Impianti elettrici

RELÉ BUCHOLZ

Si tratta di una protezione antica ma estremamente semplice ed efficace, collocata nella parte alta del cassone,

solitamente nel condotto che unisce il cassone stesso al conservatore d’olio.I fenomeni di degrado dell'isolante o di

formazione di microscariche interne alla

macchina sono sempre accompagnati da

sviluppo di sostanze volatili che tendono a salire

verso l'alto rimanendo intrappolate nella

campana della protezione e creando una

sovrappressione nella stessa. Quando questa

supera i valori di soglia, i galleggianti si

abbassano fornendo dapprima un segnale di

allarme (galleggiante di piccole dimensioni) e

quindi intervenendo direttamente sugli

interruttori di macchina provocando la messa

fuori servizio della stessa (galleggiante di

maggiori dimensioni).

Uso combinato di fusibili e interruttori automatici di tipo magneto-termico

Negli impianti in bassa tensione vengono spesso utilizzati congiuntamente (ovvero “in cascata”) fusibile e protezione

magnetotermica anche se non si è sempre in grado di assicurare un'accurata selettività tra di essi. Possiamo avere varie

combinazioni.

CASO A: FUSIBILE+ MAGNETO-TERMICO Le caratteristiche di intervento dei due dispositivi mostrano come la

protezione contro sovracorrenti sia assicurata dall’interrutore

automatico nell’intervallo di correnti In+∆In : In mentre intervenga il

fusibile per correnti di valore maggiore di Ii fino a Ic che rappresenta la

corrente di c.c massima nel punto di installazione.

Così facendo si può utilizzare un interruttore a basso potere di

→

interruzione basso costo. L’unica verifica che va effettutata è quella

dell’energia passante che in fusibile fa transitare fimchè non sia

intervenuto, essa deve essere tale da non danneggiare il magneto-termico.

CASO B: INTERRUTORI AUTOMATICI CON DIVERSO POTERE DI INTERRUZIONE

L'interruttore generale MA presenta una caratteristica di intervento con

asintoto Ina≥Inb, essendo Inb la corrente nominale della generica

protezione derivata MB. La tempestività di intervento dell'interruttore

MB è normalmente maggiore di quella dell'interruttore MA salvo per

I>Im quando interviene prima MA. In tal modo si riducono i costi dato

che il potere di interrruzione di MB può essere scelto molto nettamente

inferiore a quello di MA, che rimane l’unico ad avere il potere di

interruzione Ic.

Verifica→ energia passante che transita nell’interrutore MB per correnti I>Im nell’intervallo 0-t1, fino a che non

interviene MA sia tollerabile dall’interrutore B, Ciò avviene confrontando il valore di I^2t dei due interruttori tra Im-Ic.

Protezione di una conduttura in cavo

Si è visto che l’energia passante tollerata dal cavo è costante al variare della corrente e può essere rappresentata dalla

curva 3. In corrispondenza della In l’energia passante sarebbe infinita è questo il motivo dell’asisintoto della curva 3.

Possiamo studiare due casi:

CASO A: PROTEZIONE DI UN CAVO CON UN FUSIBILE

Considerando le caratteristiche di energia passante del fusibile e del cavo e confrontandole tra loro (curva 3 e 1) si ricava il

punto di intersezione di valore di corrente Icm’. Per correnti I>Icm’ l’energia lasciata passaare dal fusibile è inferiore a quella

→ > ′

tollerabile dal cavo il cavo è protetto. Per I<Icm’ il cavo non è protetto. La verifica da fare è quindi : ovvero

che la minima corrente di corto circuito sia superiore a Icm’.

CASO B: PROTEZIONE DI UN CAVO CON INTERRUTORE AUTOMATICO

Il confronto tra le curve 3 e 2 mostra due punti di

intersezione, essi sono i valori di corrente che corrispondono

rispettivamente alla corrente IcM e Icm. La conduttura è

> <

protetta se : ovvero se la

corrente minima di c.c è maggiore di quella corrispondente

all’ascissa del punto di intersezione Icm e se la corrente

massima è inferiore al valore IcM.

La selettività delle protezioni

Una delle finalità principali del gestore nazionale dell'energia è la continuità di servizio. Questo ha a che fare con la possibilità,

nell'evenienza di un guasto, di eliminarlo disalimentando la parte d'impianto più piccola possibile. Il sostantivo: selettività riguarda,

quindi, la possibilità di selezionare (porre fuori servizio) l'area affetta da guasto senza disalimentare le altre aree sane. La selettività

è facilmente ottenibile nel caso di linee radiali, mentre avviene più difficilmente nei collegamenti ad anello.

→

Selettività amperometrica sfrutta le correnti di intervento, bisogna avere protezioni installate in punti con correnti di c.c. molto

diverse tra loro. quando il circuito tra protezioni successive presenta un relativamente alto valore di impedenza, si ha una riduzione

sensibile delle correnti di guasto muovendosi dall’alimentazione. In questa situazione di ottiene un’ottima selettività utilizzando

.

amperometrica

protezioni a scatto istantaneo, differenziandone la taratura

Selettività cronometrica→agisco sui tempi di intervento delle protezioni. .Le correnti di cc non sono così diverse tra loro. La

protezione che interviene più lentamente deve essere quella più vicina all’aljmentazione ovvero la protezione PA. La selettività

cronometrica è sempre attuabile. L'unico inconveniente è la necessità di un incremento dei tempi di intervento mentre ci si avvicina

alla sorgente, proprio in corrispondenza delle correnti di guasto più elevate. Bisogna porre attenzione all’intervallo minimo tra due

temporizzazioni successive pena la mancata selettività. Infatti se la differenza è troppo bassa si potrebbero avere scatti intempestivi.

In genere il tempo di intervento tra due protezioni deve essere di ∆t≈300ms.

La messa a terra cap. 12

Nelle installazioni elettriche di tipo industriale o civile sono spesso necessarie connessioni fra il terreno e parti

dell'impianto che normalmente non sono in tensione ma che, per anomalie di funzionamento, possono diventare

attive elettricamente. Un impianto di messa a terra assume diverse denominazioni a seconda della funzione che è

chiamato a svolgere.

Terra di protezione: Il motivo principale di un impianto di messa a terra è la prevenzione di situazioni pericolose per le

persone e per gli animali. Essa deve avvenire sia durante l’esercizio normale sia in caso di guasti. Deve convogliare

verso terra le correnti provenienti dalla rete elettrica in condizioni normali e anormali di funzionamento, in modo da

vincolare al potenziale di terra quello di determinate parti dell’impianto.

a) Parti attive: appartengono all’impianto e sono in tensione

b) Masse: parti metalliche che appartengono all’impianto ma normalmente non sono in tensione ma possono

andare in tensione nel caso vi è un cedimento dell’isolamento

c) Masse estranee: Parti metalliche non appartenenti che non sono in tensione ma che possono andare in

tensione per un cedimento dell’isolamento

Terra di funzionamento: Riguarda la Messa a terra di un punto del circuito attivo richiesta per il corretto funzionamento

degli impianti e dei suoi componenti elettrici. Un esempio è il collegamento del centro stella dei trasformatori per

motivi funzionali. Inoltre un impianto di terra è necessario quando si intende far uso del terreno come conduttore di

ritorno del circuito di utilizzazione, es: HVDC

Schema impianto di messa a terra

Un impianto di messa a terra si compone di

più parti.

DA: dispersone→ elemento fondamentale,

progettato in base alle correnti che deve

disperdere. Tipo più semplice è a picchetti

verticali e di solito sono collegati in parallelo

DN: Dispersore di fatto→ Riguarda una parte

metallica in contatto elettrico con il terreno o

con l’acqua, direttamente o tramite

calcestruzzo, il cui scopo originale non è di

mettere a terra, ma che soddisfa a tutti i

requisiti di un dispersore senza

compromettere la sua funzione originale. ES:

armatura di una galleria in cui vengono

installati dei cavi di potenza o dei GIL. Gli

schermi dei GIL possono essere messi a terra

mediante l’armatura della galleria.

CT: Conduttore di terra→collega una parte dell'impianto che deve essere messo a terra ad un dispersore ovvero collega

tra loro più dispersori →

PE: conduttori di protezione collegano le parti da mettere a terra per protezione e il conduttore di terra

EQP: Conduttori equipotenziali→ assicurano un collegamento tra masse di vario tipo rendendole equipotenziali

MT: Collettore di terra→ rappresenta il nodo di riferimento per ogni impianto di terra, ad esso fanno capo da un lato i

conduttori e dall’altro il dispersore.

Grandezze caratteristiche

Per richiamare le grandezze in gioco, si consideri dapprima un dispersore emisferico di raggio ro in cui si inietta una

corrente I, raccolta da un altro elettrodo posto teoricamente a distanza infinita. In questo caso si stabilisce nel terreno

un campo di corrente caratterizzato da linee di forza radiali e superfici equipotenziali emisferiche concentriche con

=

l'elettrodo per cui la densità di corrente all'ascissa x vale: .

2

2∗∗

∗

= ∗ =

Il campo elettrico K è pari a: 2

2∗∗

La d.d.p tra la superficie del dispersore ed un punto del

terreno a distanza x vale:

∗ 1 1

= = ∗( − )

∫

0 2∗ 0

Mentre l’asintoto orizzontale è ricavabile dal limite:

lim = dove Ue= tensione totale di terra.

→∞

L’andamento del potenziale entro il terreno dipende dunque dalla forma del dispersore. Nel caso di due dispersori

emisferici identici, percorsi da correnti I, e - I, il potenziale nel terreno compreso tra i due elettrodi, ha un andamento

come nella figura sottostante. Se l’elettrodo ausiliario si trova a distanza infinita si può ammettere che il campo di

corrente nel terreno nell’intorno del dispersore abbia simmetria sferica non essendo influenzato dal dispersore di

ritorno. A metà tra i due dispersori esiste una zona con andamento orizzontale detta “zona del pianerottolo”

Per stabilire il comportamento e l’efficacia

di un dispersore esistono alcuni parametri

elettrici che servono ad identificare

l’andamento del potenziale entro il terreno.