Stato del neutro delle reti di B.T

[delgrosso]

Salve a tutti i componenti del forum,

sono uno studente, e sto studiando lo stato del neutro della rete di B.T.

La scelta dello stato del neutro delle reti di B.T. è effettuata secondo le seguenti condizioni:

1. sicurezza delle persone;
2. continuità del sevizio;
3. protezione contro i guasti a terra;
4. sovratensioni.

Nelle reti di B.T. si pone direttamente a terra il neutro; in rari casi, il neutro è isolato.

Uno dei motivi principali che indussero a mettere a terra il neutro è la limitazione di guasti dell'impianto e rischio delle persone in caso di contatto accidentale con i conduttori di una rete di M.T. o di A.T (sovratensioni interne).A tale scopo, abbiamo studiato 4 tipi di schemi:

a) neutro rete di B.T isolato da terra, neutro di M.T. posto direttamente a terra;
b) neutro rete di B.T. e neutro rete M.T. entrambi isolati da terra;
c) neutro rete di B.T. e neutro rete M.T. entrambi posti direttamente a terra;
d) neutro rete di B.T. direttamente a terra, neutro rete di M.T. isolato da terra.

Rappresento i seguenti schemi:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

In questo caso la corrente di guasto è piccola in quanto circola tra le capacità verso terra della rete di B.T. e quindi i relè di protezione della rete di M.T. non intervengono e pertanto il guasto permane(questo diviene pericoloso per le persone). Inoltre durante il cortocircuito la fase della rete di B.T. si porta allo stesso potenziale della fase della rete di M.T. e quindi c'è il rischio del cedimento dell'isolamento della rete di B.T. (si hanno archi elettrici verso massa nell'impianto di B.T.)
La mia domanda è perché la fase della rete di B.T. si porta allo stesso potenziale della fase della rete di M.T.??

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Anche in questo caso la corrente di guasto è piccola, in quanto si racchiude tramite le capacità omopolari della rete di B.T. e della rete di M.T, pertanto neanche in questo caso intervengono i relè di protezione delle reti di M.T.
Durante il guasto la fase della reti di B.T.e la fase della rete di M.T., si portano allo stesso potenziale che dipende dal rapporto tra le due capacità (questo è il motivo per il quale non circola corrente nella capacità Co1, giusto??).
Dato che le capacità verso terra della M.T. sono molto più grandi di quelle della rete di B.T., la tensione delle fasi di B.T. assume verso terra una tensione prossima alla tensione sulle fasi di M.T. Perché??

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

In questo caso si stabilisce una grossa corrente di guasto, limitata dalle resistenze di terra delle reti di M.T. e di B.T. e dalle impedenze di linea, pertanto in tal caso intervengono i relè di protezione della rete di M.T. Quindi in tal caso si è limitato il rischio delle persone. Durante il guasto la reti di B.T. assume una frazione della tensione di fase della rete a M.T, frazione che è funzione del rapporto tra le due resistenze verso terra, pertanto rimane il rischio del cedimento dell'isolamento.
Perché sulla rete di B.T. si assume una frazione della tensione della rete di M.T.?

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

In questo caso la corrente di guasto è elevata in quanto attraversa la resistenza di terra della rete di B.T. e pertanto interviene il relè di protezione della rete di M.T.
Vorrei sapere, perché in questo caso la tensione sulla fase della rete di B.T. è piccola? Inoltre, perché non circola corrente sulla capacità Co1?

Ps: avevo già posto la domanda riguardante il primo schema, ma ho voluto creare un nuovo post per descrivere anche gli altri schemi e per impostare meglio i miei dubbi.

GRAZIE.

[blusol]

Come ragionamento partirei dal caso 3 che è quello più semplice.
Applicando un paio di volte la legge di Kirchhoff si riesce a spiegare tutto.
Se chiamiamo con V1 la tensione sull'avvolgimento al primario e V1' al secondario, Rt e Rt' la resistenza di messa a terra al primario e secondario abbiamo

V1-V1'-Rt'Ig-RtIg=0
da cui mi posso ricavare Ig.

Se considero il punto A e faccio la maglia col primario, il punto lato bt dove ho il contatto accidentale avrò
Va-V1+RtIg=0
sostituendo Ig come calcolata prima ottengo:

Va=V1-Rt(V1-V1')/(Rt'+Rt) trascurando V1' rispetto a V1
ottengo
Va=V1(Rt'/Rt+Rt')

Come principio di base questa formula va a spiegarti anche gli altri casi, dove dovrai utilizzare le impedenze capacitive.

Scusate se non uso fidocad.

[delgrosso]

Nel primo caso avrò:

Va = V1[Xo/(Rt + Xo)] dato che la Xo>>Rt allora Va è prossima a V1

Secondo caso:

Va = V1[Xob/(Xom + Xob)] dato che Xom>>Xob allora Va assume una grande parte della V1.

Quarto caso:

Va = V1[R't/(Xom+R't)] dato che R't è piccola allora la tensione Va risulta essere inferiore alla V1 e pertanto non ho problemi nel cedimento dell'isolamento.

Sono giuste le formule e le conclusioni?

Se sono giuste l'unico dubbio è perché nel quarto schema non circola la corrente di guasto attraverso la capicità verso terra della prima fase della rete di M.T.?

[blusol]

Le formule che hai calcolato non mi sembrano corrette.
Per il caso 1 va bene anche se la formula è semplificata perché dovresti tener conto anche delle altre due capacità sulle fasi 2 e 3 ma come ordine di grandezza vabene.
Credo si possa usa il principio della sovrappozione degli effetti.

Per il caso 2 e 4 devi considerare le maglie giuste, prova a pensarci un po'........


Discorso della capacitiva, caso 4 prova a prendere due maglie, la prima quella che va dal punto di guasto in mt verso bt poi centro stella e ritorno della capacità della fase 1
Avrai V1'-Rt'Ig1-jXcIg1=0 in pratica il generatore equivalente ha una tensione pari a quella secondaria

Se invece prendi la maglia che va dal punto di guasto in mt verso bt poi centro stella e ritorno dalla capacità della fase 2
Avrai
V1' -Rt'Ig2-jXcIg"-V2+V1=0
Sulla capacità 2 avrai che il generatore equivalente avrà un tensione circa uguale alla concatenata V1-V2 del primario.
Stesso discorso per la fase 3, per cui la corrente nella capacità della fase 2 e 3 è nettamente superiore della fase 1.

Non prendere per oro colato i miei commenti, è una vita che non ragiono sulle maglie.
Aspettiamo un riscontro positivo da qualche esperto o admin.

[delgrosso]

io ho considerato per i tre casi una sola capacità per semplificare le cose, comunque grazie.

[admin]

Considera sempre il circuito equivalente di Thevenin, visto dai terminali del guasto. La forza elettromotrice a vuoto è sempre, in tutti i casi, la differenza vettoriale tra la tensione rispetto a terra della media e quella rispetto a terra della bassa, quindi, in pratica, la tensione rispetto a terra della media tensione. Chiamiamola . L'impedenza equivalente è, in pratica, sempre la serie dell'impedenza rispetto a terra della media, e di quella rispetto a terra della bassa . Hai dunque a che fare sempre con il seguente circuito

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

La tensione rispetto a terra in bt in caso di guasto è la tensione ai capi dell'impedenza .
Per trovarla basta applicare il partitore di tensione, come indicato nel disegno.

Nel primo circuito di guasto l'impedenza di bassa è la reattanza della capacità di esercizio in bt che è molto più elevata della resistenza di messa a terra del neutro in MT; quindi tutta la tensione MT si ha in BT.

Nel secondo caso le impedenze sono entrambe capacitive, ma quella in media è più bassa, quindi quasi tutta la tensione di MT si ha in bt.

Nel terzo caso le impedenze corrispondono alle resistenze di messa a terra di MT e bt che possono essere dello stesso ordine di grandezza; quindi in bt ho una parte più o meno elevata della tensione MT a seconda del rapporto tra la resistenza di messa a terra del neutro in MT e quella del del neutro in bt.

Nel quarto caso la resistenza di messa a terra del neutro di bt è molto più bassa della reattanza capacitiva di esercizio in MT, quindi in bt si ha una piccola frazione della MT. In quest'ultimo guasto, la fase a terra assume il potenziale di terra, quindi la relativa capacità di esercizio viene cortocircuitata per cui non è percorsa da corrente.

[delgrosso]

Spiegazione perfetta, complimenti. Grazie ancora, finalmente posso andare avanti con il programma