progetto cabina di trasformazione

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vi riporto un esercizio di impianti elettrici:

si debba realizzare una cabina di trasformazione posta in un locale attiguo al locale messo a disposizione dall'ENEL.
i dati di progetto sono:
potenza complessiva dei carichi:763KVA a cosfì 0.65
tensione di esercizio:15/0.4 kV
corr di ctocto trifase in MT:12.5KA
corrente di guasto a terra in MT:210A
tempo eliminazione guasto a terra i MT:0.55s
trafo è distante da quadro geneale :18m
trafo distante dal collettore di terra: 15m
quadro generale distante 19m dal collettore di terra.

-si disegni lo schema di principio della cabina indicando le caratteristiche della apparecchiature
-si dimensioni la linea di collegamento fra trafo e quadro generale
-si dimensioni una linea in partenza dal QG e relativa protezione sapendo che la linea è lunga 111m e il carico da alimentare è di 185KW a cosfì 0.6


se qualcuno vuole risolverlo tutto, sarebbe utilissimo per confrontarlo con il mio.....se avete mancanza di tempo la mia domanda è:

in BT dove devo mette gli interruttori? (basta uno sul QG o va uno a valle del trafo e un altro sul QG)
per le coorenti di corto circuito da calcolare ai fini di poter scegliere l'interruttore, quali correnti devo calcolare? (trifase,monofase,fase-PE e quali altre?)
inoltre, per il calcolo delle correnti di ctocto con il metodo delle impedenze, sapete come si calcolano le impedenze diretta,inversa e omopolare?

grazie per il tempo che vi faccio perdere...........

saluti

michele.

[MASSIMO-G]

Io ti posso dare linee generali per questo esercizio che si avvicina
molto ai casi che si hanno nella realtà. La potenza complessiva dei carichi
dovrebbe servire per scegliere il traformatore. La prima cosa che balza all'occhio è che con un cosfi cosi basso bisogna sovradimensionare il
trasformatore. Mantenendo il cosfi al valore attuale serve un trasformatore
almeno da 1250kVA , invece portando con il rifasamento il cosfi a 0,9
risulta essere sufficiente un trasformatore da 1000kVA avendo un margine
superiore di potenza non impegnata. Comunque se non è possibile rifasare
occorre scegliere un trafo almeno da 1250kVA. Per definire lo schema di
sarebbe necessario definire se si desidera suddividere la potenza su due
trasformatori oppure solo su uno. Se si ritiene di avere un carico che
è bene che funzioni anche in caso di guasto di un trafo scieglieremo due
trasformatori , si ha un aggravio di costo in questo caso (due trafo, due
generali bt e due sezionatori mt , il congiuntore tra le due sezioni di sbarre) a fronte di pochi vantaggi (possibilità di funzionare con un solo
trafo , interruttori bt con basso potere di interruzione dividendo le
due semisbarre con un congiuntore). Ritengo si possa scegliere un trafo
solo , lo schema sarà il seguente - Arrivo Enel dal basso - sezionatore
a vuoto, interruttore in SF6 o in vuoto, sezionatore di terra - protezione
- vano trasformatore. Il sezionatore sarà un rotativo con sbarre di terra
interbloccate 24kV 400A 12,5kA di corrente termica x 1 secondo , l'interruttore avrà caratteristiche di tensione nominale 24kV 630A 16kA
la protezione sarà conforme a Enel DK5600 50-51-51N con TA da 300/5A
5P30 10VA e toroide 100/1 5P20 3VA , la prima soglia sarà tarata a 60A 430ms
la seconda a 648A 50ms , la 51N a 3A 50ms. Il quadro di bassa sarà costituito dal generale che avrà corrente nominale di almeno 2000A e potere di interruzione adeguato (un trafo da 1250kVA in resina dà al secondario
una corrente di cc inferiore a 30kA , un interruttore di quella taglia come minimo ha 50kA di potere di interruzione) e dalle varie partenze tra cui
quella da 185kW (sarà un interruttore con corrente nominale da 630A e
pdi che potrebbe anche essere da 35kA) Il modo piu comodo per realizzare il collegamento tra trafo e quadro bt è di posizionare il quadro in faccia al
trafo e alimentarlo tramite blindosbarra , verificando le portate UNEL
credo che 4 sbarre da 100x10 o 120x10 siano sufficienti, però la distanza è
rilevante (nella realtà si avvicina il quadro al trafo) e quindi è probabile che si debba realizzare in cavo
a occhio servono 4 corde x fase da 240mmq. La linea in cavo
da 185kW può essere realizzata con 2 corde per fase da 185 mmq, però occorre
verificare la caduta di tensione ed eventualmente aumentarla (111metri sono
molti) . La corrente di guasto a terra e il tempo di eliminazione del guasto
servono a dimensiare l'impianto di terra della cabina (a 0,55 sec. dovrebbe
corrispondere una tensione ammissibile di circa 170V il che darebbe una
resistenza di cica 0,7 ohm giustificata dall'altissimo valore della corrente
di guasto molto alta anche per i sistemi a neutro isolato) Gli altri valori
servono a calcoare in modo rigoroso le correnti di guasto
Scrivo queste note al volo mentre stò aspettando di andare su un cantiere e non hanno alcun valore matematico comunque come dice spesso Mike su questo forum non è che nell'elettrotecnica reale occorra fare calcoli molto sofisticati (credo abbia ragione)

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grazie per la risposta, almeno so che il mio modo di ragionare per progettare un impianto è giusto, ma mi resta il dubbio sul calcolo delle corr di cto-cto col metodo delle sequenze.

sapete calcolare le correnti di guasto trifase, fase-neutro e fase PE con tale metodo?.....e il guasto fase-fase posso non calcolarlo(mi sembra inutile)??

grazie

michele

[admin]

Innanzitutto complimenti a Massimo per la concretezza delle sue indicazioni.
E Massimo ha ragione quando dice che spesso non occorrono calcoli molto sofisticati nel dimensionamento degli impianti elettrici.

Per la scelta degli interruttori di una cabina non è necessario ricorrere al metodo delle componenti di sequenza, ma bastano procedimenti molto semplici. Ad esempio per il cortocircuito trifase basta dividere la tensione stellata, eventualmente aumentata del 10%, per la totale impedenza di una fase, corrispondente alla serie dell'impedenza di linea, dell'impedenza di cortocircuito del trasformatore ed, eventualmente, dell'impedenza della rete a monte del trasformatore, vista dal secondario.
La corrente di cortocircuito trifase è poi, in pratica, la maggiore tra le possibili correnti di guasto; quindi è quella che stabilisce il potere di interruzione.

Per calcolare le correnti di cortocircuito con il metodo delle componenti di sequenza, occorre innanzitutto rappresentare ogni elemento di rete (generatore, trasformatore, linea, carichi) con il suo circuito equivalente monofase per ognuna delle sequenze. Si calcola quindi il generatore equivalente di Thevenin visto dai terminali corrispondenti alla sezione di guasto per ognuna delle reti di sequenza. Ognuno di essi sarà costituito da una fem in serie ad un’impedenza. Quindi indicando con d,i,0 la sequenza diretta, inversa ed omopolare avremo: Ed, Zd; Ei, Zi; E0, Z0.
Se poi, come generalmente accade, nella rete reale i generatori producono solo tensioni di sequenza diretta, si ha Ei=E0=0.
Il tipo di guasto determina delle equazioni che, formalmente, corrispondono a specifici collegamenti tra i tre bipoli, in base ai quali è possibile calcolare le correnti di sequenza Id, Ii, I0.
Note queste componenti si ricavano le correnti effettive.
I possibili cortocircuiti sono il trifase netto, il bifase isolato; il bifase a terra; il fase-neutro; il fase-terra.
Ad esempio per il corto circuito trifase, i tre bipoli sono isolati tra loro e chiusi in corto. La corrente di guasto è allora Ig=Ed/Zd, che coincide con la formula di cui si è parlato in precedenza, essendo Ed la tensione stellata e Zd l'impedenza equivalente.
Per il fase-neutro e per il fase-terra i tre bipoli di sequenza sono connessi in serie tra loro. Quindi le tre correnti di sequenza sono uguali Id=Ii=I0 e la loro composizione fornisce per la corrente di guasto Ig=3E/(Zd+Zi+Z0) dove E è la tensione a vuoto tra fase e neutro o fase-terra. La formula fa vedere l'importanza del comportamento alla sequenza zero degli elementi di rete. Se, ad esempio, l'impedenza alla sequenza zero si avvicina al valore Z0=-(Zi+Zd) il valore di Ig diventa molto grande e potrebbe superare il valore del cortocircuito trifase. Ciò succederebbe solo in reti a neutro isolato con elevate capacità verso terra, cosa che nella pratica non si verifica.

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ringrazio admin e massimo per l'aiuto......

è vero che nella progettazione di impianti non occorrono calcoli complicati, infatti al tecnico le sequenze non venivano utilizzate, ma per laurearsi sapere calcoli complicati è indispensabili.....

grazie e buon 2006.

michele.