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Progetto impianto elettrico cabina mt - bt

Elettronica

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PROGETTO IMPIANTO ELETTRICO CABINA MT - BT

Parametri tecnici applicativi considerati nella progettazione dell’impianto elettrico lato MT


Nella progettazione dell’impianto elettrico di media tensione inerente alla rete di distribuzione e alla realizzazione della cabina di trasformazione sono stati applicati, per la base dei relativi calcoli, i seguenti parametri tecnici di riferimento, comunicati dall’Ente Distributore:

Parametri inerenti alla rete di distribuzione:

Tensione nominale

20 kV 10%

Frequenza nominale

50 Hz  1%

Corrente di cortocircuito trifase

12,5 kA

Esercizio del neutro

Neutro a terra con impedenza

Corrente di guasto a terra

50 A

Tempo di eliminazione del guasto monofase a  terra

10 s

Tempo di eliminazione del doppio guasto a terra

0,12 s

Valori di taratura massimi consentiti per la Protezione Generale di massima corrente di fase e di terra nel punto di consegna:

PROTEZIONE

SOGLIE

TEMPI DI ELIMANZIONE DEL GUASTO

VALORI DI REGOLAZIONE DELLA CORRENTE

51.1

1a soglia

0,5 s

117 A

51.2

2a soglia

0,12 s

650 A

51N

1a soglia

0,12 s

 4 A

Caratteristiche elettriche Trasformatori

Le caratteristiche dei trasformatori presenti in cabina sono state dedotte dalla dichiarazione di conformità n° 01838 rilasciata dalla STEM TRENTO S.P.A. il 15/07/97 (SIEMENS DAL 2006)

Tensioni nominali a vuoto

20000 +/- 2 x 2.5% / 400 V

Potenza nominale

SrT = 630 kVA    Tipologia resina

Dyn11

Tensione di cortocircuito

6%

Corrente nominale primaria

Ir1T  = 18,2 A

Corrente nominale secondaria

Ir2T = 909,3 A

Corrente di inserzione

Ii = 10 Ir1T = 182 A

Costante di tempo

T = 0,26 s

I trasformatori complessivamente presenti in cabina sono n° 3 con identiche caratteristiche elettriche.

Scelta del tipo di cavo elettrico di collegamento tra il punto di consegna e la cabina di trasformazione

In base alle caratteristiche elettriche della rete di alimentazione si è impiegato il seguente cavo:

Anima

Corda rotonda compatta di rame stagnato

Isolante

Mescola di gomma ad alto modulo G7

Tensioni nominali dei cavi

= kV

Tensione massima di utilizzo del cavo

24 kV

Tipo di posa

Interrata ()

Disposizione dei cavi

Trifoglio

Profondità di posa

1 m

Temperatura ambiente per posa in terra

20°C

Temperatura massima di funzionamento

90°C

Sezione e formazione

3(195mm2)

Lunghezza tratta Punto di consegna - Cabina

70 m

Portata IZ (CEI UNEL 35375)

242 A

Scelta del Dispositivo Generale e della Protezione Generale

Le caratteristiche dell’impianto utilizzatore possono essere così riassunte:

  • Assenza di conduttori di linee aeree;
  • Lunghezza complessiva delle linee in cavo < 500 m;
  • Trasformatori installati in un’unica cabina;
  • Potenza massima installata 1260 kVA < del limite DK 5600 pari a 1600 kVA (per trasformatori eserciti in parallelo).

In base alle precedenti caratteristiche e con riferimento della direttiva DK 5600, avremo che il sistema di protezione da adottare dovrà essere composto come indicato:

T    Protezione di massima corrente a due soglie 51.1, 51.2;

T    Protezione di massima corrente omopolare 51N.

Dispositivo generale

Marca

SIEMENS

Tensione nominale

kV

12

17,5

24

Corrente nominale

A

630-1250

630-1250

630-1250

Tensione nominale di tenuta a frequenza ind.

kV

28

38

50

Tensione nominale di tenuta ad impulso

kV

75



95

125

Corrente di interruzione in cto cto

kA

25

25

20

Corrente di breve durata nominale ammissibile x 1”

kA

25

25

20

Corrente di stabilimento in cto cto

kA

50

40

40

Nr. Di operazioni senza manutenzione

nr.

10.000

10.000

10.000

Modello

3AH5

Isolamento

VUOTO

Protezione generale

Marca

SIEMENS

Modello

7SJ600

Protezione

50 – 51 -51N

Tarature protezione generale

Ai fini delle tarature della protezione generale saranno decisive le imposizioni contenute nella lettera d’informazione fornita dall’ente distributore.

L’assetto dell’impianto elettrico presente in cabina di trasformazione, inerente alla configurazione di normale esercizio previsto per l’impianto utilizzatore, prevede un funzionamento continuativo con n° 2 trasformatori in parallelo, e n°1 trasformatore disalimentato con funzioni di riserva. Nel seguito sono riportati i valori delle grandezze elettriche (riportate lato MT) riferite al suddetto esercizio del sistema:

Esercizio normale d’impianto

Corrente nominale complessiva cabina In

36,4 A

Corrente massima di inserzione Iip (0,01 s)

247 A

Corrente di cortocircuito trifase MT

12,3 kA

Corrente di cortocircuito monofase a terra MT

50 A

Corrente di cortocircuito massima BT

606 A

Corrente di cortocircuito minima BT

270 A

(I valori di corrente riportati nella tabella sono riferiti al lato MT)

Taratura protezione 50 - 51

Soglia di corrente          I51 = 180 A;

Tempo di intervento      t51 = 0,39 s;      

Soglia di corrente          I50 = 613 A;

Tempo di intervento      t50 = 0,035 s;      

Taratura protezione 51N

Soglia di corrente          I51N = 3 A;

Tempo di intervento      t51N = 0,035 s;       

Protezione trasformatori

Protezione lato MT

La protezione dei trasformatori lato MT, contro il cortocircuito e il sovraccarico, viene effettuata installando fusibili:

Marca

SIEMENS

Tensione nominale Ur

24 kV

Corrente nominale

31.5 A

Corrente massima d’interruzione

40 kA

Corrente minima d’interruzione nominale

101 A

In figura viene riportata la curva di intervento del fusibile con riferimento alle correnti di guasto  lato BT presenti in cabina:

Protezione BT

La protezione dei trasformatori lato BT, viene assicurata utilizzando un interruttore asservito con protezione magnetotermica associata ad uno sganciatore elettronico ETU45 che consente sia per l’intervento termico che magnetico la regolazione delle soglie e della temporizzazione:

 

Marca

SIEMENS

Modello

3VL800

N° poli

4

Tensione nominale Ur

Corrente nominale Ir

400 V

800 A

Unità di controllo adottata

ETU20

Protezione lungo ritardo

Ir

640 A

(regolazione 0,8 x In)

Taratura termica

tr

800 s

(regolazione tempo 6Itr: tr = 8)

Protezione corto ritardo

Im




2560 A

(regolazione 4 x Ir)

Taratura magnetica

tsd

80 ms

(regolazione tsd =0)

Protezione istantanea

Imi

8000 A

(regolazione Imi = 10 x In)

Taratura istantanea

tmi

50ms

Potere di interruzione

Isc

50 kA

La curva di intervento dell’interruttore lato BT è riportata in figura:

Scelta del tipo di cavo elettrico di collegamento fra i trasformatori e gli interruttori di macchina BT

In base alle caratteristiche elettriche delle protezioni impiegate si è determinato il seguente cavo:

Tipo di isolante conduttore

EPR (FG7(O)R unipolare)

Tensione nominale

0,6 / 1 kV

Materiale conduttore

Rame

Tipo di posa

Cunicolo interrato

Disposizione dei cavi

Trifoglio

Profondità di posa

1 m

Temperatura ambiente per posa in terra

20°C

Temperatura massima conduttore

90°C

Sezione e formazione

3(2240mm2) + 1 x 150mm2

Lunghezza Trasformatore – Q.E.G.B.T.

10 m

Corrente nominale (CEI UNEL 35375) IZ

980 A

Verifica al cortocircuito

Considerando che la protezione contro il cortocircuito è assicurata dalla condizione

  • Ikmin BT = 12 kA;
  • t = 60 ms (fusibile lato MT);
  • K = 143 cavo scelto in EPR;

si ottiene:                                          

Verifica al sovraccarico

Considerando che la protezione contro il sovraccarico è assicurata dalla condizione:

Il fusibile installato ha un rapporto tra la corrente minima di intervento e quella nominale pari a 3,2.

La condizione da verificare sarà dunque:      che nel caso specifico fornisce:

Verifica curve di intervento protezioni installate nell’impianto

Nel grafico riportato in figura vengono proposte le curve di intervento dei dispositivi adottati nell’impianto utilizzatore, per la verifica della selettività:

Utilizzando le tarature proposte per i diversi dispositivi di protezione adottati nell’impianto, si ottiene il corretto dimensionamento dei componenti  ed un efficace coordinamento tra le protezioni, per tutti i valori di cortocircuito associati a guasti lato bassa tensione.

Il guasto in media tensione può provocare al contrario interventi contemporanei dei dispositivi installati nell’impianto. In caso di cortocircuito a valle della protezione di macchina lato MT (fusibile), la corrente di guasto di valore molto elevato Ik = 12,4 kA comporta il contemporaneo intervento sia del fusibile sia del dispositivo generale con conseguente disalimentazione dell’intero impianto. La complessità dell’impianto (piccola estensione, impianto utilizzatore non essenziale) e la consapevolezza di un’installazione dei componenti secondo la regola d’arte, rende d’altro canto minima la probabilità che un evento del genere si verifichi.


1         Caratteristiche Generali

I quadri MT tipo SIMOSEC con corrente nominale fino a 630 A,  corrente di cortocircuito fino a 25kA x 1” e tensione nominale fino a 24kV; rappresentano il più alto livello tecnologico presente sul mercato mantenendo un costo limitato e soprattutto favorendo la possibilità di un sicuro risparmio.

I materiali utilizzati, uniti all’attenta costruzione e disposizione di tutti i singoli particolari fanno si che oltre ad un perfetto funzionamento, venga garantita anche una giustificata sicurezza del personale comprovata poi dalle opportune e severe prove effettuate su campioni di quadro da enti preposti a tali scopi, in pieno accordo con le normative vigenti. ( CEI - IEC - VDE ).

1.1         Interruttore sottovuoto

Con  tecnica di interruzione dell’arco sotto-vuoto  dotato di contatti a campo magnetico radiale

Gli interruttori saranno del tipo in esecuzione asportabile per manutenzione  posti in posizione  tale che non sia possibile nessuna operazione in tensione tali da provocare contatti accidentali

Le caratteristiche nominali dell’interruttore saranno le stesse riportate nella tabella seguente

Tensione nominale

kV

12

17,5

24

Corrente nominale

A

630-1250

630-1250

630-1250

Tensione nominale di tenuta a frequenza ind.

kV

28

38

50

Tensione nominale di tenuta ad impulso

kV

75

95

125

Corrente di interruzione in cto cto

kA

25

25

20

Corrente di breve durata nominale ammissibile x 1”

kA

25

25

20

Corrente di stabilimento in cto cto

kA

50

40

40

Nr. Di operazioni senza manutenzione

nr.



10.000

10.000

10.000

1.2         Interruttore di manovra sezionatore a tre posizioni

Il sezionatore è del tipo a tre posizioni racchiuso in un’ involucro in acciaio  isolato in gas SF6 con possibilità di controllo della pressione del gas.

Le posizioni del sezionatore sono “ CHIUSO SU LINEA  -  APERTO  -  CHIUSO SU TERRA “  con comando indipendente dall’operatore.

La costruzione del sezionatore impedisce la chiusura contemporanea su linea e su terra senza

l’uso di blocchi a chiave.

Le caratteristiche nominali dell’interruttore di manovra sezionatore saranno le stesse riportate nella tabella seguente

1.3         Terminazione cavi

La cella di contenimento cavi MT è situata sul fronte del quadro accessibile solo con sezionatore di terra in posizione di MESSA A TERRA.

Il collegamento cavi MT è previsto per terminazioni di tipo tradizionale.

Nella cella TR è previsto unfissaggio cavi fino ad una  sezione di 32 mm.

1.4         Trasformatori di corrente per unità interruttore

I Trasformatori di corrente previsti per la  protezione sono del tipo trifase, montati direttamente sugli isolatori passanti in uscita dal contenitore in acciaio di gas SF6.

I trasformatori di corrente montati sul cavo sono opzionali e assolvono la funzione di misura se non prevista dalla protezione.

Il montaggio viene effettuato direttamente sui cavi MT.

1.5         Trasformatori di corrente per unità RK (Se richiesti)

I Trasformatori di corrente ossono essere  del tipo trifase, montati direttamente sugli isolatori passanti in uscita dal contenitore in acciaio di gas SF6.

I trasformatori di corrente montati sul cavo sono opzionali e assolvono la funzione di misura se non prevista dalla protezione.

Il montaggio viene effettuato direttamente sui cavi MT.

1.6         Trasformatori di corrente per Unità Misure (Se richiesti)

In questa unità I trasformatori saranno del tipo con isolamento in resina epossidica.

1.7         Segregazioni metalliche

Il quadro sarà previsto con separazioni metalliche tipo  sendzimir-galvanised.
La verniciatura standard del quadro sarà “light basic” (Siemens colour).

Nella cella cavi è previssto un fissaggio cavi  regolabile in altezza ed in profondità.

1.8         Fusibili HV HRC

I Fusibili  HV HRC sono posizionati all’esterno del contenitore in acciao, l’accesso ai fusibili è possible solo con il sezionatore posto nella posizione di Chiuso a Terra.

1.9         Sistema capacitivo  di controllo presenza tensione

Le singole unità possono essere equipaggiate con rilevatori capacitive di presenza tensione, nello stesso apparecchio può essere collegata l’unità di test, il controllo viene effettuato all’uscita della cella verso il lato cavi.

1.10     Cella morsettiere BT

Tutte le unità funzionali sono dotate di una piccola cella strumenti nella quale sono posizionate le morsettiere di collegamento ausiliario verso il campo e l’eventuale protezione, il passaggio  cavi BT è all’interno della cella cavi MT con uscita verso il pavimento.

1.11     Cella Strumenti (Opzionale)

L’eventuale cella strumenti (altezzat: 350 mm o  550mm) è posizionata nella parte superiorre del quadro. Il collegamento elettrico tra la cella strumenti e le apparecchiature è effettuata con connettori a 10 poli.

1.12     Installazione

Il quadro viene fornito su unità di trasporto (bancali in legno). Per ogni unità di trasporto potrà essere prevista in fabbrica la spedizione di un pannello per unità di trasporto o più pannelli (fino a 5 pannelli

La successive installazione di nuove unità è possibile direttamente in cabina.

1.13     Dati tecnici

·

Tensione nominale

(kV)

 12

 24

·

Tensione di esercizio

(kV)

10

20

·

Frequenza nominale

(Hz)

50

50

·

Tensione di tenuta ad impulso

(kV)

75

125

·

Tensione di tenuta a frequenza industriale x 1 min.

(kV)

28

50

·

Corrente nominale delle sbarre omnibus

(A)

630

630

·

Corrente nominale dell’unità interruttore

(A)

630

630

·

Corrente nominale dell’unità sezionatore

(A)

400, 630

400, 630

·

Corrente nominale dell’unità sezionatore con fusibile

(A)

200

200

·

Corrente di stabilimento nom. In cortocircuito

-     Per unità con sezionatore

(kA)

63

50

-     Per unità con sezionatore e fusibili

(kA)

25

25

-     Per unità con interruttore

(kA)

63

50

·

Corrente di corto circuito x 1 s

(kA)

25

20

1.13.1    Dimensioni

Tipo di pannello

Larghezza

Unità sezionatore

 375 mm

Unità sezionatore e fusibili

 375 mm

Unità interruttore

 750 mm

Unità misure per trasformatori inresina

 750 mm

Unità congiuntore con interruttore e risalita sbarre

 1125 mm

Unità congiuntore con sezionatore

 750 mm

 

Pareti laterali

10 mm

Altezza quadro:  -Senza cella strumenti

1750 mm

                           -Con cella strumenti da, 350mm

2100 mm

                           - Con cella strumenti da, 550mm

2300 mm

Profondità quadro con pareti laterali

1230 mm

Distenza di rispetto verso il retro del quadro

150 mm

Distenza di rispetto laterale

50 mm








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