dubbio guasto franco a terra neutro connesso a terra (BT)

[mentos]

Ti ho chiesto per due volte la denominazione e il programma dell'insegnamento.

E' il classico argomento sullo stato del neutro in un corso di Impianti Elettrici.

Vedo che hai anche studiato il fattore di messa a terra. La scorsa volta non lo conoscevi.

Si, ho fatto parecchio in questi giorni. In realtà la conoscevo, l'avevo già letta e consultata, ma non avevo le capacità l'altro giorno per poterne discutere.

Più tardi, se riesco, inserisco un paio di note che giustificano la mia affermazione.
In alcune situazioni non abbiamo sovratensioni e in altre sì, raggiungendo anche la tensione concatenata.

Senza andare "lontano", per confermare la tua affermazione ti riporto la seguente affermazione, che comunque va presa estremamente con le pinze e andrebbe ben approfondita (serve giusto per confermare la tua affermazione):
Se decidessimo di connettere francamente a terra tutti i centri stella dei trasformatori di Alta Tensione avremo una situazione in cui la grandezza , dove rappresenta la reattanza diretta e la rispettiva reattanza omopolare.
Tale aspetto risulterebbe benefico per quanto riguarda la corrente di corto monofase rispetto alla corrente di corto trifase, ma al contempo risulta un aspetto vantaggioso per quanto riguarda le sovratensioni sulle fasi sane.
Infatti, se si pongono tutti i centri stella dei trasformatori in AT francamente a terra si ha una situazione in cui la il fattore di guasto tende a , e ciò significa che la fase "sana" tende ad assumere il valore della tensione concatenata.
Qualora invece si ponesse gran parte dei centri stella dei trasformatori in Alta Tensione, ma non tutti (sto semplificando nettamente le considerazioni tecniche) si avrebbe una situazione in cui la componente è sempre , ossia induttiva (si tenga presente che in Alta Tensione le capacità assumono valore elevato), ma non e, in riferimento alle sovratensioni, ciò significa che il fattore di guasto tende a 1, o comunque è poco più grande di 1.
L'immagine che riporto qui sotto "sintetizza" quanto riportato (attenzione: "sintetizza", perché in realtà è un discorso ampio e complesso, che andrebbe spiegato e dimostrato analiticamente con calma, e con le relazioni alle componenti simmetriche).

Tolto questa piccola parentesi, che è comunque valida solamente in Alta Tensione con tutte le ipotesi legate a tale livello di tensione, se considerassimo un sistema di distribuzione MT, qualora si considerasse un sistema del tipo riportato sotto in caso di guasto a terra (una sola linea trifase di distribuzione, dove i valori delle capacità non sono certo confrontabili con quelle dell'AT), e connettessimo francamente a terra il centro stella, si ha che le tensioni "sane" rimangono al valore assunto dalla tensione concatenata, la tensione guasta va in sottotensione.

In una generica situazione in cui si ha il diagramma fasoriale che riporto sotto, in cui la tensione guasta () vanno in sottotensione e le tensioni guaste rimangono alla tensione di fase.

Qualora, si considerasse il caso limite in cui Rg=0 (guasto franco) con neutro connesso direttamente a terra, si avrebbe la situazione riportata sotto, in cui la fase guasta va al potenziale zero e le fasi sane, in virtù del fatto che il centro stella è "vincolato" dal potenziale di terra, assume la tensione stellata imposta dai generatori.

Ovviamente tutte le cose che ho detto sopra andrebbero ben dimostrate e commentate, io mi sto limitando a riportate i concetti finali.
Il sono fine per cui riporto tali considerazioni è per ricollegarmi a quanto mi hai detto tu.
In un sistema elettrico è fondamentale individuare il livello di tensione e, di conseguenza, le ipotesi di partenza, che a sua volta sono tali che, anche se si utilizzano gli stessi approcci, si hanno risultati completamente diversi (vedi ad esempio come varia lo stato del neutro in un sistema AT in cui sono valide certe ipotesi e in un sistema di distribuzione);
Oltre ciò comunque, in una situazione del tutto generale in cui si considera una rete di distribuzione (pertanto le capacità omopolari non sono comparabili a quelle dell'AT), è lecito supporre che, trascurando le impedenze serie dei conduttori della linea, valga che nel caso di guasto connesso francamente a terra e guasto franco le fasi sane rimangono al valore della tensione di fase e la fase guasta va a zero.
In conclusione, quando hai scritto:

Più tardi, se riesco, inserisco un paio di note che giustificano la mia affermazione.
In alcune situazioni non abbiamo sovratensioni e in altre sì, raggiungendo anche la tensione concatenata.

Ti riferivi per caso alla situazione che ho brevemente citato nel caso di Alta Tensione?

[EdmondDantes]

In condizione di simmetria e di normale esercizio, il collegamento a terra o meno del neutro non influenza il comportamento della rete. Da questo punto di vista, lo studio e' interessante durante una condizione di dissimmetria: il guasto monofase a terra e' una di questa condizioni. La dissimmetria introdotta dal guasto monofase e' detta trasversale.

Neutro a terra (francamente)
Se ci limitiamo a discorsi generali, le correnti di guasto monofase a terra sono elevate, le sovratensioni delle fasi non affette da guasto, invece, sono in genere limitate (anche nulle).

Lo schema di riferimento e' il seguente:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Con ovvio significato dei simboli.
Lo schema equivalente di Thévenin e'

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Dallo schema equivalente si ricava la corrente di guasto monofase a terra (con resistenza di guasto nulla):


Dallo schema si evince che la corrente di guasto ha due vie di richiusura: una attraverso le capacita' parassite del collegamento e l'altra attraverso il collegamento a terra del centro stella del trasformatore.
Tale corrente puo' essere di natura ohmica-capacitiva se le impedenze serie della linea sono trascurabili, ohmica-induttiva se quest'ultime sono prevalenti oppure di natura prevalentemente resistiva se e' possibile trascurare sia le capacita' sia l'impedenza della linea.
Trascurando il contributo delle capacita' parassite della linea, il potenziale del neutro vale:



Il cui valore efficace e' prossimo alla tensione di fase, pertanto le altre due fasi si portano alla tensione (quasi) concatenata. Al crescere dell'impedenza di linea, diminuisce la sovratensione delle fasi sane.
In pratica piu' il guasto e' vicino al trasformatore piu' cresce la sovratensione delle fasi sane (il limite e' la tensione concatenata, che non potra' essere raggiunta in quanto e' sempre presente l'impedenza del TR e della rete a monte, trascurati in questa trattazione).

[EdmondDantes]

Aggiungo che le ipotesi di calcolo prevedono, come da prassi (anche normativa), linea a vuoto e tensioni pari alle nominali nel momento in cui si verifica il guasto.

[Coulomb]

Vado un po' fuori dal discorso accademico.
Due ipotesi mi sembrano abbastanza aggressive, se si trascurano l'impedenza della rete e del trasformatore non so quanto sia realistico il calcolo della corrente di corto circuito.
Forse mi confondo, ma riguardo la normativa, dalle iec 60909 ricordavo dei fattori da applicare alla tensione iniziale nel calcolo del corto circuito massimo e minimo in base al livello di tensione.

[EdmondDantes]

Rimanendo a livello accademico e non solo.
Hai scritto che le tensioni delle fasi sane sono pari a quella stellate (vedi il tuo post [5]) e mi parli di ipotesi aggressive?
Le ipotesi che ho fatto in questa breve trattazione sono adottate da quasi tutti i testi accademici, in quanto servono a semplificare il circuito. Lo scopo non e' il calcolo della corrente di cortocircuito, ma capire il comportamento del sistema a livello qualitativo.
Le correnti di cortocircuito sono calcolate in maniera diversa e la norma ci indica la metodologia da adottare. Non solo si tiene conto del trasformatore, ma anche della presenza di motori, alternatori e cosi' via. Come vedi e' una trattazione completamente diversa.

Il fattore di cui stai parlando e' il fattore di tensione c e viene utilizzato per calcolare il valore minimo e massimo della corrente di cortocircuito (pari a 1,00 e 1,10 rispettivamente - da 35 kV a 380 kV).
Consentimi di dire che hai sbagliato "capitolo" in [34] e risposta in [5] (ribadita anche in [7]).

[Coulomb]

Si in effetti è un discorso puramente accademico, sbagliavo considerare l'aspetto reale.

[EdmondDantes]

Il comportamento qualitativo della tensione di neutro non e' accademico.
Generalmente le tensioni delle fasi sane si portano ad un valore pari a 1,70-1,73 della tensione di fase nominale. Siamo rientrati nella casistica da me introdotta in [32].
Certamente non bisogna utilizzare quello schema per il calcolo della corrente di cortocircuito nelle applicazioni pratiche.

[Coulomb]

Non metto in dubbio la trattazione matematica e le conclusioni, ma non capisco in quale caso si possano assumere le ipotesi di trascurare le impedenze.
Mi viene da pensare che un impedenza di un trasformatore mt/bt è sicuramente più alta del valore della resistenza di terra.
Probabilmente è ragionevole per una rete AT.

Dimenticavo, grazie per le lezioni di elettrotecnica

[EdmondDantes]

Ripeto, tu hai sbagliato ad inchiodare la trave nel post [5] e stai cercando la pagliuzza nel mio post?

Ma rispondo lo stesso alla tua domanda, la quale mi fa pensare che tu non abbia mai sentito parlare di rete a potenza prevalente. Come dovresti sapere, questa ipotesi e' alla base di buona parte della teoria degli impianti elettrici.

L'impedenza del trasformatore diventa importante quando il guasto e' vicino alla cabina, altrimenti la trascuri.
Se la consideri, non fai altro che abbassare ulteriormente la sovratensione delle fasi sane. Che cosa hai raggiunto con questa complicazione? Niente. L'aspetto qualitativo e' rimasto invariato: la tensione delle fasi sane ha quasi raggiunto il valore della tensione concatenata.

[mentos]

Ragazzi scusate se mi intrometto ma non sono riuscito a rispondere prima d'ora.
Ho letto con attenzione tutti i vari post che mi avete messo da fine sera a ora e vi dico che sono stati utilissimi.
Grazie mille EdmondDantes, veramente....è stato veramente utile questo thread per me perché mi ha portato a ragionare.
In realtà, se coulomb non avesse detto certe cose che, accademicamente, sono corrette, ora EdmondDantes non avrebbe fatto il post [32] che a mio parere mi ha perfettamente chiarito la situazione (ahhhh.."the butterfly effect" scherzo ovviamente).
Senza scherzi, siete stati molto gentili veramente.