Indice generale
1 Generalità sugli elettrodotti aerei e in cavo per sistemi ad alta tensione
1.1 Richiami sulle costanti fondamentali delle linee aeree e dei cavi
1.1.1 Premesse
1.1.2 Costanti fondamentali delle linee aeree
A - Resistenza longitudinale
B - Induttanza di servizio
C - Capacità di servizio
D - Conduttanza trasversale - Fenomeno corona
1.1.3 Conduttori per linee aeree ad A.T.
1.1.4 Costanti fondamentali delle linee in cavo
A - Resistenza longitudinale
B - Induttanza di servizio
C - Capacità di servizio
D - Conduttanza trasversale
1.1.5 Dimensionamento della sezione delle linee ad alta e altissima tensione
A - Criterio termico
B - Criterio della massima perdita ammissibile
C - Criterio del massimo tornaconto economico
2 Le linee di trasmissione d'energia elettrica
2.1 Equazioni in regime sinusoidale permanente di una linea di trasmissione di energia. Quadripoli equivalenti
2.2 Quadripoli equivalenti a sistemi in cui è inserita una linea di trasmissione
2.3 Linea chiusa sull'impedenza caratteristca. Potenza caratteristica
2.4 Linea a vuoto e in corto circuito
2.5 Linea con lunghezza pari a 1/4 e 1/2 della lunghezza d'onda
2.6 Calcolazione elettrica delle linee di trasmissione in regime permanente sinusoidale
2.6.1 Diagramma vettoriale della linea
2.6.2 Potenza attiva e reattiva
2.6.3 Diagrammi circolari
2.6.4 Rendimento di una linea
2.6.5 Espressione della potenza in funzione delle tensioni ai due estremi. Diagrammi circolari delle potenze
2.7 Calcolazione elettrica delle linee di trasmissione in cavo in regime permanente sinusoidale
2.7.1 Confronti fra i valori dei parametri fondamentali di linee aeree e in cavo ad A.T.
2.8 Capacità di trasporto di una linea
2.9 Considerazioni economiche sulle capacità di trasporto di un elettrodotto
2.10 Considerazioni finali sulla trasmissione di potenza negli elettrodotti
3 Fenomeni di influenza fra linne elettriche aeree e l'ambiente
3.1 Premesse
3.2 Fenomeni di interferenza tra linee aeree
3.2.1 Interferenza elettrostatica
3.2.2 Interferenza elettromagnetica
3.3 Interazioni fra campi elettromagnetici ed organismi viventi
3.4 Fenomeni d'influenza legati all'effetto corona dei conduttori
3.5 Problemi di influenza posti dalle correnti di guasto a terra
3.6 Vincoli territoriali e ambientali per gli elettrodotti
4 Il metodo dei valori relativi
4.1 Generalità
4.2 Vantaggi dell'uso dei valori relativi
4.3 Scelta delle grandezze di riferimento
4.4 Modalità di impiego dei valori relativi
4.5 Riporto di impedenze in p.u. da una base di riferimento ad un'altra
4.6 Valori di prima approssimazione per le impedenze dei componenti di un impianto
4.6.1 Macchine sincrone
4.6.2 Trasformatori
4.6.3 Le linee e i cavi
4.6.4 Le sbarre
5 Analisi delle reti elettriche di potenza
5.1 Reti in regime permanente. Generalità
5.2 Variabili di stato in un sistema di potenza
5.3 Il problema del load flow e del dispatching
5.4 Le equazioni del load flow
5.5 Determinazione del load flow
5.6 Applicazioni delle equazioni del load flow
5.7 Equazioni del load flow in corrente continua
5.8 Il dispatching in un sistema di potenza
5.8.1 Il dispatching della generazione della potenza attiva
5.8.2 Equazioni del dispatching
5.8.3 Cenno sul dispatching della produzione di potenza reattiva
5.9 Sulla determinazione delle perdite in un sistema di potenza
6 La regolazione della frequenza
6.1 Regolazione della tensione e della frequenza in un sistema di potenza
6.2 Regolazione della frequenza. Generalità
6.3 Caratteristiche dei carichi
6.4 Regolazione di frequenza
6.4.1 L'impianto
6.4.2 Il regolatore di velocità
6.4.3 La regolazione primaria
6.4.4 La regolazione secondaria
6.5 La regolazione frequenza-potenza
a) L'interconnessione
b) Il regolatore di rete
c) Schema a blocchi delle due aree interconnesse
d) Le equazioni di Darrieus
e) La condizione di autonomia
6.6 Analisi della regolazione primaria e secondaria di frequenza a mezzo delle caratteristiche statiche
7 La regolazione della tensione
7.1 Generalità
7.2 Problemi degli utilizzatori
a) motori asincroni
b) Lampade a incandescenza
c) Lampade a scarica
d) Apparati elettronici
7.3 Regime delle tensioni nei nodi di una rete
7.4 Regolazione della tensione in un nodo
7.5 Determinazione della variazione di tensione nei nodi di una rete per iniezione di potenza reattiva in un nodo
7.6 Mezzi di regolazione
7.7 Livelli di regolazione
7.8 La regolazione primaria nei diversi nodi della rete
7.8.1 Nodi generatori
7.8.2 Nodi delle reti di trasporto (220-380 kV)
7.8.2.1 I trasformatori e autotrasformatori con variatore di rapporto sotto carico. Boosters
7.8.2.2 Compensatori
7.8.2.2.1 Compensatori attivi
A) Compensatori sincroni
B1) Compensazione shunt
B2) Compensazione serie
B3) Compensazione con controllo dell'angolo di fase
B4) Componenti elettronici per sistemi FACTS
7.8.2.2.2 Compensatori passivi
A) Reattori di compensazione trasversale
B) Condensatori in serie
7.8.3 Nodi delle reti di trasmissione
7.8.3.1 Trasformatori con variatore di rapporto sotto carico
7.8.3.2 Compensatori statici
7.8.4 Regolazione della tensione nelle reti a M.T. e b.t.
7.9 La regolazione di tensione secondaria e terziaria
7.9.1 Modello matematico linearizzato del sistema
7.9.2 Scelta dei nodi pilota
7.9.3 Scelta dei generatori controllati
8 Analisi dei guasti non simmetrici
8.1 Generalità
8.2 Tipi di guasto
8.3 Determinazione delle correnti e delle tensioni che si presentano durante i guasti
8.3.1 Corto circuito trifase netto
8.3.2 Guasto monofase a terra netto
8.3.3 Corto circuito bifase senza contatto a terra
8.3.4 Corto circuito bifase con contatto a terra
8.3.5 Corto circuiti con impedenze non nulle
8.3.6 Doppio guasto a terra
8.3.7 Guasto monofase a terra in reti con neutro isolato
8.4 Interruzioni non simmetriche
8.4.1 Interruzione di una fase
8.4.2 Interruzione di due fasi
9 Le correnti di corto circuito nei sistemi di potenza
9.1 Generalità
9.2 Il regime transitorio causato dal corto-circuito
9.3 Calcolo delle correnti di corto-circuito in punti lontani dai generatori
9.3.1 Ipotesi e metodi di calcolo
A) Se il corto-circuito è simmetrico (trifase)
B) Se il corto-circuito non è simmetrico
9.4 Calcolo delle correnti di corto-circuito in punti prossimi ai generatori
9.4.1 Valutazione di I"k
9.4.2 Valutazione di Ib
9.4.3 Valutazione di Ik
9.4.4 Valutazione di ip
9.5 Massime sollecitazioni termiche in condizioni di corto-circuito
10 Sovratensioni
10.1 Premesse
10.2 Richiami sul fenomeno di propagazione in una linea
10.3 Propagazione su una linea polifase. Analisi modale
10.4 Attenuazione e distorsione delle onde che si propagano su una linea
10.5 Riflessioni e rifrazioni delle onde
10.6 Linee di lunghezza finita. Riflessioni multiple
10.7 Metodo generale per l'esame delle riflessioni multiple
10.8 Sovratensioni atmosferiche
10.9 Sovratensioni di manovra. Generalità
10.9.1 Inserzione di linee a vuoto: sovratensioni per chiusura e richiusura a seguito di apertura
10.9.2 Eliminazione di guasti
10.9.3 Interruzione di piccole correnti induttive (trasformatori a vuoto)
10.9.4 Interruzione di piccole correnti capacitiva (lunghe linee aeree a vuoto, cavi a vuoto, batterie di condensatori)
10.10 Sovratensioni sostenute a frequenza industriale o armonica
10.10.1 Sovratensioni dovute a brusche riduzioni di carico
10.10.2 Sovratensioni per eccesso di velocità
10.10.3 Sovratensioni temporanee
10.10.3.1 Sovratensioni per autoeccitazione degli alternatori
10.10.3.2 Sovratensioni per ferrorisonanza
10.10.3.3 Sovratensioni per risonanza su armoniche
11 La compatibilità elettromagnetica (C.E.M.) dei sistemi elettrici
11.1 Generalità
11.2 Classificazione dei disturbi elettromagnetici e meccanismi di accoppiamento
11.3 Metodi di analisi dei disturbi elettromagnetici nei sistemi di potenza
11.4 I disturbi condotti e irradiati nei sistemi di potenza
11.4.1 I disturbi condotti
11.4.2 Disturbi irradiati
11.5 Analisi dei disturbi condotti nei sistemi di potenza
11.5.1 Modifiche della simmetria della tensione nellereti elettriche
11.5.2 Variazioni della forma d'onda. Distorsione armonica
11.5.2.1 Origine delle armoniche nelle reti e loro effetti
11.5.2.2 Qualità della tensione nei sistemi di distribuzione in presenza di armoniche
11.5.2.3 Sistemi di filtraggio
11.5.3 Variazioni dell'ampiezza
a) Le variazioni lente di tensione
b) Variazioni rapide di tensione
c) Le buche di tensione
d) Collasso di tensione
11.5.4 Sovratensioni, transitori e instabilità
11.6 Analisi dei disturbi irradiati nei sistemi di potenza
11.6.1 Generalità
11.6.2 Classificazione dei disturbi irradiati in base alle sorgenti
11.6.2.1 Linee elettriche aeree e in cavo
11.6.2.2 Trasformatori di potenza
11.6.2.3 Stazioni e cabine elettriche di potenza
11.6.2.4 Gli apparecchi di manovra e protezione ed i quadri elettrici di media tensione
11.6.2.5 Gli apparecchi di manovra e protezione ed i quadri elettrici di bassa tensione
11.6.2.6 La fulminazione atmosferica e i problemi di compatibilità elettromagnetica
11.6.2.7 Gli azionamenti elettrici
11.7 Qualità del servizio (Power Quality)
11.7.1 La normativa
12 La stabilità dei sistemi elettrici di potenza
12.1 Generalità
12.2 Stabiltà statica
12.2.1 Stabilità statica di un alternatore
12.2.2 Stabilità statica di trasmissione di un sistema
12.3 Equazione del moto del singolo generatore
12.4 Stabilità statica nei sistemi a molte macchine
12.4.1 Il modello semplificato
12.5 Stabilità dinamica
12.5.1 Lo smorzamento delle oscillazioni nel moto del generatore. L'influenza del regolatore di tensione
12.5.2 Instabilità oscillatorie nei sistemi a molte macchine
12.6 Stabilità transitoria
12.6.1 Stabilità transitoria di una macchina sincrona connesa ad una rete di potenza infinita
12.6.2 Applicazioni del criterio delle aree
12.7 La stabilità transitoria nei sistemi elettrici a molte macchine
12.8 Il transitorio di lunga durata
12.9 I provvedimenti per migliorare la stabilità
13 Dimensionamento dell'isolamento di un sistema
13.1 Considerazioni generali
13.2 Approccio probabilistico semplificato del coordinamento degli isolatori
13.3 Comportamento degli isolatori elettrici alle sollecitazioni
13.4 Livelli d'isolamento
13.5 Coordinamento degli isolamenti
13.6 Isolamenti e distanziamenti di sicurezza
14 La protezione dei sistemi elettrici di potenza
14.1 Premesse
14.2 I sistemi di protezione contro le correnti di esercizio anomali
14.3 Conseguenze e classificazione dei guasti
14.4 Cenno sulla valutazione econimica della interruzione del servizio
14.5 Struttura delle reti dei sistemi elettrici di potenza
14.6 Caratteri dei sistemi di protezione dalle correnti di esercizio anormali delle reti di trasporto e trasmissione
14.7 Protezione a confronto di direzione e di fase con filo pilota
14.8 Protezioni a distanza
14.9 Provvedimenti di protezione contro le sovratensioni
14.9.1 Provvedimenti di carattere preventivo
14.9.1.1 Funi di guardia
14.9.1.2 Messa a terra del neutro
14.9.1.3 Altri provvedimenti preventivi
14.10 Dispositivi di protezione contro le sovratensioni
14.11 Distanza limite di protezione di uno scaricatore
14.12 Criteri di utilizzazione degli scaricatori e spinterometri
15 Considerazioni sul trasporto dell'energia elettrica in corrente continua in A.T.
15.1 Generalità
15.2 Schemi di trasmissione
15.3 Confronto fra sistemi ad A.T. in corrente continua e corrente alternata
15.4 Stazioni di conversione
15.5 Cenni sulla regolazione e compensazione della potenza reattiva
16 L'affidabilità dei sistemi di potenza
16.1 Generalità
16.2 Componenti non riparabili. Affidabilità
16.3 Modelli di guasto
16.4 Componenti riparabili. Disponibilità
16.5 Determinazione delle grandezze affidabilistiche
16.6 Affidabilità dei sistemi complessi
16.6.1 Struttura serie e struttura parallelo di n elementi
16.7 Metodi per il calcolo dell'affidabilità dei sistemi complessi
16.7.1 Metodo dello spazio degli eventi
16.7.2 Metodo dei collegamenti (TIE-SET)
16.7.3 Metodo dei tagli (CUT-SET)
16.8 Metodi che consentono di valutare anche la disponibilità di sistemi complessi
16.8.1 Metodo di Markov
16.8.2 Metodo di Montecarlo
16.9 Considerazioni finali sulla disponibilità di un sistema di potenza
17 Introduzione alla pianificazione dei sistemi elettrici di potenza
17.1 Generalità
17.2 Programmazione del sistema elettrico
17.3 Copertura del diagramma di carico di un sistema di potenza
17.4 Strutturazione del sistema elettrico di produzione
17.5 Strutturazione di un sistema di produzione termoelettrica. Orientamenti nella scelta della taglia delle unità generatrici
17.6 Esercizio di un sistema elettrico
17.7 Strutturazione di un sistema elettrico di trasmissione
17.8 Strutturazione di un sistema di produzione misto termoidroelettrico
17.8.1 Introduzine di centrali ad acqua fluente
17.8.2 Introduzione di centrali a serbatoio
17.8.3 Introduzione di centrali a bacino
18 Introduzione al controllo dei sistemi di potenza
18.1 Generalità
18.2 Sistemi di teleoperazione
18.3 Compiti e obiettivi del sistema di controllo
19 Calcolo meccanico delle linee aeree
19.1 Premesse
19.2 Generalità sul calcolo meccanico dei conduttori
19.3 Catenaria di un conduttore tesato fra due punti
19.4 Campata con attacchi a livello. Formula della catenaria (Silva)
19.5 Campate con attacchi a livello. Formule della parabola (Blondel Truxa)
19.6 Campate con attacchi a dislivello
19.7 Allungamento elastico e dilatazione termica del conduttore
19.8 Modulo di elasticità e coefficiente di dilatazione termica lineare dei conduttori
19.9 Equazione del cambiamento di condizione del conduttore
19.10 Norme CEI per il calcolo meccanico dei conduttori
19.11 Applicazione dell'equazione del cambiamento di condizione al calcolo meccanico dei conduttori
19.12 Confronto tra due condizioni per individuarne la più gravosa
19.13 I diagrammi di stato delle linee
19.14 Determinazione delle tabelle di tesatura. Abbaco Colonnetti
19.15 Programmi per il calcolo numerico degli elettrodotti
19.16 Indice di rottura
19.17 Studio delle tratte. Campata virtuale
19.18 Considerazioni aggiuntive
A) Effetti del vento sui conduttori
B) Effetti della neve
19.19 Scelta della campata di una linea aerea e dell'altezza dei sostegni
19.20 Calcolo meccanico dei sostegni e delle fondazioni delle linee aeree
19.20.1 Generalità
19.20.2 Sostegni. Azioni esterne
19.20.3 Ipotesi di calcolo
19.20.4 Conduttori rotti
19.21 Calcolo degli sforzi interni nei sostegni di M.T. e b.t.
19.21.1 Sostegni di acciaio tubolari a stelo unico
19.21.2 Pali di legno
19.21.3 Sostegni di cemento armato
19.21.4 Pali a traliccio a fusto
19.22 Tralicci di forma complessa
19.23 Calcolo delle fondazioni
a) Sostegni a stelo unico infissi nel terreno
b) Fondazioni a blocco unico
c) Fondazioni a pilastrini riuniti da una piastra di base
d) Fondazioni a piedini separati
e) Dati numerici relativi ai calcoli
f) Infissione dei sostegni in roccia o muratura
20 Dimensionamento dei componenti dei sistemi di potenza in condizioni di massima sollecitazione per corto-circuiti
20.1 Premesse
20.2 Sollecitazioni termiche sui componenti di impianto
20.3 Sollecitazioni meccaniche sui componenti di impianto. Generalità
20.4 Sforzi elettrodinamici fra sbarre di forma qualsiasi
20.5 Sforzi elettrodinamici fra conduttori di una stessa fase
20.6 Sforzi elettrodinamici sotto corto-circuito
20.7 Fenomeni di risonanza
20.8 Resistenza meccanica delle sbarre
20.9 Frecce nelle sbarre
20.10 Sforzo sugli isolatori
21 Progettazione e costruzione di un elettrodotto ad A.T.
21.1 Generalità
21.2 Studio del tracciato
Distanziamento dei conduttori
Distanze delle parti sotto tensione verso le parti a terra dei sostegni
Altezza dei conduttori e corde di guardia
Distanza di rispetto per i conduttori e corde di guardia con catenaria verticale o inclinata di 30°
Distanza di rispetto per i sostegni
Distanza di rispetto per i fabbricati
Distanza fra sostegni di linee elettriche e di telecomunicazioni, infissi su uno stesso muro
Angolo di incrocio tra le linee elettriche ed opere attraversate
Norme contro la scalata dei sostegni
Coesistenza di elettrodotti con opere diverse
Tiranti metallici
Avvertenze
21.3 Iter autorizzativo
21.4 Rilievo
21.5 Procedura normalizzata per la progettazione di un elettrodotto ad A.T.
21.6 Scelta dei conduttori
21.7 Verifica meccanica del conduttore
21.8 Scelta delle funi di guardia
21.9 Scelta dei sostegni
21.9.1 Geometria delle testate e franche elettrici verso massa
21.10 Distribuzione dei sostegni sul profilo
21.11 Le trasposizioni delle linee aeree
21.12 Isolatori
21.13 Morsetteria
21.13.1 Equipaggiamenti di sospensione del conduttore
21.13.2 Equipaggiamenti di ammarro del conduttore
21.13.3 Morsetteria a compressione
21.14 Fondazioni
21.15 La costruzione di un elettrodotto
22 La messa a terra negli impianti elettrici
22.1 Generalità
22.2 Considerazioni sui dispersori di terra
22.2.1 Dispersori elementari in mezzi omogenei
22.2.2 Dispersori elementari in mezzi non omogenei
22.2.3 Resistenze di terra di dispersori semplici
22.3 Metodi di calcolo per dispersori complessi
22.3.1 Generalità
22.3.2 L'impiego dell'elaboratore elttronico per lo studio dei dispersori di terra
22.3.3 L'impiego della vasca elettrolitica per lo studio dei dispersori di terra
22.4 Comportamento a impulso dei dispersori di terra
22.5 Il progetto di un impianto di messa a terra
22.5.1 Indagini preliminari
22.5.2 Criteri generali di dimensionamento degli impianti di messa a terra di protezione
22.5.3 Livelli massimi della corrente di guasto
22.5.4 Circuiti di ritorno, dispersori ausiliari e naturali
A) Circuiti di ritorno - dispersori ausiliari
B) Dispersori di fatto
22.6 Dispersori intenzionali
22.6.1 Impianti elettrici estesi
22.6.2 Uso dei picchetti
22.6.3 Cabine
22.6.4 Messa a terra dei sostegni
22.7 Terreni non omogenei
22.8 Dimensionamento dei conduttori che realizzano l'impianto di terra
22.9 Messe a terra di funzionamento
22.10 Tensioni trasferite e fenomeni di interferenza
23 Le stazioni elettriche
23.1 Premesse
23.2 Schemi di stazioni elettriche e criteri di scelta
23.3 Analisi degli schemi di stazione
23.3.1 Semplice sistema di sbarre
23.3.2 Semplice sistema di sbarre con by-pass dell'interruttore
23.3.3 Schema a sbarra principale più sbarra di traslazione
23.3.4 Schema a doppio sistema di sbarre
23.3.5 Schema a doppio sistema di sbarre con sbarra di traslazione
23.3.6 Schema a doppia sbarra a due interruttori per montante
23.3.7 Schema con sistema di sbarre ad anello
23.4 Progettazione modulare
23.5 Elementi costitutivi delle stazioni
23.5.1 Stazioni MT/AT annesse alle centrali
23.5.2 Stazioni AT/MT. Cabine primarie
23.5.3 Stazioni ricevitrici
23.6 Il sistema di protezione
23.6.1 Stazioni ricevitrici
23.6.2 Stazioni AT/MT (Cabine primarie)
23.6.3 Stazioni annesse alle centrali
23.7 I servizi ausiliari
23.7.1 Servizi ausiliari in corrente alternata
23.7.2 Servizi ausiliari in corrente continua
23.8 Criteri progettuali
23.8.1 Scelta dello schema
23.8.2 Scelta del terreno
23.8.3 Dimensionamento e scelta delle apparecchiature
23.8.4 Disposizione delle apparecchiature
23.8.5 Carpenteria metallica
23.8.6 Impianto di terra
23.9 Stazioni blindate in SF6
24 Le tariffe dell'energia elettrica e la gestione del carico
24.1 Generalità
24.2 Costo del servizio elettrico
24.3 Imputazione dei costi
24.3.1 Metodo della responsabilità di punta
24.3.2 Metodo della probabilità di contemporaneità
24.3.3 Metodo del carico medio ed eccedente
24.3.4 Metodo E.R.A.
24.4 Determinazione delle tariffe
24.4.1 Tariffa Hopkinson (binomia)
24.4.2 Tariffa Wright (a scaglioni di utilizzazione)
24.5 Scelta del tipo di costo
24.6 Cenni sulla gestione del carico (load management) nei sistemi di distribuzione
Appendice
I Richiami sulle matrici e teoria della probabilità
A.1 Algebra delle matrici
A.1.1 La notazione matriciale; trasposta di una matrice, matrice inversa; somma e prodotto di matrici
A.1.2 Autovalori di una matrice
A.2 Teoria della probabilità
A.2.1 Il concetto di probabilità
A.2.2 Probabilità condizionata
A.2.3 Variabili casuali
A.2.4 Distribuzione di probabilità
A.2.5 Funzione di ripartizione o cumulativa e densità di probabilità
A.2.6 Valore medio teorico
A.2.7 Scarto Quadratico medio e Varianza
A.2.8 La variabile casuale normale o gaussiana
II Cenni sugli strumenti di analisi e calcolo dei sistemi di potenza
A.1 Generalità