GuidaEnergia.it - GuidaShop, Novità editoriali, libri, riviste e manuali tecnici per Operatori e Progettisti,Sistemi di protezione degli impianti elettrici industriali
Sistemi di protezione degli impianti elettrici industriali
ISBN: 88-7933-191-4
La protezione delle apparecchiature e degli impianti elettrici industriali richiede l’impiego di appositi relè il cui regolare funzionamento è condizionato dalla corretta progettazione del sistema di protezione, in particolare per quanto riguarda: grado di affidabilità richiesto, massima velocità d’intervento consigliabile per i singoli relè, grado di selettività appropriato, semplicità, giusto compromesso tra efficienza ed economicità delle protezioni.
Attenzione va anche posta nello studio dei circuiti e delle apparecchiature connessi con i relè di protezione che, insieme a questi ultimi, concorrono alle funzioni di rilevazione e localizzazione del guasto, di trasmissione dei comandi e di rimozione del guasto stesso.
Nelle installazioni più importanti e con maggior esigenze funzionali possono inoltre esser richiesti provvedimenti integrativi e l’aggiunta di protezioni di rincalzo.
Per gli impianti utilizzatori in bassa tensione la protezione riguarda fondamentalmente il coordinamento dei dispositivi a massima corrente. Negli impianti industriali il sistema di protezione risulta invece più complesso e riguarda in genere la salvaguardia di motori, trasformatori, linee e i circuiti.
Un ulteriore aspetto riguarda sia la messa in servizio del sistema di protezione – operazione che deve essere preceduta dalla verifica della perfetta rispondenza dei dispositivi e circuiti alle esigenze d’impianto – sia le prove periodiche da effettuarsi durante l’esercizio dell’impianto.
CAPITOLO 1 – I RELÈ NEI SISTEMI DI PROTEZIONE
Generalità sui relè .................................................................................... 5
Introduzione allo studio dei sistemi di protezione .................................. 8
Apparecchiature di protezione e loro accoppiamento con i relè ......... 14
CAPITOLO 2 – IMPOSTAZIONE DELLO STUDIO DELLE PROTEZIONI
Criteri di progetto dell’impianto di protezione ....................................... 18
Suddivisione in zone ..........................................................................18
Protezione sui confini di zona .......................................................... 18
L’affidabilità dei sistemi di protezione .............................................. 20
Velocità .............................................................................................. 23
Selettività ........................................................................................... 24
Sistemi a protezione di unità ............................................................ 25
Semplicità .......................................................................................... 27
Efficienza ed economicità ................................................................. 27
La protezione di rincalzo ........................................................................ 28
Informazioni necessarie all’impostazione dello studio delle protezioni
CAPITOLO 3 – DATI APPLICATIVI DEI RELÈ
Collegamento dei relè con l’esterno ..................................................... 33
Azionamento del circuito di sgancio ..................................................... 33
Contatti operativi dei relè ....................................................................... 35
Indicatori d’intervento ............................................................................. 38
Circuiti di sgancio azionati dai relè di protezione ................................. 39
Supervisione dei circuiti di apertura ...................................................... 42
Esecuzione dei relè ................................................................................ 46
Sgancio o relè diretti .............................................................................. 47
CAPITOLO 4 – COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI DI MASSIMA
CORRENTE NEGLI IMPIANTI DI BASSA TENSIONE
Generalità ............................................................................................... 50
Dispositivi di protezione ......................................................................... 51
La protezione dei componenti delle sovracorrenti ............................... 51
La protezione contro i sovraccarichi ..................................................... 53
La protezione contro i cortocircuito ....................................................... 56
La protezione contro le correnti di guasto a massa ............................. 58
Coordinamento delle protezione di massima corrente ........................ 58
Coordinamenti selettivi ..................................................................... 61
Gradi di selettività ............................................................................. 62
Considerazioni applicative ............................................................... 64
Protezione serie ................................................................................ 64
Selettività accelerata (o di zona) ........................................................... 65
Sistemi integrati di protezione ed automazione ................................... 68
Selettività tra interruttori automatici con sganciatori magnetotermici .... 68
Selettività cronometrica .................................................................... 69
Selettività amperometrica ................................................................. 71
Selettività amperometrica derivante dall’impiego di interruttori
limitatori ............................................................................................. 72
Selettività mista ................................................................................. 74
Selettività logica ................................................................................ 75
Selettività fra fusibili ............................................................................... 75
Selettività fra interruttori automatici e fusibili ........................................ 76
Conclusioni ............................................................................................. 78
CAPITOLO 5 – PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DEI RELÉ
Generalità ............................................................................................... 79
Relè elettromagnetici a ferro mobile ..................................................... 79
Relè elettromagnetici a bobina mobile ................................................. 83
Relè ad azionamento termico ................................................................ 84
Relè a induzione ..................................................................................... 85
Relè a disco ....................................................................................... 85
Relè a cilindro ................................................................................... 86
Relè ad azionamento meccanico .......................................................... 86
Relè statici .............................................................................................. 87
CAPITOLO 6 – TRASFORMATORI DI PROTEZIONE
Generalità ............................................................................................... 92
Precisione ............................................................................................... 93
Comportamento dei riduttori di misura ................................................. 93
Direzione della grandezza sotto controllo ............................................ 94
Riduttori di corrente (TA) ....................................................................... 94
Criteri di scelta .................................................................................. 94
Prodotto di qualità ............................................................................. 95
Rappresentazione elettrica di un TA ............................................... 95
Condizioni di saturazione ................................................................. 97
Verifiche applicative .......................................................................... 97
Caratteristiche standard dei TA per protezioni ............................... 98
Riduttori di tensione (TV) ..................................................................... 100
Criteri si scelta ................................................................................. 100
Rappresentazione elettrica di un TV ............................................. 102
Classi di precisione e limiti di errore .............................................. 104
Tensione da considerare ................................................................ 105
Trasformatori capacitivi ........................................................................ 106
Il fenomeno di “inversione del neutro” ................................................ 107
Metodo delle “risultanti monofasi” ....................................................... 108
CAPITOLO 7 – PROTEZIONE DI MOTORI
Generalità ............................................................................................. 112
Protezione contro il guasto tra le fasi .................................................. 113
Protezione contro il guasto a terra ...................................................... 115
Protezione contro il blocco di rotore ................................................... 119
Protezione contro il sovraccarico ........................................................ 120
1° caso ............................................................................................. 124
2° caso ............................................................................................. 125
Protezione contro il sovraccarico dei motori di bassa tensione di
limitata potenza .................................................................................... 126
Caratteristiche di sgancio dei relè elettromeccanico ......................... 126
Caratteristiche di sgancio del relè elettronico .................................... 128
Funzionamento e servizio .............................................................. 128
Limite di sgancio ............................................................................. 129
Considerazioni conclusive sui relè ...................................................... 129
Protezione contro anomalie nella tensione di alimentazione ............ 130
CAPITOLO 8 – PROTEZIONE DEI TRASFORMATORI
La corrente magnetizzante .................................................................. 133
Contenuto in armoniche della corrente magnetizzante ................ 136
Natura ed effetti dei guasti nei trasformatori ...................................... 136
Guasto in un avvolgimento di trasformatore connesso a stella
con punto neutro messa a terra tramite impedenza ..................... 137
Guasto di un avvolgimento di trasformatore connesso a stella
con punto neutro messo francamente a terra ............................... 137
Guasto a terra in un avvolgimento connesso a triangolo ............... 18
Guasti fra le spire di uno stesso avvolgimento ............................. 139
Altri tipi di guasto ............................................................................. 140
Sollecitazioni provenienti dai sistemi elettrici a cui il trasformatore
è connesso ........................................................................................... 142
Sovraccarichi ................................................................................... 142
Cortocircuito .................................................................................... 142
Sovratensioni ................................................................................... 143
Variazione di frequenza .................................................................. 143
Protezione contro l’eccessivo aumento di temperatura ..................... 144
Protezione contro le sovracorrenti ...................................................... 146
Fusibili .............................................................................................. 146
Relè di sovracorrente ..................................................................... 147
Protezione di terra ristretta ............................................................. 148
Protezione differenziale ....................................................................... 149
Impiego di un relè differenziale ...................................................... 150
Desensibilizzazione del relè ........................................................... 153
Impiego delle correnti armoniche ................................................... 154
Studio e scelta del relè differenziale ................................................... 156
Macchine particolari ............................................................................. 159
Trasformatori di potenza con dispositivo esterno di messa a
terra del neutro ................................................................................ 159
Trasformatore a zig-zag per la messa a terra ............................... 160
Resistori per la messa a terra dei neutro ...................................... 162
Gruppi trasformatori – raddrizzatori ............................................... 162
Protezione contro i guasti interni ......................................................... 164
Relè Buchholz ................................................................................. 165
Protezione contro le perdite di isolamento tra gli avvolgimenti
e la cassa ........................................................................................ 166
Le altre protezioni ................................................................................. 167
CAPITOLO 9 – PROTEZIONE DI LINEE E DI CIRCUITI
Classificazione delle linee e dei circuiti elettrici ................................. 168
Considerazioni sui guasti e sulle protezioni ....................................... 169
Criteri base per il coordinamento delle protezioni .............................. 170
Protezione dei circuiti dalla rete di distribuzione ................................ 172
Studio preliminare ........................................................................... 172
Lavoro di coordinamento ................................................................ 175
Scelta dei relè di corrente a tempo dipendente ................................. 180
Aggiunta al relè principale di elementi ad intervento istantaneo ... 185
Coordinamenti vari .......................................................................... 186
CAPITOLO 10 – PROTEZIONE DELLE LINEE E DEI CIRCUITI SISTEMI
COMPRESSI DI RELÈ
Protezione dei c circuiti di distribuzione dell’energia ......................... 195
Linea con alimentazione ai due estremi ........................................ 195
Anello con alimentazione da una stazione attraverso due linee .... 186
Anello con alimentazione da una sola linea .................................. 199
Protezione con relè distanziometrici .............................................. 199
Anello chiuso con più alimentazioni ............................................... 202
Sistema elettrico con diversi anelli interconnessi ......................... 202
Protezione contro i guasti verso terra ................................................. 204
Circuito di protezione di una linea di distribuzione radiale ........... 205
Circuiti di subtrasmissione (radiali o ad anello) ............................ 206
Uso di relè distanziometrici ............................................................ 208
CAPITOLO 11 – PROVE SUI RELÈ
Prove presso il costruttore ................................................................... 209
Prove in officina .................................................................................... 210
La sala prove del costruttore ............................................................... 211
Prove più complesse ............................................................................ 212
Condizioni ambientali ..................................................................... 213
Sollecitazini impulsive ..................................................................... 213
Interferenze delle onde ad alta frequenza .................................... 213
Urti, vibrazioni e manovre meccaniche ......................................... 214
La messa in servizio ............................................................................. 214
Prove d’isolamento dei circuiti ausiliari ............................................... 215
Prove sui trasformatori di corrente ...................................................... 216
Controllo delle polarità .................................................................... 216
Controllo del rapporto ..................................................................... 217
Rilievo della curva di magnetizzazione ......................................... 217
Prove sui trasformatori di tensione ..................................................... 219
Prove con iniezione secondaria di corrente e di tensione ................. 219
Iniezione secondaria di corrente .................................................... 220
Iniezione secondaria di tensione ................................................... 222
Prova dei relè di corrente ............................................................... 223
Iniezione primaria ................................................................................. 223
Prova della polarità dei TA in uno scomparto di linea .................. 224
Controllo dei relè di massima corrente e di corrente di terra ....... 225
Verifica delle protezione differenziali ............................................. 227
Prova dei relè di sequenza negativa ............................................. 231
Prove e manutenzione dei relè di protezione ..................................... 232
Prove di accettazione e prove di messa in servizio ..................... 233
Prove di manutenzione e di funzionalità ....................................... 234
Manutenzione a richiesta ............................................................... 235
Accorgimenti di progetto, che aiutano l’intervento di manutenzione
................................................................................................ 236