CCoorrssoo ddii ffoorrmmaazziioonnee ssuuggllii iimmppiiaannttii eelleettttrriicciiCCoorrssoo ddii ffoorrmmaazziioonnee ssuuggllii iimmppiiaannttii eelleettttrriiccii

aa ccuurraa ddii AAnnddrreeaa GGuulliinneellllii

news

40 n°10 Ottobre 2007

I calcoli di tenuta termica alle sovra-correnti, trattate nella lezione prece-dente costituiscono delle verifiche fi-nali,ai fini della sicurezza,che posso-no imporre il riesame dei criteri diprogettazione strettamente tecnici,adottati a monte, che sono la sceltadella conduttura in funzione:l dell’ambiente

(sollecitazioni derivanti dalle influenze esterne);

l della tensione nominale (condizioni di servizio);

l della portata;l della caduta di tensione.

77..11 IIddeennttiiffiiccaazziioonnee ddeeii ccaavviiI cavi devono essere contrassegnatiin modo che si possa identificare ilcostruttore mediante un filo distin-tivo ovvero una stampigliatura delnome dello stesso sulla guaina osull’isolante di almeno un conduttore.Devono essere altresì apposti i mar-chi IMQ o HAR.I conduttori di neutro o di punto me-diano devono essere identificati dalcolore blu per tutta la loro lunghezza,mentre quelli di protezione devonoessere identificati dalla combinazio-ne bicolore giallo/verde (questacombinazione non deve essere usataper altri scopi), per tutta la loro lun-ghezza. I conduttori PEN, quando sonoisolati, devono essere contrassegnatisecondo uno dei seguenti metodi:- giallo/verde su tutta la loro lun-ghezza con, in aggiunta, fascetteblu alle estremità;- blu su tutta la loro lunghezza con,in aggiunta, fascette giallo/verdealle estremità.L’identificazione dei conduttori isola-ti nei cavi rigidi e flessibili aventi da2 a 5 conduttori deve essere confor-me alla Tabella riportata in AllegatoA alla norma CEI 64-8/5. Per i caviaventi più di 5 conduttori identificatidai numeri, il conduttore di protezio-ne o il conduttore di neutro devonoessere marcati rispettivamente gial-lo/verde e blu, a ciascuna estremità.È raccomandato di identificare i con-duttori di fase per tutta la loro lun-ghezza con i colori marrone o nero ogrigio. È permesso l’uso di uno diquesti colori per tutti i conduttori difase di un circuito (art.514.3.7 normaCEI 64-8/5). I cavi unipolari nel casodi grandi sezioni, superiori a 16 mm2,possono essere usati come:- conduttore di protezione se presen-te una marcatura giallo/verde a cia-scuna estremità;- conduttore PEN se presente unamarcatura giallo/verde e una marca-tura blu a ciascuna estremità;- conduttore di neutro se è fornita unamarcatura blu a ciascuna estremità.

77..22 DDeessiiggnnaazziioonnee ddeeii ccaavviiI cavi sono identificati dal punto divista elettrico, fisico e della confi-gurazione con dei codici alfanume-rici che ne forniscono una descri-zione abbreviata. Per i cavi armo-nizzati o i tipi nazionali riconosciutidal CENELEC, con tensione nomi-nale fino a 450/750 V compresi, ladesignazione è stabilita dal CENELin sede di armonizzazione ed i rela-tivi criteri sono contenuti nellanorma CEI 20-271 - Cavi per ener-gia e per segnalamento. Sistema didesignazione (Tab. 7.2.1).Per i cavi non armonizzati, inclusi icavi nazionali riconosciuti i criteri didesignazione sono invece riportatinella tabella CEI-UNEL 350112 - Caviper energia e segnalamento. Sigle didesignazione. Esse rappresentano levarie parti componenti del cavo pro-cedendo dall’interno (conduttore)verso l’esterno (guaina):a) numero, sez ione nominale eparticolarità dei conduttori;b) natura e grado di flessibilità dei conduttori;c) natura e qualità dell’isolante;d) conduttori concentrici e schermisui cavi unipolari o sulle singoleanime dei cavi multipolari;e) rivestimenti protettivi sui caviunipolari o sulle singole anime deicavi multipolari;f) composizione e forme dei cavi;g) conduttori concentrici e schermidei cavi multipolari;h) rivestimenti protettivi sull’insiemedelle anime dei cavi multipolari;i) eventuali organi particolari;j) tensioni nominali verso terra e con-catenata precedute da un trattino;k) precisazioni complementari eventua-li dopo l’apposizione di un asterisco.Va tenuto presente che un medesimosimbolo può avere significati diversia seconda della collocazione (posto)che esso occupa nella sigla.

77..33 SScceellttaa ddeeii ccaavvii iinn rreellaazziioonneeaallll’’aammbbiieennttee33

In relazione alla possibilità chepossa propagarsi un incendio i cavisi distinguono in:l cavi senza particolari requisiti;l cavi non propaganti la fiamma; do-ve appunto la fiamma si spegnequando si allontana la sorgente dicalore, se il cavo è esposto singolar-mente e non in fascio (tali sono adesempio i cavi tipo N07V-K rispon-denti alla norma CEI EN50265-1);l cavi non propaganti l’incendio;in quanto autoestinguenti anchese installati a fascio e con percorsover t ica le conformi a l la normaCEI EN 5026;l cavi resistenti al fuoco rispondentialle norme CEI 20-36/4-0 (EN50200)

o CEI 20-36/5-0 (EN 50362); normeche verificano la capacità di un cavodi assicurare il funzionamento perun determinato tempo durante edopo l’incendio.In relazione al luogo, al tipo di posa ealla tensione nominale d’isolamento,i cavi si distinguono in quelli utilizzati:l all’interno degli edifici e ancheall’esterno se non sono interrati (siusano generalmente i cavi, con osenza guaina, del t ipo H07V-K,N07V-K e FROR 450/750);l per la posa interrata dove devonoessere utilizzati solamente cavi munitidi guaina con tensione nominale d’iso-lamento uguale o superiore a 0,6/1 kV;l nei cantieri edili, per i quali la cosìdetta posa mobile richiede l’impiegodi cavi resistenti all’acqua e all’a-brasione, generalmente con isola-mento in EPR.Nelle reti e negli impianti MT e AT èormai generalizzato l’utilizzo di cavi,a campo radiale, con isolamentosolido estruso in HEPR (gomma eti-lenpropilenica alto modulo) o inXLPE (polietilene reticolato) rispet-tivamente unipolari avvolti ad elicavisibile oppure disposti in piano oa trifoglio.

77..44 DDeetteerrmmiinnaazziioonnee ddeell llaappoorrttaattaa ddeeii ccaavvii ((ttrraassppoorrttaabbiilliittààaall lliimmiittee tteerrmmiiccoo))Nota la corrente d’impiego IB si trattadi individuare il cavo con un valoredi IZ appena superiore per soddisfarele due condizioni imposte per laprotezione contro i sovraccarichi.

La portata IZ effettiva di un cavo di-pende dal suo regime di funziona-mento (permanente, ciclico o transi-torio), dalle sue condizioni di instal-lazione (temperatura ambiente, mo-dalità di posa, ecc.), dal numero deicavi e dal loro raggruppamento do-vendosi tener conto che il suo riscal-damento dipende anche da quellocausato dalle correnti circolanti ne-gli altri cavi adiacenti.La portata dei cavi in regime per-manente si calcola con i criteri ana-litici contenuti nella norma CEI 20-214, ma all’atto pratico si utilizzanole tabelle CEI UNEL.In particolare, per i cavi con ten-sione non superiore a 1000 volt inc.a. e 1500 in c.c, descritti nellaparte 5 della norma CEI 64-85, siutilizzano le tabelle:l CEI UNEL 35024/1 cavi in ramecon isolamento elastomerico o ter-moplastico, posati in aria;l CEI UNEL 35024/2 cavi in rame conisolamento minerale, posati in aria;l CEI UNEL 35026 cavi in rameper posa interrata6.Per i cavi di sistemi elettrici con ten-sione superiore a 1 kV le portate so-no invece indicate nelle tabelle:l CEI UNEL 35027-82 per i cavi conisolante in carta ovvero elastomericoo termoplastico;l CEI UNEL 35028/1∏35028/3 per icavi appena detti ma per posa in aria;l CEI UNEL 350289/1∏35029/3 pergli stessi cavi in caso di posa interrata.Per i cavi con tensione nominale d’i-solamento superiore a 18/30 kV laportata viene stabilita dai costruttori.

VIII Lezione

DDiimmeennssiioonnaammeennttoo ddeellllee ccoonndduuttttuurreeDDiimmeennssiioonnaammeennttoo ddeellllee ccoonndduuttttuurree

1 Vedasi anche la:Variante V1, che aggiunge l'Appendice A in seguito a decisioni concordate in am-bito europeo e la Variante V2 che presenta modifiche al campo di applicazione e alle tabelle 1a, 2d,2f e 4 della norma base.2 Vedasi anche la Variante V1 6756: 2002-12.3 Vedasi anche: la norma CEI 20-40 - 01/10/1998 - fasc.n.4831 che fornisce indicazioni a riguardo del-l'utilizzo dei cavi di bassa tensione sulla base delle condizioni di installazione (sollecitazioni meccani-che,ambientali e di posa), la Variante V1 - 01/09/2004 - fasc.n.7402 che aggiunge alla guida base l'ar-ticolo E. 4.4.7 riguardante la posa dei cavi interrata e la Variante V2 - 01/09/2004 – n. 7403 che riportamodifiche e aggiunte ad alcune tabelle indicanti l'uso dei cavi, rispetto a quelle della norma base.

4 Norma CEI 20-21. - Calcolo delle portate dei cavi elettrici. Elaborata sulla base della Pubblica-zione IEC 287 (1982), riguarda la portata dei cavi elettrici in regime permanente (fattore di cari-co 100%) e si applica ai cavi considerati in particolare dalle Norme del CT 20 del CEI destinatialla trasmissione e distribuzione di energia elettrica.5 La portata dei cavi utilizzati nelle linee di distribuzione pubblica dell’energia elettrica in bassa ten-sione sono stabilite nelle relative norme di prodotto o d’intesa fra costruttore e cliente in sede di spe-cifica tecnica di costruzione.6 La portata dei cavi con conduttori in alluminio si ottiene moltiplicando per 0,78 la portata deicavi in rame.

Tab. 7.2.1 Designazione dei cavi armonizzati secondo la norma CEI 20-27.

42 n° 10 Ottobre 2007

Andiamo ora ad esaminare le moda-lità di determinazione della portatadi un cavo nei casi di posa in aria edi posa interrata. La posa di cavi inaria a fascio può essere (a titoloesemplificativo e non esaustivo – ve-dasi norma CEI 64-8/5,Tab.52 C):en-tro canale (fig. 7.4 a)), entro tubazio-ne (fig. 7.4 b)), su passerella perfora-ta (fig. 7.4 c)), ecc. L’applicazionedelle tabelle I e II della norma CEIUNEL 35024/1 per determinare laportata di un cavo richiede la cono-scenza, una volta individuata la se-zione, dei seguenti elementi:I tipo d’isolamento;II tipo di posa;III temperatura ambiente;IV numero di conduttori caricati,

cioè percorsi da corrente (n.2 nei circuiti monofase, n. 3 nei circuiti trifase equilibrati);

V numero di circuiti assiemati.

Le tabelle forniscono:l Io portata di un singolo circuito

alla temperatura ambientedi 30° C, in funzione del tipo di posa e del tipo di cavo;

l K1 fattore di correzione per temperatura ambiente diversada 30 °C (vedi punto III);

l K2 fattore di correzione per caviinstallati in fascio o a strato, per te-ner conto del fenomeno fisico delmutuo riscaldamento; il suo valorediminuisce con l’aumentare del nu-mero di circuiti e quindi del numerodi conduttori caricati (vedi punto V);questo coefficiente è valido a condi-zione che nel fascio i cavi siano dellastessa sezione, diversamente occor-re utilizzare, in luogo di K2, un fattorecorrettivo dato da: F =1/CD dove nrappresenta il numero dei circuiti.

Conseguentemente la portata effetti-va del cavo è data da (art. 2.1):

IZ = Io K1K2

Quando invece si tratta della moda-lità posa interratala (CEI UNEL35026) la determinazione della portataè espressa dalla seguente relazione:

IZ = Io K1K2 K3K4

Con il seguente significato dei fattoricorrettivi utilizzati per:

l K1 temperature del terreno diverse da 20 °C, suddivise per isolamento in PVC e in EPR;

l K2 tener conto di più circuiti installati sullo stesso piano;

l K3 profondità d’interramento diversa da 0,5 m;

l K4 resistività termica del terreno diversa da1,5.

77..55 LLaa ccaadduuttaa ddii tteennssiioonneeCome abbiamo già avuto occasionedi dire il calcolo della caduta di ten-sione rappresenta una dei passaggiobbligatori del progetto di una con-duttura, anche quando è solamenteraccomandato dalle norme7, perchèconsente un’ottimizzazione della se-zione e quindi, in ultima analisi, unaverifica sotto l’aspetto economico.In generale una linea elettrica, alimen-tata a frequenza industriale, 50 Hz, èrappresentabile in via approssimatada un circuito costituito dalle se-guenti grandezze o costanti elettri-che concentrate:l resistenza dei conduttori, R = rlcon r in h/km e l lunghezza in kmdella linea;l reattanza induttiva della linea (chetiene conto dell’effetto di auto e mu-tua induzione fra i conduttori), X = xlcon x in h/km e l lunghezza in kmdella linea;l suscettanza, B che tiene conto del-la capacità fra i conduttori;l conduttanza, G fra i conduttori.Nelle linee con tensione nominale fi-no a 60 kV circa si tiene conto sola-mente dei così detti parametri longi-tudinali, R e X, trascurando anchel’impedenza interna del sistema dialimentazione. Con riferimento allafig. 7.5.1 indichiamo con:l Up tensione concatenata in parten-za della linea (tensione nominale U);l Ua tensione concatenata all’arrivo della

linea dove è collegato il carico alimentato;l Uop tensione stellata in partenzadella linea;l Uoa tensione stellata all’arrivo del-la linea dove è collegato il carico ali-mentato;l P carico trifase alimentato dalla li-nea caratterizzato da un valore dicosϕ tale per cui la corrente equili-brata di linea, che determina la ca-duta di tensione, vale:

Indichiamo la caduta di tensione co-me la differenza fra tensione in arri-vo sul carico P e la tensione in par-tenza dalla sorgente di alimentazio-ne. Tenendo conto che si tratta divettori è:

Dove costituisce l’impedenza di li-nea esprimibile con:

La (2 rappresenta la caduta di ten-sione riferita alla tensione stellata (difase) di una linea trifase percorsa dacorrenti di fase equilibrate (correntedi neutro zero). Nel caso di una lineamonofase deve essere sommata lacorrispondente caduta di tensionesul conduttore di neutro.La caduta ditensione trifase, ossia riferita allatensione concatenata, tenuto presen-te la relazione sussistente con la ten-sione stellata, diventa:

Riferita in termini percentuali allatensione nominale la (3 diventa:

Allo scopo di evitare le complicazio-ni legate al calcolo del valore assolu-to e dell’argomento dell’impedenzadi linea con le espressioni (3, gene-ralmente si procede ad alcune ap-prossimazioni che danno origine allacosì detta formula della caduta ditensione industriale. Nel diagrammavettoriale di fig.7.5.2 è rappresentatoin modo rigoroso il vettore caduta ditensione in valore as-soluto e argomento.La caduta di tensione industriale èintesa come la differenza aritmeticafra la tensione in partenza e all’arri-vo della linea.Essa si ottiene ruotando il vettore Upsu Ua che equivale a considerarenullo l’angolo β. Trascurando poi ilsegmento CC’si può scrivere:

∆U =Up-Ua = AC’≈ AC = AB + BC =

AB + HH’ e che: AB =CD RI cosϕ e

HH’= CD XI senϕ

Da cui , tenendo conto del la (1,esprimendo la lunghezza della li-nea e le costanti specifiche unitariedella resistenza, r, e della reattanza,x, si ottiene l’espressione di largoimpiego della caduta di tensione:

 

∆U 3ZI=

Z

7 Ricordiamo che per gli impianti utilizzatori di BT, la norma CEI 64-8/5, art. 525, raccomanda chela caduta tensione, in assenza di diversa indicazione del committente, fra l’origine dell’impianto(misuratore dell’energia elettrica da parte del distributore) e un punto qualsiasi di esso, non su-peri il 4% della tensione nominale. Negli impianti della distribuzione pubblica di BT il valore no-minale della tensione di fornitura dell’energia e quindi dell’eventuale scostamento in più o in me-no è stabilito per legge.Secondo quanto stabilito dalla legge 8 marzo 1949 n. 105, tuttora in vigo-re, la tensione di fornitura in bassa tensione deve essere di 220/380 volt ± 10 %. Questo quindi èil valore ancora riportato sui contratti di somministrazione dell’energia elettrica che sono stipu-lati fra i distributori del servizio elettrico e i loro clienti. Per altro la norma CEI EN 50160 “Carat-teristiche della tensione fornita dalle reti pubbliche di distribuzione dell’energia elettrica” ha uni-ficato, a far data dal maggio 1995, il livello di 230/400 volt con tolleranza ± 10%. Tale norma però,in armonia con la norma CEI 8-6, stabiliva che fino all’anno 2003 il valore di tensione nominalepoteva differire dagli appena detti valori nella misura di: +6% e -10%.

Con la Variante V1, del 01- 01- 2005 (fasc. 7515), che recepisce un Corrigendum CENELEC del2002, il periodo di transizione per modificare le tensioni nominali degli attuali sistemi a 220/380V e a 240/415 V a 230/400 V, indicato nella Norma base fino al 2003, viene esteso fino al 2008. Inogni caso, per ottemperare ad un tempo a quanto previsto dalle norme CEI e dalla legislazione vi-gente, la tensione fase-neutro fornita ai clienti deve essere compresa fra un valore massimo di242 volt (220+10%) e un valore minimo di 207 volt (230–10%). La citata norma CEI 50160 stabili-sce anche per quanto riguarda la tensione nominale delle forniture di energia elettrica in MT chelo scostamento sia contenuto entro il valore del ±10%. In ogni caso al di là delle norme il rispet-to del valore nominale della tensione di alimentazione ai clienti da parte del distributore costitui-sce un obbligo stabilito nel contratto di somministrazione della fornitura dell’energia elettrica. Unvalore di tensione insufficiente ovvero eccessivamente elevato è considerato alla stregua dellavendita di un prodotto (merce) difettoso quindi inutilizzabile in quanto non consente un correttofunzionamento degli apparecchi utilizzatori.

Fig. 7.4. Posa in aria secondo CEI UNEL 35024/1.

Fig. 7.5.1 Determinazione della caduta di tensione

 

IP

3Ucos=

ϕ

 

∆U U U 3ZIp a= − =

 

∆UU

% 1003ZIU

=

 

∆U U U ZIo op oa= − =

22 XRZ +=

(1

(4

(5

(2

(3

3

3

ovvero: jXRZ +=

n

news

43n° 10 Ottobre 2007

9 Passando da una distribuzione 125/220 V a 220/380 V, a parità di lunghezza e con la mede-sima caduta di tensione percentuale, ricavando P dalla (6 si evince che la linea trasporta unapotenza tre volte maggiore essendo il rapporto fra le tensioni concatenate pari a CDvolte.

10 Allegata anche alla ed. III della norma CEI 11-17.11 Un esempio: l = 80 m, I = 5A- cosϕ = 0,8, linea trifase con cavi unipolari tipo FG7OR 0,6/I kVdella sezione di 1,5 mmq. Sulla tabella CEI UNEL citata si legge: σ= 20,7 mV/Am; per cui è:

Ridurre il consumo di energia?

Nuovo

©20

07 F

luke

Cor

pora

tion.

Tutti

i di

ritti

riser

vati.

Fluke. Keeping your world up and running.

Richiedete una demo o ilDVD Power Quality GRATIS su:

www.fluke.it o

�039.28973.1

Analizzando il vostro consumo di energia con il Fluke 1735 potrete risparmiare.

Il Fluke 1735 vi permette di conoscere il vostro consumo di energia fornendovi dettagliate informazioni che vi consentiranno di gestirenel modo più efficente i vostri consumi. In questo modo potrete recuperare l’investimento per il Fluke 1735 in poco tempo.

Il Fluke 1735 è il migliore strumento per l’analisi dei carichi elettrici(kW,kVA, kVAR e kWh) sia su sistemi monofase che trifase.È inoltre in grado di registrare eventi come armoniche, buchi,sovratensioni e determinare la qualità dell’energia al punto di allacciamento.

1735 A5 f.to 265x186mm g 5-09-2007 13:18 Pagina 1

Analizzando la (6 si può dire che:l la caduta di tensione dipende oltreche dalle caratteristiche della lineaanche dal fattore di potenza del cari-

co, al punto che per un determinatovalore di cosϕ in anticipo8 la cadutadi tensione si annulla nel senso chetensione all’arrivo è in valore assolu-

to uguale a quella in partenza;l a parità di caduta di tensione per-centuale la potenza trasportata(trasportabilità compatibile con lacaduta di tensione) dalla linea variacon l’inverso del quadrato dellatensione9.Nella pratica della progettazione de-gli impianti utilizzatori di BT per ilcalcolo della caduta di tensione ci siavvale della tabella CEI UNEL 35023-7010 che fornisce il valore della ca-duta specifica in mV, in funzione del-la sezione, della tipologia del cavo,del valore del fattore di potenza, perun ampère di carico, derivato al ter-mine di una linea lunga un metro.

Dove è11:∆U caduta di tensione in volt;σ caduta di tensione specifica,

, in mV/Am

(tab. CEI UNEL 35023-70);I corrente di carico in A;l lunghezza della linea in metri.

In proposito nell’Allegato D dellanorma CEI 64-8/6 è riportato un dia-gramma, da utilizzare in sede di veri-fica della lunghezza massima di unalinea, di una determinata sezione,compatibile con il valore di caduta ditensione massimo raccomandatodalla norma stessa.

fine della VIII e ultima lezione

Segnare codice 495

 

∆UU

% 100 3I rcos xsen 100PU

r xtg2= +( ) = +( )llϕ ϕ ϕ

 

∆UI

1000= σ l

( )ϕϕ xsenrcos3 +

(6 (7

3

Fig. 7.5.2 Diagramma vettoriale della caduta di tensione.

Per ricevere

le puntate precedenti contatta

il n° 02/29412353 oppure

visita il sito www.maestri.it

8,28V10005x80

20,7ÄU == ∆U

U

xr

arctg−=ϕ 8 Perchè sia nulla la (6 deve essere: