Impianti Elettrici - Soluzione - Maturità 2013

Svolgimento

1) Potenza totale erogata dai carichi in B.T.

Potenza totale erogata dai carichi in B.T.

P_tot = 75 + 75 + 75 + 75 + 25 + 25 + 20 + 20 = 390 kW.

Se i carichi funzionassero in contemporanea e a pieno carico essi cos = 1 e K_u = 1 si dovrebbe utilizzare un trafo con S_n = 400 kVA; ma supponendo un K contemporaneo pari a 0,6 avremo:

P_{tot effettivo} = 390 · 0,6 = 234 kW.

Basta quindi un trafo con potenza apparente di 250 kVA. Le sue caratteristiche saranno:

S_n = 250 kVA; V_1N = 20 kV; V₂₀ = 400 V;

V_cc% = 6; trafo in resina; Dyn; raffreddamento ad aria naturale, cioè AN;

I_1N = S_n / (sqrt 3 V_1N) = (250 · 10³) / (1,73 · 2 · 10⁴) ~= 7,2 A.

I_2N ~= S_n / (sqrt 3 V₂₀) = (250 · 10³) / (1,73 · 4 · 10²) = 361,27 A.

I_2cc ~= (100 / V_cc%) · I_2N = (100 · 361,27) / 6 ~= 6021 A

~= 6 kA.

X_rete = V₂₀² / S_cc = 400² / (600 · 10³) = 0,26 mohm (rete ENEL)

2) Schema elettrico unipolare

Sbarre M.T.

SBARRE M.T.

20 kV

Q14

QB

TR 50-51-51N

QE

TDT

Y3 35 mm²

RG7H1R (cavo in M.T.)

S_m = 250 kVA

U_m = 20 kV

U₂₀ = 400 V

U_cc% = 6

Raffredd. A.N.

Regolazione del flusso F1 Gruppo 11

M.T. generale in B.T.

400 A

M.T. col. L1

150 A

L1

M.T. col. L2

150 A

L2

M.T. col. L3

150 A

L3

M.T. col. L4

150 A

L4 (37 kW)

M.T. car. 50 A

25 kW

M.T. car. 50 A

25 kW

M.T. 50 A

20 kW

M.T. 150 A

20 kW

M.T. 320 A

150 kVA

Rif. 22? motore

S = 95 mm² neutro

Caratteristiche elettriche delle apparecchiature MT e BT

Sul lato MT: sez. QL4 (sezionatore) di linea M.T. 630 A - 12,5 kA - 20 kV

QB = interruttore in M.T. 630 A in 5B 16 kA - 20 kV. Potere di interruzione 10 kA

BN = N. 3 TA rapporto [illeggibile] / 5 A.

N. 1 TOT (trasf. omopol. toroid.) rapporto [illeggibile] 1 A.

Q.E. = apparecchi di terra 20 kV

Sezione cavo RG7H1R di M.T. che collego al D6

Il tratto tra ENEL e il trafo sono impiegati da 35 mm² o 50 mm². Il tratto tra ENEL e interno D.G. sono di 95 mm² con cavo del tipo [illeggibile] - 16.

Sul lato B.T.: tutti i T. vengono protetti con differenziali in uscita, con int. M.T. per ogni trafo.

Emundo In = 361,27 A. Sul lato BT installo

Trafo servono in caso un int. M.T. da 400 A con

Relè propio 2, 10 kA.

Gli altri int. in modo e praticamente sulla

potenza da 75 kW (trafo), 25 kW (trafo)

e 20 kW (motore), saranno dimensionati sul

seguente modo:

I_{75 kW} (trifase) = P_{75 kW} / (1,73 V_n cos phi) = 75 x 10³ / (1,73 x 400 x 0,8) = 135,4 A.

I_{25 kW} (trifase) = P_{25 kW} / (1,73 V_n cos phi) = 25000 / (1,73 x 400 x 0,8) = 45,19 A.

I_{20 kW} (monofase) = P_{20 kW} / (V cos phi) = 20000 / (230 x 0,8) = 108,69 A.

I_{N 75 kW} = 150 A quadripolari

ReTo = 10 kA

I_{N 25 kW} = 50 A

ReTo = 10 kA

I_{N 20 kW} = 125 A

ReTo = 10 kA

I blocchi differenziali vanno scelti in modo da effettuare la selettività verticale. Poiché dal testo non si evince se nell'impianto ci saranno altri interruttori di tipo differenziale, la scelta della corrente nominale di sensibilità può variare da 0,03 A e 1 A.

Sui tetti i carichi cos phi = 0,8 e quindi, supponendo il sovradimensionamento:

P_tot = 350 kW; Q_t = P_t tan phi = 350 x 0,75 = 262,5 kVAR.

Rifasando a 0,95 avremo:

Q_Rif. = P (tan phi - tan phi') = 350 (0,75 - 0,328) = 147,7 kVAR.

C = Q_B / (3 x 3,14 x V²) = 147,7 x 10³ / (3 x 3,14 x 400²) = 0,000308 F = 300 microF.

Q_Rif. = 150 kVAR con I_N = 320 A.

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1) Dimensionamento dei conduttori lato B.T.

Linea con carico 75 kW; cosφ = 0,9 (già riflesso) e I_n calcolato di 125,47 A e una lunghezza di 30 metri, con posa in cavidotto metallico interrato, ed utilizzando il metodo della c.d.t. unitaria con ΔV% = 2 avremo

ΔV = ΔV% · V_n / 100 = 2 · 400 / 100 = 8 V.

Poiché L = 30 m e I_B = 135,47 A,

Δu = ΔU · 1000 / (L · I_B) = 8 · 1000 / (30 · 139,47) = 1,968 mV/A·metro

Dalla tabella UNEL 35023/70 in corrispondenza del tipo di cavo (unipolare) e c.i.z. trifase, con cosφ = 0,9 si ricava una sezione di 25 mm², quindi cavo unipolare ad isolante 25 mm² sigla FG7OR.

Allo stesso modo si procede per 25 kW trifase e 70 kW monofase.

L_{25 kW trifase} = 20 metri; cosφ = 0,9; I_B = 45,75 A e ΔV% = 2 cosφ

ΔV = ΔV% · V_n / 100 = 8 V

Δu = 8 · 1000 / (20 · 45,75) = 8,76 mV/A·metro

Cavo FG7OR sezione 6 mm² cavo multipolare

120 kW monofase 25 metri cavo = P?; I_B = 108,64 A.

U% = 2

U = U% · U_n / 100 = 2 · 230 / 100 = 4,6 V.

U = 4,6 · 1000 / 25 · 108,69 = 1,69 mV/A·metri

Tabella UNI 35024 cavo unipolare FG7(O)R di sezione 25 mm² per cavi monofase.

5) L'impianto di Terra delle Cabine

Il nostro sistema di distribuzione adottato è del tipo TN-S, cioè: il nostro impianto di Terra deve essere unico, a cui andranno collegati sia la terra di protezione che quella funzionale dei componenti ed apparecchi utilizzatori.

In accordo con la norma CEI 11-1, in vigore, relativa agli impianti utilizzatori a tensione nominale superiore a 1 kV, dotati di propria cabina di trasformazione, il valore della resistenza di terra deve essere tale che non si verifichi tensione di contatto ed è pericolosa per le persone.

In genere l'impianto di terra della cabina viene integrato con una apposita rete elettrosaldata Ø 8 mm e maglia 10 × 10 sotto il pavimento e dal collettore di terra in comune da un pozzetto un girolo vado opportuno di dimensioni che si collegano.

Al posto di ferro più vicino alle cabine.

I nostri i forgetti in numero di 4 i fori per ogni palo sono ricavati con uno scavo di nome [illeggibile] dato da 50 mm. I due ferri verrà ricavato un piccolo di sezione zincato di profondità 1,5 mm e le dimensioni del ferro saranno 30+30 cm o 40+40 cm.

Al collettore saranno collegati:

• Cavo PE da 16 mm² ([illeggibile] così M.T.)
• Cavo PE da 120 mm² (centro stella trafo)
• Cavo PE da 120 mm² (quadro generale B.T.)
• Cavo PE da 120 mm² ([illeggibile] M.T.)
• Cunicoli in ferro PE da 25 mm²
• De maglia PE da 50 mm²
• Collegamenti in ferro da 50 mm² (PE)

Da ricordare che, il valore della resistenza di terra misurato dovrà essere inferiore al valore calcolato in base ai percorsi dell'impianto secondo la formula riportata nella Norma CEI 11-1.

6) Continuità di servizio

Se si richiede una continuità di servizio pari al 50% delle potenze, cioè da 234 kW a 117 kW dovremmo installare un gruppo elettrogeno di potenza

S_M = P_gruppo / cos phi = 117 / 0,9 = 130 kVA

e quindi un gruppo da 150 kVA, con un sistema di commutazione rete-gruppo

Schema rete-gruppo

Rete MT2

Gruppo

Sbarra circuiti ordinari

Sistema di commutazione

Sbarra circuiti privilegiati

Stabilito quali devono essere i carichi e che privilegiati bisogna ridimensionare la potenza che fa parte del gruppo e dovrà al quadro generale di Bassa tensione -

Tale motore verrà dimensionato per una potenza di 117 kW ed è su una potenza apparente da 750 kVA.