoli: il 1° impone che i materiali, le apparecchiature e gli impianti elettrici siano realizzati a regola d’arte; il 2° riconosce che le realizzazioni eseguite secondo le norme CEI si ritengono a regola d’arte.

3.la legge 791 del 1977, relativa alle garanzie di sicurezza che deve possedere il materiale elettrico funzionante a tensione alternata compresa tra 50V e 1000V e a tensione continua compresa tra 75V e 1500V.

4. la legge 46 del 1990, che si riferisce a vari impianti tecnologici (elettrici, radiotelevisivi, di riscaldamento, idrosanitari, a gas), posti all’interno degli edifici civili. Questa legge impone che l’installazione, la trasformazione, l’ampliamento e la manutenzione degli impianti vengano effettuati da personale in possesso di determinati requisiti tecnico-professionali e regolarmente iscritti nel registro delle ditte. È prescritto inoltre che al termine dei lavori, l’impresa rilasci al committente una dichiarazione di conformità in cui dichiari che gli impianti sono stati realizzati nel rispetto della legge.

5. il DPR 477 del 1991, cioè il regolamento di attuazione della legge 49/90. Questo regolamento fornisce alcune indicazione e spiegazioni per mettere in pratica le disposizioni legislative della legge 46/90, riguardo le modalità di progettazione, realizzazione, ampliamento e manutenzione degli impianti di nuova costruzione e sull’adeguamento dei vecchi impianti preesistenti.

6. DL 626 del 1994, che riguarda la salvaguardia della sicurezza, della salute e del benessere dei lavoratori sul luogo del lavoro. Questo decreto riguarda tutti i settori pubblici e privati e va ad integrare e sostituire il vecchio DPR 547 del 1955.

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TENSIONE NOMINALE DI UN SISTEMA ELETTRICO Si chiama sistema elettrico la parte di un impianto elettrico costituita da componenti che funzionano tutti con la stessa tensione nominale. Si chiama tensione nominale Vn di un sistema elettrico quel valore di tensione con cui il sistema viene caratterizzato e al quale sono riferite tutte le sue caratteristiche. Nei sistemi a corrente alternata monofase si considera come tensione nominale il valore efficace della tensione, mentre nei sistemi trifasi si considera come tensione nominale il valore efficace della tensione concatenata. La tensione nominale di un sistema elettrico deve essere scelta tra un insieme di valori normalizzati stabiliti dalle norme CEI, allo scopo di standardizzare tutto il materiale elettrico (cavi, componenti elettrici, macchine elettriche, apparecchi di manovra, dispositivi di protezione). I valori normali delle tensioni nominali sono riportati nelle seguenti tabelle.

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CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRICI IN BASE ALLA TENSIONE NOMINALE.

In base alla tensione nominale Vn, la norma CEI 64-8 classifica i sistemi elettrici nel seguente modo:

- sistemi di categoria 0 se hanno una tensione nominale: Vn = 50 V in corrente alternata Vn = 120 V in corrente continua (la tensione continua è meno pericolosa)

- sistemi di categoria I se hanno una tensione nominale: 50 V < Vn = 1000 V in corrente alternata 120 V < Vn = 1500 V in corrente continua

- sistemi di categoria II se hanno una tensione nominale: 1000 V < Vn = 30000 V in corrente alternata

1500 V < Vn = 30000 V in corrente continua - sistemi di categoria III se hanno una tensione nominale:

Vn > 30000 V sia in corrente alternata che continua. La categoria 0 comprende anche dei sistemi a bassissima tensione che presentano particolari requisiti di sicurezza:

- sistemi SELV a bassissima tensione di Sicurezza - sistemi FELV a bassissima tensione Funzionale - sistemi PELV a bassissima tensione di Protezione.

Sistemi di categoria 0 sono, per esempio, l’impianto di alimentazione della bobina di un relè ad impulsi, l’impianto di suoneria o di elettroserratura, l’impianto citofonico. Per questi impianti il contatto non è pericoloso e perciò non è necessario prendere provvedimenti di protezione. Sistemi di I categoria sono l’impianto di illuminazione e l’impianto prese di un appartamento (220 V) oppure l’impianto per l’alimentazione degli utensili di una officina (380 V). In questi impianti il contatto è decisamente pericoloso ed è obbligatorio prendere provvedimenti di protezione (messa a terra, interruttore differenziale). Sistemi di II categoria sono le linee di distribuzione in media tensione che, partendo dalle stazioni di trasformazione raggiungono le cabine di trasformazione. In questi sistemi il contatto è sempre mortale. Sistemi di III categoria sono le linee di trasporto ad alta tensione che portano l’energia elettrica alle stazioni di trasformazione. In questi sistemi risulta pericoloso il solo avvicinamento, anche senza contatto diretto. Un’altra classificazione dei sistemi elettrici viene fatta classificandoli in:

- sistemi a bassa tensione (BT) se Vn = 1000 V - sistemi a media tensione (MT) se 1000 V < Vn = 30000 V - sistemi ad alta tensione (AT) se Vn > 30000 V

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STRUTTURA DEI SISTEMI ELETTRICI DI POTENZA

Un sistema elettrico di potenza comprende tutti i materiali e i dispositivi elettrici che contribuiscono alla produzione, al trasporto, alla trasformazione, alla distribuzione dell’energia elettrica. Un sistema elettrico di potenza generalmente contiene: 1) una centrale di produzione (CP) in cui l’energia elettrica viene prodotta in MT (3, 6, 10, 15, 20, 30 KV); 2) una stazione di trasformazione primaria (S) che innalza la tensione da MT in AT (220 o 380 KV): 3) una linea di trasmissione (L) che trasporta una grande potenza elettrica per lunghe distanze con elevati valori di tensione (220 o 380 KV); 4) un’altra stazione di trasformazione primaria (S) che abbassa la tensione da un valore AT (220 o 380 KV) ad un valore più basso di AT (66 KV o 132 KV); 5) una linea di distribuzione in AT (L) che distribuisce l’energia elettrica alle grosse utenze che la richiedono in AT (66 o 132 KV); 6) una stazione di trasformazione secondaria (S) che abbassa la tensione da AT (66 o 132 KV) in MT (3, 6, 10, 15, 20, 30 KV); 7) una linea di distribuzione in MT (L) che distribuisce l’energia alle grosse utenze che la richiedono in MT; 8) una cabina di trasformazione (C) che abbassa la tensione da MT in BT (220 o 380 V); 9) una linea di distribuzione in BT (L) che distribuisce l’energia elettrica ai piccoli utenti che la richiedono in BT per alimentare gli impianti monofase a 220 V o gli impianti trifasi a 380 V. Un sistema elettrico di potenza a volte può anche contenere altri impianti che svolgono particolari funzioni: 10) stazioni di conversione che convertono la tensione alternata in tensione continua, o viceversa; 11) stazioni di smistamento che da una linea in arrivo smistano l’energia elettrica su varie linee che partono in direzioni diverse; 12) stazioni di regolazione che regolano alcune grandezze elettriche. In realtà, i vari sistemi elettrici di potenza italiani, a livello delle tensioni più alte (220 o 380 KV) sono tutti interconnessi tra loro per formare un’unica grande rete in cui circola tutta l’energia elettrica prodotta. In questo modo anche se qualche centrale è fuori servizio, l’energia elettrica continua a fluire in ogni parte della rete. Esistono inoltre le linee di collegamento fra l’Italia e i paesi confinanti attraverso le quali l’Italia importa una parte (circa il 10 %) dell’energia elettrica consumata. La gestione e il controllo di tutta la rete nazionale vengono effettuati dall’ENEL, che ha suddiviso l’intera rete in otto compartimenti, ciascuno gestito da un RCC (Ripartitore Compartimentale di Carico). Ogni RCC stabilisce la quota di energia elettrica che ogni centrale deve produrre e controlla il flusso di potenza nelle varie linee elettriche. Gli otto RCC operano sotto il controllo del CNC (Centro Nazionale di Controllo) che supervisionano l’intera rete nazionale.

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CRITERI DI SCELTA DELLA TENSIONE

Le varie parti di un sistema elettrico di potenza sono caratterizzate da diversi livelli di tensione, e questi valori di tensione vengono scelti sia per motivi economici che per motivi di sicurezza. - Nelle centrali di produzione l’energia elettrica non viene prodotta direttamente in AT ma in MT, sia per garantire la sicurezza del personale che lavora all’interno sia perché è più facile effettuare l’isolamento degli alternatori trifasi, che sono macchine che ruotano con elevata velocità. - La potenza apparente prodotta da una centrale (S = IV3 ⋅⋅ ) deve essere trasportata per lunghe distanze ed è più conveniente effettuare il trasporto con cavi di piccola sezione. Per questo motivo è necessario diminuire il valore della corrente e bisogna perciò aumentare il valore della tensione. - Nelle utenze la maggior parte degli utilizzatori funziona a bassa tensione per cui occorrono i vari stadi per il progressivo abbassamento della tensione da AT in MT e successivamente da MT in BT. - Per gli utilizzatori che sono a diretto contatto con le persone, è preferibile avere livelli di tensione ancora più bassi, e quindi è necessario abbassare ulteriormente il livello della tensione per raggiungere tensioni nominali Vn<50 V per le quali i contatti non sono pericolosi.

IL PROGETTO DEGLI IMPIANTI ELETTRICI

Per la legge 46 del 1990 il progetto degli impianti elettrici è obbligatorio per l’installazione, la trasformazione e l’ampliamento nei seguenti casi: 1- per gli impianti elettrici delle parti comuni dei condomini, quando la potenza contrattuale risulta P>6 KW; 2- per gli impianti elettrici ad uso domestico, quando la superficie dell’immobile risulta S>400 m2; 3- per gli impianti elettrici nei luoghi di lavoro, quando la superficie risulta S>200 m2 oppure la tensione nominale risulta Vn>1000 V; 4- per gli impianti elettrici nei locali ad uso medico, nei luoghi a maggior rischio in caso di incendio e nei luoghi con pericolo di esplosione.

Il progetto è un insieme di studi che, partendo dai dati iniziali forniti dal committente e dall’ente distributore (ENEL), produce tutte le informazioni necessarie alla realizzazione dell’impianto secondo le norme e le leggi in vigore.

La documentazione di progetto generalmente comprende: 1- la relazione tecnica, che contiene la descrizione sommaria dell’impianto; 2- lo schema elettrico generale, che mostra le principali connessioni tra i componenti; 3- i disegni planimetrici, che mostrano la posizione reale dei componenti; 4- gli schemi dei quadri elettrici, che mostrano gli apparecchi di manovra e di protezione; 5- i diagrammi di coordinamento delle protezioni, che mostrano le relazioni elettriche verificate dai componenti; 6- l’elenco dei componenti elettrici; 7- l’elenco delle condutture elettriche. Normalmente viene presentato prima il progetto preliminare che contiene i dati fondamentali dell’impianto e, dopo aver ottenuto l’approvazione dagli organi competenti, si presenta il progetto esecutivo, che contiene informazioni più dettagliate per la realizzazione dell’impianto. Per quanto riguarda il luogo di installazione dell’impianto, i progetti si classificano con delle sigle. CIVAB: è un impianto ad uso civile per abitazione; CIVBT: è un impianto ad uso civile in bassa tensione; CIVCB: è un impianto ad uso civile con cabina propria; TERBT: è un impianto ad uso terziario in bassa tensione; TERCB: è un impianto ad uso terziario con cabina propria;

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INDBT: è un impianto ad uso industriale in bassa tensione; INDCB: è un impianto ad uso industriale con cabina propria; AGRBT: è un impianto ad uso agricolo in bassa tensione; AGRCB: è un impianto ad uso agricolo con cabina propria.