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IMPIANTI DI TRASFORMAZIONE

Secondo la pratica corrente, pur se non sancita da alcuna norma, si parla di bassa, media ed alta tensione secondo il seguente criterio:
  • Bassa tensione (BT) quando la tensione nominale è minore di 1000 V;
  • Media Tensione (MT) quando la tensione nominale è maggiore di 1000 V e minore di 30000 V;
  • Alta Tensione (AT) quando la tensione nominale è maggiore di 30000 V e minore di 130000 V;
  • Altissima Tensione (AAT) quando la tensione nominale è maggiore di 130000 V;
La norma CEI 64-8 classifica invece i sistemi elettrici in base alla tensione nominale nel seguente modo:
  • Categoria zero quando la tensione nominale è minore di 50 V in alternata o di 120 V in continua;
  • Prima categoria quando la tensione nominale è di 50 ÷ 1000 V in alternata o di 120 ÷ 1500 V in continua;
  • Seconda categoria quando la tensione nominale è di 1000 ÷ 30000 V in alternata o di 1500 ÷ 30000 V in continua;
  • Terza categoria quando la tensione nominale è maggiore di 30000 V sia in alternata sia in continua.
L’insieme delle macchine, apparecchiature e linee destinate alla produzione, trasformazione, trasmissione, distribuzione ed utilizzazione dell’energia elettrica costituisce il sistema elettrico in senso lato. In effetti il sistema complessivo è l’unione di più sottosistemi distinti fra loro a seconda della funzione, della tensione nominale o in base ad altri criteri. In maniera molto schematica la struttura generale di un sistema elettrico di potenza, di tipo trifase, è sintetizzata nella figura 2, dove si fa riferimento ad un unico generatore e si adotta la schematizzazione unifilare per la rappresentazione dei conduttori.
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Le funzioni delle varie parti del sistema si possono così classificare:

  • Produzione di energia elettrica mediante centrali di varo genere, funzionanti a tensione non molto elevata, per problemi di isolamento degli alternatori.
  • Trasformazione delle grandezze elettriche (tensione e corrente) al fine di avere in ogni punto del sistema il valore di tensione più opportuno. Tale funzione viene svolta dalle stazioni di trasformazione (S1, S2, S3) e dalle cabine di trasformazione (C). Le stazioni S1 ed S2 sono dette primarie, le S3 secondarie.
  • Trasmissione dell’energia elettrica, ossia il trasporto di notevoli quantità di energia a grandi distanze e con valori elevati di tensione, mediante linee aeree o in cavo. Nella figura 2 il tratto L1 rappresenta una linea di trasmissione ed L2 una linea di trasmissione secondaria.
  • Distribuzione: è l’ulteriore livello del trasporto dell’energia ed interessa il collegamento tra le stazioni, le cabine e le utenze. Si distingue una distribuzione in media tensione (MT) svolta dalla linea L3 ed una in bassa tensione (BT), propria delle linee L4 (o). Nelle zone ad elevata densità di utenza queste linee sono generalmente in cavo.
IMPIANTI DI TRASFORMAZIONE AAT/AT - AT/MT - MT/BT
Le stazioni ricevitrici, generalmente chiamate cabine o stazioni primarie, hanno il compito di ricevere e trasmettere alla rete di distribuzione energia ad altissima tensione (220 – 380 kV). Una stazione elettrica è costituita da uno o più sistemi di sbarre a 380 e/o 220 KV al quale confluiscono un certo numero di linee (AAT), in genere provenienti da altre stazioni o dalle centrali di produzione (e/o di produzione e pompaggio). Quanto descritto corrisponde alla funzione di smistamento, ma le stazioni elettriche hanno anche, spesso, la funzione di trasformazione. In genere una stazione ha: oltre ad uno o più sistemi di sbarre AAT (380 e/o 220 KV), anche uno o più sistemi di sbarre AT (130-150 KV), collegati tra loro da uno o più trasformatori (o autotrasformatori). Le linee AAT convogliano l'energia elettrica in questi nodi, dove, attraverso gli autotrasformatori (380 e/o 220 KV a 130-150 KV) vengono alimentate le linee AT che portano l'energia alle singole cabine primarie sparse sul territorio, o ai singoli utenti in AT.
Gli impianti di trasformazione sono serviti delle linee elettriche di distribuzione che compongono la rete di alta tensione e sono costituite da condutture che possono essere in:
      • Cavo interrato;
      • Conduttori nudi aerei.
Tali condutture, a seconda delle tipologia, delle scelte impiantistiche e delle tipicità del territorio, possono essere allocate:
    • in cavidotti e canalizzazioni;
    • su sostegni, che possono essere
      • tubolari o poligonali metallici;
      • tubolari in cemento armato centrifugato;
      • tralicci.

Le linee AT alimentano cabine, dette primarie, che possono essere:

  • di trasformazione;
  • di consegna;
  • di sezionamento.
In particolare le Cabine Primarie di trasformazione sono impianti di trasformazione AT/MT, normalmente con 2 trasformatori di potenza, inserite nella rete ad alta tensione. Dalle Cabine Primarie si dipartono le linee a 10 – 15 – 20 kV costituenti le reti di media tensione. Dette Cabine Primarie AT/MT risultano principalmente costituite dai seguenti componenti:
  • le sbarre, realizzate da conduttori di alta e media tensione in profilati di tipo rigido o corde;
  • gli organi di manovra, quali interruttori e sezionatori AT ed MT;
  • i trasformatori di potenza AT/MT e di misura, sia in AT che in MT;
  • i quadri di controllo e protezione e servizi ausiliari in bassa tensione.

Di seguito si riporta lo schema unifilare di una tipica Cabina Primaria di trasformazione (Fonte ENEL).

 

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L’esercizio della rete AT è di tipo magliato, con Cabine Primarie derivate da linee dorsali che sono alimentate agli estremi da stazioni di trasformazione AAT/AT. Esistono comunque casi di linee AT derivate da altre linee o Cabine Primarie di trasformazione o di sezionamento che alimentano radialmente altri impianti di trasformazione e di consegna ai Clienti in Alta Tensione. Di seguito si riporta lo schema unifilare tipico della rete ad alta tensione (fonte ENEL).
 
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RETE DI MEDIA TENSIONE (MT)
La rete di media tensione, che ha origine dai punti di trasformazione alta/media tensione (cabine AT/MT o Primarie, centri satellite, sezioni MT di centrale, cabine di smistamento, ecc.), può essere esercita a livelli di tensione concatenata a 10 kV (pochi tronchi residui), e più comunemente a 15 kV, a 20 kV o a 30 kV (pochissimi tronchi) con neutro non distribuito ed isolato o collegato a terra in cabina primaria tramite impedenza. Le linee elettriche che compongono la rete citata risultano costituite da condutture che possono essere in:
  • cavo interrato;
  • cavo aereo;
  • conduttori nudi aerei.
Tali condutture, a seconda della tipologia, delle scelte impiantistiche e delle tipicità del territorio, possono essere allocate:
  • in cavidotti e canalizzazioni;
  • su sostegni, che possono essere:
    • tubolari metallici;
    • tubolari in cemento armato centrifugato;
    • tralicci;
    • in legno.

Anche le linee MT vengono distinte in:

  • linee dorsali;
  • linee di derivazione.
Le linee MT sono attestate, nei punti di origine, a organi di manovra (interruttori con potere di interruzione pari a 12,5 kA), asserviti a sistemi di protezione della linea da guasti verso terra, dotati di sistemi di autorichiusura, o da cortocircuiti. Nel caso di neutro collegato a terra tramite impedenza, i tempi delle autorichiusure possono essere sensibilmente ritardati. Tali dispositivi sono finalizzati alla protezione dell’impianto e non ad assicurare la protezione contro i contatti diretti.

Le linee MT alimentano cabine, dette secondarie, che possono essere:

  • di trasformazione;
  • di consegna;
  • di sezionamento.
Di seguito si riporta lo schema unifilare di una tipica Cabina Secondaria di trasformazione e di una cabina di trasformazione alimentante anche una linea BT a 900 V.
 
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L’esercizio della rete è di tipo radiale, realizzato con struttura a congiungenti, tra cabine diverse, o ad anello, uscenti dalla medesima cabina.
 
RETE DI BASSA TENSIONE (BT)
La rete di bassa tensione, che ha origine dai punti di trasformazione media-bassa tensione (cabine MT/BT o Secondarie, Posti di trasformazione su palo o PTP), è esercita mediante sistema trifase (generalmente: tensione di fase 230 V, tensione concatenata 400 V) con neutro distribuito e a terra (indicativamente ogni 250 metri), collegato o meno all’impianto di terra di cabina, che può essere sezionabile o non sezionabile nel punto di origine. Esistono altresì tratti di rete BT eserciti a 900 V, non utilizzati per l’alimentazione diretta di clienti, rilevabili con indicazioni dirette presenti sull’impianto.

Le linee elettriche che compongono la rete citata risultano costituite da condutture che possono essere in:

  • cavo interrato;
  • cavo aereo;
  • conduttori nudi aerei.
Tali condutture, a seconda della tipologia, delle scelte impiantistiche e delle tipicità del territorio, possono essere allocate:
  • in cavidotti e canalizzazioni;
  • su sostegni;
  • su murature;

con soluzione costruttiva:

  • fascettata su fune d'acciaio portante;
  • tesata ponendo in tiro il solo neutro nel caso dei cavi in alluminio, l’intero fascio nel caso dei cavi di rame;
  • posata appoggiando l’intero cavo su appositi collari o in cavidotto.
Se una linea BT si attesta, nei punti di origine, a organi di manovra (interruttori magneto-termici, interruttori con fusibile) quadripolari o tripolari, che realizzano la protezione della linea da sovracorrenti, essa si dice linea dorsale. Se invece la linea si dirama a partire da una dorsale, essa viene detta linea di derivazione. I sezionamenti delle dorsali e delle derivazioni (o subdorsali) sono effettuati mediante morsettiere di sezionamento/derivazione allocate all'interno di appositi contenitori detti Cassette di Sezionamento, da incasso o da esterno, di norma installate in corrispondenza del punto di derivazione (nodo). Le singole derivazioni delle prese ai clienti (prese), pur potendo avere origine anche da cassette di sezionamento, partono in genere da morsettiere di derivazione allocate in appositi contenitori più piccoli, detti Scatole di Derivazione, anch’essi da esterno o da incasso. Le stesse possono essere anche derivazioni rigide, realizzate mediante morsetti a perforazione di isolante o mediante morsetti a compressione.

L’esercizio della rete è di tipo radiale, realizzato con le seguenti strutture (fonte ENEL):

  • a congiungenti tra cabine diverse (Figura 1), impiegata prevalentemente in aree urbane ad alta densità;
  • ad anello (Figura 2);
  • arborescente (Figura 3), generalmente utilizzata nelle aree extraurbane e rurali.
rete1
rete2
sc3