Appunti di Elementi di impianti e centrali elettriche (parte 1)

i-color

ELEMENTI DI IMPIANTI E CENTRALI ELETTRICHE

PROFESSORE: Fabio Massimo Gatta (ausiliario)

ESAME: SCRITTO di 3 ore + ORALE con 2 domande teoriche

Rete di Subtrasmissione

La rete di sub-trasmissione può essere anche essa magliata.

• Radiale
• Magliata
• Ad Anello
• Ad Isola

Rete ad Anello = distribuzione migliori delle rete radiali

Rete ad Isola = permette di dare la migliore continuità di rete

Nei centri urbani le linee sono in cavo interrate e 20kV solitamente

Sistema di Produzione dell'Energia Elettrica

In Italia:

• Eolico 11000 MW
• Fotovoltaico 22000 MW
• Idroelettrico 22000 MW
• Centrali a Carbone 10000 MW
• Centrali a Gas Naturale 60000 MW

TOT ≅ 120 GW installati in ITALIA

Costo di Produzione del kWh

Per una valutazione di prima stima del costo di produzione del kWh si può utilizzare la nota formula binomia:

C_kWh = ^A/_Ne + B [€/kWh⋅anno]

A = C_kW ⋅ ⁽¹⁺ⁱ⁾ⁿ/_{(1+i)ⁿ - 1} [€/kW] dove

• C_kW = dipendi dalle tipologie di centrale
• i = tasso di monte (di interesse)
• n = numero di anni di ammortamento

A = costo annuo del capitale investito per kW di potenza installata

B = C_s ⋅ 860/^{η_tot ⋅ P_ci} [€/kWh] dove

• C_s = è il costo del t.q. combustibile [€/t]
• η_tot = è il rendimento globale dell'impianto
• P_ci = è il potere calorie inferiore del combustibile [kcal/kg]

C_kWh

TRASPOSIZIONE DELLE LINEE

(ho simmetrizzato la linea)

La trasposizione delle linee è un metodo per simmetrizzare le linee anche quando le conduttori non sono vertici di un triangolo equilatero.

Deve dunque fare in modo che la distanza media tra i conduttori e il piano complessivamento su tutta la superficie sulla linea sia la stessa.

L

L/3      L/3      L/3

questo esempio delle posizioni delle linee si può fare due o tre volte:

dunque ho simmetrizzato la linea perché se calcolo la  ΔE₁,  ΔE  ottengo lo stesso valore se metto di  ℑ_p  e  ℑ_m.

ΔE₁ = ^{Z₁₁ + Z₁₂ + Z₂₃}}⁄₃ + ^{Z₁₁ + Z₁₃ + Z₂₃}}⁄₃

Z_p = R_c + R_t + j0,445 log₁₀ &fracl;D_e⁄ 100 kL

Z₂₃ = ^{Z₁₂ + Z₁₃ + Z₂₃}}⁄₃

Ζ_m = ^D_e3⁄_{D12 ⋅ D13 ⋅ D23}

Grazie alla trasposizione delle linee, quando scriviamo la relazione tra la tensione alla partenza e a termine di avere una facci presente continuità

IMPEDENZA DI SERVIZIO ALLA SEQUENZA DIRETTA

Z_sd = R_c + j0,445 log₁₀ D_m ⁄ kL⁄

dove D_m = &root;³D₁₂ ⋅D₁₃ ⋅D₂₃ [Ω⁄ km]

SEQUENZA OMOPOLARE

Si dice tono omopolare quando 3 vettori (i fasori) sono uguali tra loro in modulo e fase.

Adesso impiastano anula il calcolo dell'IMPEDENZA DI SERVIZIO ALLA SEQUENZA CHIUDORALE

1. ΔE_2.0
2. ΔE₁
3. ΔE_3.0

Circuito Equivalente Monofase della Linea

Me se c'è la presenza della Fune di Guardia, l'effetto ha la Fune di Guardia sulla capacità di servizio, si seguente diretta ed omopolare:

Nel punto di linea dedicata per la Fune di Guardia, le matrici devono sx4, e sono abbiamo visto che, se anche e la sua presenza della Fune di Guardia influenzata la capacità di servizio, moltiplicando una volta azione oltre tutti al inverso.

Adesso inverti la matrice "a":

Dunque, i E_x, E₂, E₃ rappresentano una terna simmetrica diretta di tensioni elette:

Dunque, alla sequenza diretta, la Fune di Guardia non influisce sulla capacità di servizio alla sequenza diretta.

Adesso vedrò se la Fune di Guardia influisce sulla capacità di servizio:

Dunque, dalla sequenza omopolare, la capacità di servizio alla sequenza orhora:

Andandolo a vedere con la matrice dei coefficienti di induzione, la:

Continuo dell'applicazione numerica di ieri: (calcolando numeri utili)

Calcolo dunque la capacità di servizio alla sequenza diretta ed omopolare:

Capacità di servizio alla sequenza diretta

C_sd = 2πƐ₀ ln(D_m/r_C) = 2π⋅8,85⋅10⁻¹²Ɛ₀ ln(560/0,3005m)

Capacità di servizio alla sequenza omopolare

C₅₀ = 2πƐ₀ ln(2H_m/r_C) (D_m/D_m')²

Dunque:

H_m = ³√(H₁⋅H₂⋅H₃)

dove

H₁ = 25,4m = 3' x 13 = 16,73m

H₂ = 23,9m = 3' x 13 = 14,73m

H₃ = 24,1m = 3' x 13 = 14,73m

⇒ H_m = √(16,73 x 14,73 x 14,73) = 1,4

Calcolo D_m' (con le cariche immagine):

D_m' = ³√(D_12'⋅D_13'⋅D_23')

D_12' = √(34+34)² + (4,73+4,73)² = 32,065m

D_13' = √(3,3+3,3)² = 8,946m

D_23' = √(9,3+9,3)² = 28,1958m

⇒ D_m' = 29,864m

C₅₀ = 2πƐ₀ ln(2H_m/r_C) (D_m/D_m')²

= ln(2⋅14,54m / 0,3005m)⋅(29,864m / 5,6m)

= 5,03 mF/km

Trovendo dunque la C₅₀ e la C_sd mi posso calcolare la capacità mutua (C_m):

C_sd = C₅₀ + 3C_m

⇒ C_m = (C_sd - C₅₀)/3 = 9,17 - 5,03 / 3 = 1,38 nF/km

Per una linea a 400 kV alcuni valori tipici sono:

• Z_sd = 0,0209 + j 0,266 Ω/km
• Z₅₀ = 0,17 + j 1,200 Ω/km
• C_sd = 13,78 mF/km
• C₅₀ = 10 mF/km

FUNZIONAMENTO IN CORTOCIRCUITO DELLA LINEA

̅_ = ̅̅_ + ̅̅_

̅_= ̅_ = ^̅_/_̅

̅_ = ̅̅_ = ^̅_/_̅

• Dunque la potenza apparente complessa vale:

= ̅_(̅_)* = 3̅_(^*̅_/_̅)*

_ = /²_

La linea è INDUTTIVA

• Il generatore sincrono lavora in sovraeccitazione

^_• In generale ^{_{A VUOTO}} • deve stare attento alle sovratensioni

^_• In cortocircuito • deve stare attento alla Sovracorrenti

FUNZIONAMENTO A CARICO CARATTERISTICO DELLA LINEA

Il funzionamento a carico capacitivo

̅ = ^{[_d⁄_d] + _c +}

{ ̅_ = ̅̅_ + ̅̅_ }

{ ̅_ = ̅̅_ + ̅̅_ }

Dunque dalla prima equazione:

̅_ = cosh(k · a) · ̅_ + ^̅/_̅ · sinh(k · a) · (̅/̅) = ̅_ = {cosh [K(a) + sinh(K-a)]}

dove cosh (KA) = ^{e̅ + e−}/₂

sinh (K) = ^{e̅ - e−}/₂

̅_ = e^̅

̅ = ^· _ → ̅_ = e^k'k· ·

Dal punto di vista dei moduli quindi:

_ = 2^̅'· · ̅_

Dunque per una linea lunga 100 km:

|̅_| = e ^{1,2 ·10-5 · 100} km · _