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CEI COMITATO ELETTROTECNICO ITALIANO

AEIT FEDERAZIONE ITALIANA DI ELETTROTECNICA, ELETTRONICA, AUTOMAZIONE, INFORMATICA E TELECOMUNICAZIONI CNR CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE

PRO

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N O R M A I T A L I A N A C E I

Progetto Data Scadenza Inchiesta

C. 998 30-09-2008

Data Pubblicazione

2008-…

Classificazione

20-…

Titolo

Guida all’uso e all’installazione dei cavi elettrici e degli accessori di MT

Title

CAVI E APPARECCHIATURE PER DISTRIBUZIONE

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Si attira l’attenzione sul fatto che il presente testo non è definitivo poiché attualmente sottoposto ad inchiesta pubblica e come tale può subire modifiche, anche sostanziali

Progetto C. 998:2008-07 – Scad. 30-09-2008

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Guida all’uso e all’installazione

dei cavi elettrici e degli accessori di MT

PREMESSA

Il presente Progetto è stato elaborato con lo scopo di informare gli utilizzatori circa le proprietà e le condizioni limite, di utilizzo e di installazione dei cavi elettrici e degli accessori di MT, evitandone un uso improprio. La Guida fornisce indicazioni ai costruttori di apparecchiature, agli installatori ed agli utilizzatori finali circa le proprietà dei cavi elettrici e degli accessori di media tensione, e indica le limitazioni considerate necessarie per assicurare la salvaguardia delle persone, degli edifici e dei beni.

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Guida all’uso e all’installazione dei cavi elettrici e degli accessori di MT .................1 1 Introduzione ...................................................................................................................3 2 Oggetto ..........................................................................................................................3 3 Riferimenti normativi .......................................................................................................3 4 Definizioni ......................................................................................................................4

4.1 Definizioni relative ai cavi .........................................................................................4 4.2 Definizioni relative agli accessori ..............................................................................4 4.3 Definizioni relative al sistema elettrico ......................................................................5 4.4 Sistema di designazione...........................................................................................7

5 Indicazioni costruttive e funzionali...................................................................................8 5.1 Cavi .........................................................................................................................8 5.2 Accessori ...............................................................................................................11

5.2.1 Giunzioni .................................................................................................12 5.2.2 Terminali .................................................................................................14

6 Requisiti di sicurezza....................................................................................................17 6.1 Requisiti fondamentali (pericolo per le persone)......................................................17 6.2 Requisiti generali ...................................................................................................18

7 Condizioni limite ...........................................................................................................19 7.1 Tensione................................................................................................................19 7.2 Corrente ................................................................................................................19 7.3 Effetti termici..........................................................................................................20

8 Installazione dei cavi di media tensione ........................................................................21 8.1 Descrizione delle operazioni necessarie per l’installazione di un cavo .....................21

8.1.1 Ispezione del tracciato .............................................................................21 8.1.2 Analisi del suolo.......................................................................................21 8.1.3 Scavo della trincea...................................................................................21 8.1.4 Posa del cavo ..........................................................................................22 8.1.5 Riempimento della trincea ........................................................................24

8.2 Attrezzature di posa ...............................................................................................24 8.2.1 Posa con testa di tiro ...............................................................................25 8.2.2 Posa con calza di tiro ...............................................................................25 8.2.3 Argano con trasmissione idraulica ............................................................26 8.2.4 Cavalletto alzabobine...............................................................................26 8.2.5 Giunto a snodo ........................................................................................26 8.2.6 Rullo posacavi .........................................................................................27

8.3 Prove dopo posa ....................................................................................................28 9 Stoccaggio, movimentazione e trasporto .......................................................................29

9.1 Stoccaggio .............................................................................................................29 9.2 Movimentazione e Trasporto...................................................................................30

APPENDICE .......................................................................................................................32 ESEMPIO DI CALCOLO E PROGETTAZIONE DI UNA LINEA IN CAVO DI

MEDIA TENSIONE.....................................................................................................32

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1 Introduzione La presente Guida ha lo scopo di informare gli utilizzatori circa le proprietà e le condizioni limite, di utilizzo e di installazione dei cavi elettrici e degli accessori di MT, evitandone un uso improprio. La Guida fornisce indicazioni ai costruttori di apparecchiature, agli installatori ed agli utilizzatori finali circa le proprietà dei cavi elettrici e degli accessori di media tensione, e indica le limitazioni considerate necessarie per assicurare la salvaguardia delle persone, degli edifici e dei beni. Le informazioni sono fornite come valori limite e illustrate da esempi, che non possono essere esaustivi ma tuttavia indicano le modalità per poter ottenere la sicurezza. Nei casi specifici in cui non vengono fornite indicazioni, e queste non si possono dedurre dalle informazioni generali date, si rimanda alle Norme di riferimento, al Comitato Tecnico 20 e alle raccomandazioni dei Costruttori. Nell’Appendice è inoltre riportato un esempio di progettazione di una linea in cavo. 2 Oggetto Il presente fascicolo costituisce una guida per l’utilizzo e l’installazione, in condizioni di sicurezza, dei cavi elettrici e dei loro accessori aventi una tensione nominale concatenata di esercizio superiore ad 1 kV e fino a 30 kV (Umax = 36 kV). Cavi ed accessori devono essere impiegati solo entro i limiti forniti e nel modo descritto nella presente Guida e nella Norma CEI 11-17. La presente Guida deve essere letta congiuntamente alle altre Norme CEI relative a tipi particolari di apparecchiatura o particolari condizioni di installazione. La presente Guida non si applica ai cavi per applicazioni speciali quali, per esempio quelli per miniere, per impianti nucleari, per uso navale o sottomarino né a quelli ferroviari. I requisiti di legge hanno valore preminente rispetto alle indicazioni date nella presente Guida. 3 Riferimenti normativi La presente Guida include, tramite riferimenti datati e non datati, disposizioni provenienti da altre Pubblicazioni. Questi riferimenti normativi sono citati, in punti appropriati del testo e le relative Pubblicazioni sono elencate qui di seguito. In caso di riferimenti datati, le loro successive modifiche o revisioni si applicano alla presente Guida solo quando vengono in essa incluse mediante una modifica o revisione. In caso di riferimenti non datati, si applica l’ultima edizione della relativa Pubblicazione indicata. Norme CEI - CEI 11-1: “Impianti elettrici con tensione superiore a 1 kV in corrente alternata” - CEI 11-17: “Impianti di produzione, trasmissione e distribuzione pubblica di energia elettrica. Linee in cavo” - CEI 20-13: “Cavi con isolamento in gomma per tensioni nominali da 1 kV a 30 kV” - CEI 20-21 Serie: “Calcolo delle portate dei cavi elettrici” - CEI 20-29: “Conduttori per cavi isolati” - CEI 20-50: “Cavi elettrici. Metodi di prova supplementari” - CEI 20-56: “Cavi da distribuzione con isolamento estruso per tensioni nominali da 3,6/6 kV fino a 20,8/36

(42) kV inclusi”. Parti: o P7 Sezione I o P8 Sezione I o P9 Sezione I-1 o P9 Sezione I-2

- CEI 20-61: “Metodi di prova degli accessori per cavi di energia con tensione nominale da 6 kV (Um = 7,2 kV) a 36 kV (Um = 42 kV)”

- CEI 20-62: “Requisiti di prova degli accessori per cavi di energia con tensione nominale da 3,6/6 (7,2 kV) a 20,8/36 (42 kV).

o Parte 1 – Cavi con isolamento estruso o Parte 2 – Cavi isolati con carta impregnata”

- CEI 20-68: “Cavi con isolamento estruso a spessore ridotto, isolati con XLPE sotto guaina termoplastica aventi caratteristiche di resistenza all’urto. Cavi con tensione nominale 12/20 kV.”

- CEI UNEL 00721: “Colori di guaina dei cavi elettrici” - CEI UNEL 35011: “Cavi per energia e segnalamento. Sigle di designazione” - CEI UNEL 35027: “Cavi di energia per tensione nominale U superiore ad 1kV con isolante di carta

impregnata o elastomerico o termoplastico - Portate di corrente in regime permanente – Generalità per la posa in aria ed interrata”

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4 Definizioni Il significato ed il senso dei termini usati nella presente Guida, è quello definito nelle Norme citate al punto precedente (oltre che nella IEC 60502-2), salvo diversa indicazione.

4.1 Definizioni relative ai cavi - Cavo: denominazione generica usata per indicare un conduttore uniformemente isolato o un insieme di

conduttori uniformemente isolati e riuniti, generalmente provvisto di uno o più rivestimenti protettivi e caratterizzato da un grande sviluppo in lunghezza.

- Conduttore (di un cavo): un filo o una corda di metallo, generalmente in rame o alluminio, destinato a condurre la corrente elettrica, la cui sezione nominale è identificata dalla corrispondente resistenza elettrica indicata nelle norme di riferimento.

- Strato semiconduttore interno: sottile rivestimento di materiale estruso semiconduttore applicato sul conduttore e ben aderente alla superficie interna dell’isolante.

- Isolante (di un’anima o di un cavo): un involucro di materiale dielettrico destinato a sopportare la tensione elettrica.

- Strato semiconduttore esterno: sottile rivestimento di materiale estruso semiconduttore applicato sull’isolamento ed aderente alla superficie esterna dell’isolante.

- Anima (di un cavo): un conduttore con relativo isolante, in quanto parte costituente di un cavo. - Schermo metallico: lo schermo metallico può essere costituito da nastri, fili, guaine metalliche, o da una

loro combinazione. - Armatura: rivestimento metallico costituente una struttura regolare e uniforme, senza eccessivi interstizi o

accavallamenti, avente la funzione principale di protezione meccanica. - Guaina (di un cavo): rivestimento protettivo avente funzione di protezione meccanica ed anticorrosiva. - Cavo unipolare: cavo, come da precedente definizione, costituito da un unico conduttore. - Cavo tripolare: cavo costituito da tre conduttori isolati, riuniti e sotto un’unica guaina di protezione esterna. - Cavo ad elica visibile: cavo costituito dalla riunione ad elica visibile, con passo opportuno, di cavi unipolari

singolarmente provvisti delle proprie guaine protettive.

4.2 Definizioni relative agli accessori - Giunzione: accessorio che consente di connettere i conduttori di due o più cavi, ripristinandone l’isolamento,

la continuità elettrica degli eventuali schermi o guaine metallici e la protezione dagli agenti esterni. - Giunto di transizione: giunto, diritto o di derivazione, che realizza una connessione tra cavi aventi tipi

diversi di isolanti. - Giunto a campo radiale: giunto le cui anime individuali sono schermate lungo il giunto. - Giunto a campo non radiale: giunto che non contiene schermi individuali delle anime. - Muffola: elemento componente metallico saldato alla guaina metallica del cavo, atto a contenere il

connettore o i connettori della giunzione e la miscela isolante, in modo da garantire l’ermeticità della giunzione.

- Connettore: dispositivo metallico per connettere insieme i conduttori di un cavo. - Capocorda: elemento componente della terminazione, per mezzo del quale si realizza la connessione tra i

conduttori del cavo e un altro elemento del sistema elettrico. - Terminazione: accessorio che realizza l’unione di un cavo ad un altro elemento di un sistema elettrico; esso

chiude l’estremità del cavo e provvede al passaggio del o dei conduttori dall’isolante del cavo ad un altro mezzo isolante che generalmente è l’aria, nonché al collegamento elettrico – per messa a terra o per altro scopo – degli eventuali schermi o guaine metallici.

- Terminazione per interno: terminazione adatta per l’esercizio in luogo protetto dalle intemperie. - Terminazione per esterno: terminazione adatta per l’esercizio in luogo esposto alle intemperie. - Terminazione sconnettibile: terminale completamente isolato che consente la connessione e la sconnessione

di un cavo ad un’altra apparecchiatura. - Isolatore (della terminazione): elemento componente che assicura l’isolamento esterno del conduttore o dei

conduttori rispetto al corpo della terminazione. - Linea di fuga: è la più corta distanza sulla superficie di un isolatore tra due parti conduttive, tipicamente tra

il punto in tensione e la massa. - Elemento di controllo del campo elettrico: elemento componente, costituito da materiale conduttore

raccordato ed elettricamente connesso allo strato semiconduttore esterno del cavo, allo scopo di controllare il gradiente elettrico.

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4.3 Definizioni relative al sistema elettrico - Tensione nominale (di un sistema): valore arrotondato appropriato della tensione utilizzata per denominare

od identificare un sistema. - Tensioni di designazione di un cavo. Ogni cavo è caratterizzato dalle seguenti tensioni:

o Uo è la tensione nominale di isolamento a frequenza industriale, in kV efficaci, tra un conduttore isolato qualsiasi e la terra;

o U è la tensione nominale di isolamento a frequenza industriale, in kV efficaci, tra due conduttori isolati qualsiasi nel cavo;

o Um tensione massima concatenata che può verificarsi nel sistema alla frequenza di esercizio tra due conduttori di fasi diverse

o Up tensione di tenuta ad impulso atmosferico, in kV di cresta

Nota: La tensione può raggiungere il valore Um in qualunque momento e in qualunque punto del sistema in condizioni regolari di esercizio, non tenendo conto di variazioni temporanee della tensione come, ad esempio, quelle dovute a guasti o a bruschi distacchi di carichi importanti. Di conseguenza Um è la tensione massima di utilizzo del cavo.

I valori Uo/U (Um) dei cavi considerati nella presente Guida sono elencati nella successiva tabella 1.

- Impianto elettrico: complesso di componenti elettrici, anche a tensioni nominali di esercizio diverse, destinato ad una determinata funzione.

- Sistema elettrico: parte di impianto elettrico costituita dal complesso dei componenti elettrici aventi una determinata tensione nominale (di esercizio).

- Conduttore di terra: conduttore che collega una parte dell’impianto che deve essere messo a terra ad un dispersore o che collega tra loro più dispersori, ubicato al di fuori del terreno od interrato nel terreno e da esso isolato.

- Sovratensione transitoria: breve sovratensione, della durata dell’ordine dei microsecondi, oscillatoria o non, in genere fortemente smorzata.

- Sovracorrente: corrente di valore superiore alla portata in regime permanente. - Corrente di sovraccarico: sovracorrente che si verifica in un circuito elettricamente sano. - Corrente di cortocircuito: sovracorrente che si verifica in seguito ad un guasto di impedenza trascurabile fra

due punti fra i quali esiste tensione in condizioni ordinarie di esercizio. Tabella 1: Scelta dei cavi per sistemi fino a 36 kV

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(*) I valori con l’asterisco sono riferiti ai cavi in carta impregnata rispondenti alle Norme CEI 20-1 Nota: I cavi con tensione nominale U minore o uguale a 6 kV possono essere impiegati anche in sistemi elettrici in corrente continua con tensione verso terra non superiore alla tensione U del cavo. In tal caso la guaina esterna sarà di colore giallo in accordo con la tabella CEI UNEL 00721.

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4.4 Sistema di designazione A livello normativo è stato messo a punto un sistema di designazione che attraverso l’utilizzo di un codice alfanumerico consente il riconoscimento univoco del cavo. La Tabella CEI UNEL 35011 identifica la sigla del cavo attraverso simboli che rappresentano le varie parti componenti il cavo procedendo dall’interno verso l’esterno: tipo di conduttore, isolante, schermo, guaina, ecc. La designazione viene completata dal numero e sezioni dei conduttori. Tabella 2: Sistema di designazione italiano in accordo con la Tabella CEI UNEL 350111 Esempi di designazione per

cavi MT

Cavo unipolare 12/20 kV con conduttore di rame sezione 240 mm2, isolante in gomma EPR, schermo metallico a fili di rame e guaina in PVC

RG7H1R 12/20 kV 1x240

Cavo tripolare avvolto ad elica visibile 12/20 kV con conduttore rotondo di alluminio di 95 mm2, isolante in polietilene reticolato, schermo a fili di rame e guaina in PVC

ARE4H1RX 12/20 kV 3x95

Cavo tripolare 8,7/15 kV con conduttore di forma settorale in alluminio di 95 mm2, con isolamento in carta impregnata con miscela migrante, guaina metallica in piombo e guaina esterna in PVC

ASCOLR 8,7/15 kV 3x95

——————— 1 Alcune designazioni fanno riferimento a materiali non più in produzione: ciononostante è stato ritenuto utile

riportarle nell’elenco, a titolo informativo

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5 Indicazioni costruttive e funzionali Si danno, di seguito, le indicazioni costruttive relative ai principali componenti presenti nei cavi e negli accessori di media tensione.

5.1 Cavi La figura 1 riporta, a titolo di esempio, un tipico cavo tripolare ad elica visibile, con l’indicazione dei suoi diversi elementi costituenti, le cui funzioni sono di seguito descritte.

Figura 1

Conduttore (I) E’ costituito da fili di rame ricotto o alluminio o lega di alluminio in accordo alla Norma CEI 20-29 che li suddivide in Classi (1 e 2 per installazioni fisse, e 5 per cavi flessibili) e fornisce la guida ai limiti dimensionali per i conduttori circolari, nonché i valori massimi della resistenza elettrica da garantire per ogni sezione nominale. I conduttori sono solitamente a corda circolare, rigida rotonda e compatta. Isolamento (III) L’isolamento dei cavi è generalmente di tipo estruso ed è costituito da gomma sintetica a base di HEPR di qualità G7 (che ha sostituito la mescola denominata G5) o da una mescola a base di polietilene reticolato E4 (XLPE). Strati semiconduttivi (II e IV) Nei cavi con tensione nominale verso terra (Uo) superiore a 3,6 kV sono (obbligatoriamente) presenti due strati semiconduttori chiamati: - interno posizionato tra conduttore e isolante; - esterno posizionato tra la superficie esterna dell’isolante e lo schermo metallico. In entrambe i casi, tra la parte metallica e l’isolante possono essere presenti dei nastri separatori, anch’essi semiconduttivi (componente V di figura 1). Grazie alla presenza del semiconduttore interno, il campo elettrico sulla superficie (interna) dell’isolante risulta uniforme, evitando così la formazione di zone nelle quali, a causa delle asperità provocate dai fili elementari del conduttore si avrebbero dei pericolosi incrementi localizzati di campo elettrico. Il semiconduttore esterno fornisce una superficie liscia facilitando il contatto elettrico con lo schermo metallico, assicurando così la separazione elettrica tra l’anima del cavo e l’ambiente esterno.

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Gli strati semiconduttivi, chiaramente distinguibili rispetto all’isolante (grazie all’utilizzo di una differente colorazione), sono ben aderenti allo stesso materiale. Mentre il semiconduttore interno è sempre in intimo contatto ed indivisibile dall’isolante, lo strato semiconduttore esterno può essere realizzato di tipologia ‘pelabile a freddo’ allo scopo di facilitarne la rimozione nel corso del montaggio degli accessori. Schermo metallico (VI e VII) Tutti i cavi di MT devono avere uno schermo metallico che può essere individuale su ogni anima o collettivo sulla riunione delle anime dei cavi tripolari. Le funzioni che lo schermo metallico deve assolvere sono: - ricondurre al potenziale di terra la parte esterna del cavo; - confinare il campo elettrico all’interno del cavo; - condurre la corrente ‘capacitiva’; - condurre la corrente di guasto a terra del sistema. Per i cavi MT, la resistenza elettrica in c.c. dello schermo non deve essere superiore a 3,0 Ω/km a 20 °C, che corrisponde a una sezione equivalente dello schermo di circa 6 mm2 (di rame). Gli schermi metallici sono normalmente costituiti da fili o nastri (o da una loro combinazione) ma sono ammesse anche piattine o trecce che devono comunque costituire un involucro regolare (vedi figura 2). Lo schermo metallico può assumere anche la funzione di barriera contro la penetrazione radiale dell’acqua. In alcuni casi, per evitare la propagazione longitudinale dell’acqua al di sotto di questo, viene applicato un nastro semiconduttore igroespandente o dispositivo equivalente. schermo metallico a fili con nastro equalizzatore schermo metallico a nastro guaina metallica in piombo

Figura 2: esempi delle diverse tipologie di schermi metallici Armatura o protezione meccanica In alcuni casi i cavi MT possono richiedere una armatura o protezione meccanica. La Norma CEI 20-13 prescrive che l’armatura possa essere costituita da: - fili o piattine; - doppio nastro; - treccia.

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I fili (inclusi quelli dell’armatura a treccia) e le piattine devono essere in acciaio zincato o, previo accordo fra committente e fornitore, in rame o alluminio o loro leghe. I nastri devono essere in acciaio o, previo accordo fra committente e fornitore, in rame o alluminio o loro leghe. Per le armature dei cavi unipolari non si dovrebbero usare l’acciaio o altri materiali magnetici, salvo che non si tratti di cavi per c.c. o che il loro dimensionamento sia tale, in relazione alla c.a. da trasmettere, da evitarsi il prodursi di un eccessivo riscaldamento o di una eccessiva caduta di tensione. Salvo il caso dell’armatura a treccia, gli elementi componenti le armature devono essere giuntati per saldatura. La Norma, inoltre fornisce le caratteristiche costruttive dei vari tipi di armatura ammissibili e le caratteristiche fisico - chimiche per i diversi materiali interessati. Tra i vantaggi delle armature metalliche sono da menzionare la capacità di resistere meglio nel caso di elevati sforzi di tiro durante la posa, di costituire un aiuto nel vincolare nelle morse cavi posati in verticale, oltre a quello di aiutare a condurre verso terra le correnti di guasto, costituendo un ramo a bassa resistenza elettrica in parallelo rispetto allo schermo metallico. Anche una armatura metallica, se è protetta da una guaina, può essere considerata come schermo (se soddisfa i requisiti specifici degli schermi metallici). Accanto alle armature metalliche, é importante ricordare che la Norma CEI 20-68 contempla (per i cavi ivi descritti), l'uso di materiali che conferiscano al cavo la capacità di superare apposite prove di resistenza all'abrasione e alla percussione. Guaina (VIII) La Norma CEI 20-13 prevede che i cavi MT siano rivestiti da una guaina protettiva esterna di materiale termoplastico (a base di polivinilcloruro, polietilene, o di polimero a basso sviluppo di fumi e gas tossici e corrosivi) oppure di elastomero sintetico (a base di policloroprene). I requisiti delle mescole sono descritti nella CEI 20-11. Ai fini della sicurezza è importante ricordare che, in caso di cattiva messa a terra (cioè con terra non connessa ad almeno una delle due estremità del cavo), la guaina tende ad assumere il potenziale di rete. Pertanto non avendo mai l’assoluta certezza del valore della resistenza della connessione di terra, lo schermo metallico dei cavi MT deve essere considerato un conduttore attivo per il quale devono essere evitati i contatti diretti con le persone durante il normale funzionamento. In accordo con la Tabella CEI UNEL 00721, la guaina deve essere di colore rosso salvo che per i cavi utilizzati in corrente continua, dove è prescritto il colore giallo. Su di essa viene generalmente riportata una stampigliatura con il nome del fabbricante (o del marchio di fabbrica) del cavo. La stampigliatura è eseguita o per impressione ad inchiostro oppure in incavo o in rilievo. Sovente, sulla guaina, sono riportati altri dati come, per esempio, la marcatura metrica e l’identificazione della fase. Tra lo schermo metallico e la guaina è possibile applicare un idoneo separatore.

- o -

Il cavo descritto in figura 1 rappresenta un comune esempio di cavo estruso impiegato nelle reti di distribuzione. Un quantitativo consistente di cavi tuttora in esercizio è ancora costituito da cavi con isolamento in carta impregnata (con miscele di diversa formulazione che, nel tempo, sono passate dalla tipologia ‘normale’ ossia a miscela migrante a quella ‘stabilizzata’ che mantiene cioè una viscosità elevata) e che sono caratterizzati da una temperatura di funzionamento minore, rispetto ai due isolanti estrusi di più comune utilizzo (HEPR ed XLPE). Prendendo come riferimento i cavi mostrati in figura 3, si chiamano:

- cavi a campo radiale quelli nei quali ciascuna anima è rivestita da uno schermo o da una guaina metallica in modo che le linee di forza elettriche siano dirette perpendicolarmente agli strati di carta costituenti l’isolante;

- cavi a campo non radiale quelli in cui le linee di forza elettriche presentano componenti tangenziali agli strati costituenti l’isolante: tali sono i cavi a più conduttori con anime non singolarmente schermate, ossia i cavi con cintura isolante sull’insieme delle anime.

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LINEE EQUIPOTENZIALI

LINEE DI FLUSSO

GUAINA ESTERNA

SCHERMOMETALLICO

SEMICONDUTTORE

CONDUTTORE ISOLANTE

ISOLANTE

RIEMPITIVO

CINTURA ISOLANTE

COMPONENTE TANGENZIALE DEL FLUSSO

SCHERMO METALLICO

Figura 3: andamento del campo elettrico nei cavi a campo radiale e non radiale

5.2 Accessori Nella presente Guida all’uso sono descritte le più comuni tipologie di accessori per cavi cioè le giunzioni ed i terminali. Gli accessori devono essere progettati in modo da assicurare il corretto assemblaggio delle parti elementari; queste, ove necessario, devono essere munite di indicazioni e riscontri in modo da rendere univoco il loro posizionamento. Di norma, l’assemblaggio deve potersi eseguire con l’attrezzatura di normale dotazione. Gli accessori devono essere corredati di adeguate e chiare istruzioni per il montaggio e l’installazione, con particolare riguardo alle operazioni da effettuare per la ricostruzione dell’isolamento; tali istruzioni devono inoltre indicare i tempi minimi che è necessario attendere dopo avere ultimato il montaggio dell’accessorio, per l’eventuale movimentazione e per la messa in esercizio dello stesso. Le parti metalliche degli accessori devono essere resistenti all’ossidazione e devono essere prese adeguate precauzioni per evitare il rischio di corrosione derivante dal contatto di metalli di natura diversa. Tutte le parti di materiale ferroso a contatto dell’aria devono essere zincate. Tutti i materiali costituenti l’accessorio devono sopportare, senza pregiudizio per il corretto funzionamento dell’accessorio e del cavo, le condizioni di riscaldamento previste durante il montaggio e l’esercizio. Tutte le parti elementari degli accessori devono essere realizzate con materiali che possano coesistere a contatto tra di loro e con quelli costituenti il cavo, senza pregiudizio per la funzionalità. Vengono di seguito fornite le indicazioni costruttive relativamente alle più comuni tipologie di accessori ovvero giunzioni e terminali.

CAVO A CAMPO RADIALE CAVO A CAMPO NON RADIALEProg

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A differenza del cavo che viene prodotto in fabbrica, gli accessori sono confezionati manualmente in campo e, pertanto, la loro affidabilità dipende dalla cura e abilità del giuntista oltre che dalla qualità dei materiali utilizzati (e, in generale, dal progetto). Poiché l’accessorio non deve costituire un punto debole dell’impianto, per una sua corretta esecuzione è necessario che la sequenza delle operazioni descritte nelle ‘Istruzioni di montaggio’, allegate in ogni confezione, sia scrupolosamente seguita. I seguenti accorgimenti sono fondamentali per l’ottenimento di una buona preparazione del cavo e dell’accessorio:

- allestimento accurato e protetto del posto di lavoro; - pulizia del sito e degli utensili; - rispetto delle quote di sguainamento dei cavi per assicurare le distanze spinterometriche; - corretta applicazione dei connettori e dei capocorda per evitare anomali surriscaldamenti; - eliminazione di bave e punte metalliche prodotte durante la lavorazione (durante la fase di

compressione del capocorda o del connettore); - corretta asportazione del semiconduttore esterno e delle sue eventuali tracce residue per evitare aumenti

localizzati del gradiente elettrico, prestando particolare cura per evitare l’incisione dell’isolante sottostante;

- idonea preparazione delle superfici atte a svolgere la funzione di tenuta contro la penetrazione dell’umidità e la successiva sigillatura.

5.2.1 Giunzioni Servono per collegare tra loro due pezzature contigue di cavo. Una giunzione MT è generalmente costituita da:

- una connessione metallica dei conduttori (connettore); - un elemento di controllo del campo elettrico; - uno o più elementi di ricostruzione dell’isolamento; - schermatura metallica con relativo ripristino della continuità degli schermi dei cavi; - rivestimenti esterni (per la protezione meccanica ed il tamponamento nei confronti dell’umidità).

L’involucro esterno dei giunti deve essere realizzato con materiale resistente agli agenti presenti nel terreno; l’impiego di nastri, vernici, smalti o materie similari non è considerato sufficiente ad assicurare la protezione necessaria. L’involucro esterno deve risultare ermetico alle infiltrazioni che potrebbero verificarsi durante l’esercizio (acqua, umidità, ecc.). Inoltre i giunti devono essere realizzati in modo da impedire la migrazione longitudinale dell’acqua lungo gli schermi dei cavi. Le principali tecnologie costruttive prevedono l’utilizzo di: - elementi preformati di materiale retraibile a caldo (termorestringente); - elementi preformati di materiale retraibile a freddo (autorestringente); - resina epossidica iniettata per la ricostruzione dell’isolamento. La seguente figura riporta, a titolo di esempio, i principali elementi costituenti una giunzione per due differenti tipologie costruttive.

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Sono di seguito riportati esempi delle due tipologie di connettore utilizzate, rispettivamente per conduttori in alluminio e in rame. Per l’esecuzione della connessione una particolare cura deve essere posta nella scelta dell’idonea sezione del connettore oltre che nell’uso e nel controllo (dell’usura) delle matrici da impiegare.

A fianco è inoltre riportata una immagine della tipologia di connessione con ‘viti a rottura’ che consente, rispetto alle due tecniche sopra citate, di poter eseguire il serraggio tra i conduttori facendo a meno dei tradizionali dispositivi utilizzati (presse, matrici, ecc.).

Connettore metallico

Controllo campo elettrico Ricostruzione isolamento

Schermatura metallica Rivestimenti esterni

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Per quanto riguarda la resistenza all’impatto, la Norma CEI 20-62/1 classifica i giunti secondo due tipologie:

- Giunto di tipo I: giunto adatto per l’uso dove la resistenza all’impatto non è richiesta; - Giunto di tipo II: giunto avente una resistenza all’impatto in accordo con la Norma. Più in generale le giunzioni sono classificate secondo le seguenti tipologie: - giunti diritti: collegano tra loro pezzature di cavo dello stesso tipo, sezione e geometria; - giunti di transizione: collegano tra loro pezzature di cavo con caratteristiche differenti (tipo di isolamento,

tipo di costruzione, ecc.); - giunti di riparazione: sono in grado di giuntare i due tronconi risultanti dalla bonifica di un cavo in seguito

a guasto o a danneggiamento; - giunti di interruzione degli schermi metallici: vengono utilizzati quando è necessario isolare tra loro gli

schermi dei cavi, per separare metallicamente due differenti reti di terra; - giunti asimmetrici: quando le sezioni dei cavi da collegare, sono differenti. 5.2.2 Terminali Costituiscono le estremità di una linea in cavo, nonché gli elementi che permettono la connessione alle altre apparecchiature elettriche. I terminali devono generalmente consentire: - la connessione del conduttore, mediante il capocorda; - la sigillatura del cavo contro il possibile ingresso di acqua o umidità; - il controllo della distribuzione del campo elettrico; - il collegamento a terra dello schermo metallico del cavo; - il fissaggio mediante idoneo dispositivo (staffa o flangia).

Dal punto di vista costruttivo, le metodologie per la ricostruzione dell’isolamento che venivano nel passato utilizzate per i cavi isolati in carta e che prevedevano il riempimento di un involucro (in vetro o porcellana) con resina o miscela isolante, sono state soppiantate, per i cavi estrusi, da quelle che prevedono l’utilizzo di elementi preformati di materiale retraibile a caldo (termorestringente) o a freddo (autorestringente). Le superfici esterne dei terminali devono resistere alle sollecitazioni derivanti dalla presenza di umidità e di polvere che possono verificarsi nell’uso normale; inoltre deve essere assicurata la tenuta all’ingresso di umidità in corrispondenza delle sigillature e non si devono verificare ristagni d’acqua nelle normali condizioni d’installazione. a) Terminali per interno Sono idonei al funzionamento in ambienti chiusi, così da evitarne l’esposizione ai principali agenti atmosferici (pioggia, polluzione, radiazioni U.V.). Sono generalmente impiegati all’interno di cabine, sottostazioni, quadri elettrici, interruttori. Devono però resistere agli effetti dell’umidità. b) Terminali per esterno Vengono utilizzati all’aperto e sono pertanto esposti agli agenti atmosferici. Per questo sono caratterizzati da un notevole sviluppo in lunghezza, così da contenere la sollecitazione elettrica entro limiti di sicurezza. Il funzionamento sotto pioggia viene garantito per mezzo di un certo numero di ‘alette o campane’ che, oltre ad allungare la linea di fuga, rimangono asciutte, interrompendo il percorso potenzialmente conduttivo formato dall’acqua piovana. La figura seguente illustra, a titolo di esempio, i diversi componenti di un terminale per interno ed uno per esterno, completo di staffa di fissaggio. I disegni non sono in scala essendo, a parità di tensione nominale, i terminali per esterno più lunghi di quelli per applicazioni all’interno.

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c) Terminali sconnettibili Vengono utilizzati per la connessione dei cavi a passanti dedicati, quadri elettrici, interruttori, trasformatori. Il punto di connessione è sempre isolato; se all’esterno dell’isolante del terminale sconnettibile è presente una schermatura connessa a terra, non è necessario prendere particolari misure contro il rischio di contatti diretti. Questi terminali consentono la sconnessione e successiva riconnessione dell’impianto.

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La figura seguente illustra due esempi di utilizzo delle diverse tipologie di terminali per il collegamento alle apparecchiature elettriche.

Esempi di collegamenti con diverse tipologie di terminali:

- N.2: terminale per trasformatore - N.3: terminale per quadro in SF6 - N.4: terminale per interno

6 Requisiti di sicurezza

6.1 Requisiti fondamentali (pericolo per le persone) Sicurezza del cavo e dell’accessorio significa che il prodotto non presenta un rischio di pericolo, per le persone o le cose, quando è utilizzato nel modo previsto. I cavi e gli accessori non devono essere usati per scopi diversi dalla trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. Alcune delle Norme CEI (ad esempio la Norma CEI 20-13), con lo scopo di controllare il progetto del cavo o degli accessori sotto l’aspetto della sicurezza e della assicurazione di qualità prescrivono l’esecuzione di varie tipologie di prove. I metodi di prova insieme ai relativi parametri e requisiti, non devono essere interpretati come indicazioni sull’attitudine dei cavi a funzionare in condizioni equivalenti a quelle descritte nelle prove stesse, ma solamente per gli scopi sopra citati.

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6.2 Requisiti generali I cavi ed i relativi accessori devono essere scelti in modo da essere adatti per le tensioni e le correnti che si possono presentare in tutte le condizioni esistenti o prevedibili di esercizio. I cavi ed i relativi accessori devono essere costruiti, installati, protetti ed usati secondo le regole di buona tecnica (ad esempio le prescrizioni normative) e sottoposti ad eventuale manutenzione in modo tale da evitare pericoli per quanto ciò sia ragionevolmente possibile. Cavi ed accessori devono essere scelti in modo che siano adatti alle condizioni di esercizio e alla classificazione del sistema elettrico al quale sono destinati. Esempi di condizioni di esercizio sono: • la tensione nominale e le sovratensioni; • la corrente nominale e le sovracorrenti; • i sistemi di protezione; • il raggruppamento dei cavi; • il metodo di installazione; • l’accessibilità. I cavi devono essere scelti in modo che risultino adatti a qualsiasi influenza esterna che possa verificarsi. Esempi di influenze esterne sono: • la temperatura ambiente; • la presenza di pioggia, vapore o accumulazione d’acqua; • la presenza di sostanze corrosive, chimiche o inquinanti; • le sollecitazioni meccaniche (vibrazioni, ecc.); • la fauna (come i roditori); • la flora (come le muffe); • la radiazione (come la luce solare). I cavi che siano già stati in servizio possono essere danneggiati se rimossi dalla loro installazione. Ciò dipende dall’effetto del naturale invecchiamento delle proprietà fisiche dei materiali impiegati per l’isolamento e la guaina del cavo che si traduce in definitiva in un indurimento dei materiali stessi. In particolare, la movimentazione dalla collocazione originale dei cavi isolati con carta impregnata dovrebbe essere di norma evitata. Quando ciò non sia possibile (ad esempio in occasione di scavi adiacenti ai cavi o di integrazione di tratte o derivazioni) è necessario che la movimentazione venga condotta con la massima attenzione, evitando piegature alternate delle fasi che possono causare il danneggiamento delle carte isolanti e delle guaine di piombo. Nel corso del montaggio di giunti diritti oppure nel caso di installazione di giunzioni di transizione tra cavi carta e cavi estrusi, è inoltre necessario prestare la massima attenzione nella preparazione dei cavi, con particolare riguardo alla manipolazione delle carte isolanti, che possono manifestare fenomeni di infragilimento.

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7 Condizioni limite Per la definizione dei limiti di utilizzo dei cavi MT, diversi tipi di sollecitazioni (elettriche, termiche, meccaniche) devono essere tenute in considerazione. Per un corretto uso dei cavi e dei loro accessori, l’influenza di tutti i fattori evidenziati in questo capitolo deve essere considerato in modo combinato e non separatamente.

7.1 Tensione In un sistema a c.a., la tensione nominale di un cavo deve essere almeno pari alla tensione nominale del sistema al quale il componente è destinato. Questa condizione si applica ai valori Uo, U e Um.

Qualora un cavo, a causa della sua particolare installazione nella rete elettrica, possa essere sottoposto a sovratensioni di tipo impulsivo, è necessario controllare che la sua tensione di tenuta ad impulso (Up) superi il valore delle sovratensioni riflesse che possono verificarsi nel cavo stesso. Tali valori devono essere valutati caso per caso mediante calcolo.

7.2 Corrente La scelta della sezione del conduttore di un cavo dipende dalla corrente di impiego stimata per quel particolare collegamento (in termini di servizio permanente, ciclico o transitorio) ma, anche, dalle condizioni di installazione.

Le Norme CEI 20-21 dettano i criteri per il calcolo della portata di un cavo in condizioni di regime permanente. Le portate dei principali tipi di cavi, nelle configurazioni di posa più comuni, sono riportate nelle tabelle delle Norme CEI 11-17, CEI UNEL 35027 che definiscono anche i fattori di correzione che consentono di riportare i valori di corrente calcolati alle particolari condizioni dell’impianto di cui si vuole desumere la portata. Altri documenti normativi (IEC 60853) definiscono le regole per il calcolo della portata dei cavi in regime transitorio. Per lo scopo della presente Guida, la temperatura limite cui si riferisce la portata di corrente di un cavo non deve superare quella adeguata al tipo di isolamento o guaina di detto cavo (si veda la tabella del par. 7.3).

Fattori di correzione per le portate di corrente indicate sono disponibili nel caso di condizioni particolari relative a:

• temperatura ambiente; • numero dei cavi raggruppati; • profondità di posa; • differenti valori di resistività termica del terreno.

La scelta della sezione di qualsiasi conduttore e schermo non deve essere basata soltanto sulla portata di corrente, ma si dovrà tener conto dei requisiti per la protezione contro:

• effetti termici; • sovraccarico e corrente di cortocircuito; • cadute di tensione.

Esempi di influenze particolari di cui si deve tener conto sono:

• temperature limite dei morsetti delle apparecchiature o sbarre o conduttori nudi; • temperatura limite di cortocircuito; • effetti elettromagnetici; • impedimento alla dissipazione del calore; • radiazione solare o infrarossa.

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Lo schermo metallico è un conduttore che essendo parallelo ed adiacente ai conduttori di fase è soggetto a tensioni indotte che, in caso di connessione a terra dello schermo ad entrambe le estremità di un collegamento, provocano la circolazione di correnti indotte. Nel caso di conduttori di grande sezione (con correnti superiori a 500 A) possono rendersi necessarie particolari configurazioni di connessione delle guaine2, per le quali si rimanda alla norme di riferimento CEI 20-21 ed alle raccomandazioni dei costruttori.

7.3 Effetti termici Per le diverse tipologie di isolamento impiegate nei cavi MT, le temperature limite per il normale esercizio e a seguito di guasto, sono indicate nella Tabella sotto riportata. I valori dati non devono essere superati per nessuna combinazione di effetti termici della corrente nei conduttori e delle condizioni ambientali.

Isolante del cavo Max temperatura

di esercizio [°C]

Max temperatura di corto circuito

[°C] Carta impregnata 50 – 80 (*) 200

Gomma etilenpropilenica EPR 90 250

Polietilene reticolato XLPE 90 250

(*) A seconda del livello di tensione e della tipologia di miscela impregnante utilizzata

Devono inoltre essere tenuti in considerazione i seguenti punti: a) I cavi in aria libera devono essere installati in modo che la dissipazione del calore per convezione naturale dell’aria non venga impedita. Quando i cavi sono coperti o conglobati nell’isolamento termico di altre apparecchiature o manufatti o quando la dissipazione del calore è in altro modo impedita, deve essere tenuta in conto una riduzione delle portate.

b) La temperatura delle guaine del cavo può essere sensibilmente più elevata della temperatura ambiente, se i cavi sono esposti a radiazione, per es., solare o infrarossa. Quando queste condizioni non possono essere evitate si deve tener conto del loro effetto nel determinare la portata di corrente o la temperatura del cavo in relazione alla temperatura limite e alla sua durata di vita.

c) Tutti i materiali di isolamento e guaina impiegati nei cavi diventano progressivamente più rigidi quando la loro temperatura si abbassa al di sotto della normale temperatura ambiente, fino a diventare fragili. Si è tenuto conto di questo comportamento nello stabilire le temperature limite minime da considerare durante le operazioni di posa.

——————— 2 Tali configurazioni, eseguite per annullare le correnti indotte negli schermi metallici, prevedono:

- la messa a terra degli schermi ad una sola delle estremità (ma in tal caso bisogna tenere in considerazione la tensione indotta lungo lo schermo);

- la regolare trasposizione degli schermi metallici dei tre cavi di fase allo scopo di annullare le tensioni indotte negli schermi stessi (ma in tal caso è necessario l’utilizzo di particolari giunti detti ‘sezionati’).

Per la loro maggior complessità, tali soluzioni sono generalmente utilizzate nei collegamenti di alta tensione.

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8 Installazione dei cavi di media tensione

L’installazione rappresenta una fase molto importante nella realizzazione di una linea in cavo. Dopo la progettazione (di cui si fornisce un particolareggiato esempio in Appendice), che individua la tipologia di cavo più opportuna a soddisfare i requisiti di un determinato collegamento e a seguito della costruzione e delle prove in fabbrica, opportune cautele devono essere adottate nel corso della posa in opera del cavo stesso, per non comprometterne caratteristiche e funzionalità. In particolare, i principali elementi di influenza di cui bisogna tenere conto nel corso della posa di un cavo sono: - la temperatura di posa; - il raggio di curvatura del cavo; - le sollecitazioni meccaniche subite dal cavo. Per quanto riguarda i limiti dei parametri sopra citati, i corrispondenti valori possono essere trovati negli appropriati paragrafi della Norma CEI 11-17; tale documento fornisce inoltre altre informazioni necessarie per le diverse tipologie di installazione (es. cavi posati in tubo, in cunicolo su passerelle, informazioni sulla profondità di posa, ecc.). Maggiori dettagli riguardanti le condizioni di posa sono riportati al paragrafo 8.1.4.

8.1 Descrizione delle operazioni necessarie per l’installazione di un cavo La maggior parte delle operazioni di installazione può essere suddivisa nelle seguenti fasi: - ispezione del tracciato; - analisi del suolo; - scavo della trincea; - posa del cavo; - riempimento della trincea. 8.1.1 Ispezione del tracciato L’ispezione del tracciato permette di valutare e decidere quale metodo di installazione è il più indicato per quella particolare zona, quali attrezzature è possibile utilizzare (il macchinario per lo scavo, gli argani per il tiro), il posizionamento degli eventuali tubi per gli attraversamenti stradali e l’impiego di altre attrezzature da cantiere. 8.1.2 Analisi del suolo E’ spesso necessario eseguire degli scavi di prova per stabilire con maggior dettaglio il tracciato definitivo del cavidotto. Le perforazioni possono indicare la posizione di altri servizi presenti nel sottosuolo e quindi permettono di decidere se è possibile adottare delle curvature con angoli più ampi così da diminuire gli sforzi di tiro nel caso di posa di cavi molto lunghi. Gli scavi, inoltre, forniscono informazioni sulla natura del suolo per le successive attività di scavo e sulla eventuale presenza di agenti aggressivi che potrebbero richiedere la presenza di protezione anticorrosiva sul cavo. Ancora, qualunque anomalia che possa aumentare, localmente, il valore della resistività termica del suolo e, quindi, inficiare la portata del cavo deve essere tenuto in considerazione, così come la presenza di possibili suoli con problemi di cedimenti e instabilità. 8.1.3 Scavo della trincea Nel corso degli scavi è necessario assicurarsi che eventuali canalizzazioni non vengano ostruite. Il materiale di risulta dello scavo deve essere posizionato ad una adeguata distanza dallo scavo, in modo da non costituire un pericolo per gli operatori, il pubblico ed il cavo stesso. Nel caso il terreno non debba essere riutilizzato per il successivo riempimento della trincea, dovrà essere trasportato in discarica. Al termine dello scavo, il fondo della trincea deve essere ispezionato per verificare la mancanza di pietre o altre irregolarità in grado di danneggiare la guaina del cavo durante il suo stendimento.

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Gli escavatori di dimensioni ridotte sono il macchinario più comunemente utilizzato, in ambito urbano, coadiuvato dalla presenza di operai per lo scavo a mano, nel caso di trincee a cielo aperto. Molte delle linee interrate sono installate nelle aree urbane. In tali casi, i lavori delle imprese devono essere eseguiti in accordo con le autorità proprietarie delle strade pubbliche per tutto quanto attiene lo svolgimento dei lavori, nel pieno rispetto del Nuovo Codice della Strada (transennamenti, chiusura o rallentamento del traffico, ecc) allo scopo di proteggere i tracciati stradali e le strutture ivi presenti. I progressi della tecnica di scavo a perforazione orizzontale guidata hanno reso più semplice il passaggio attraverso strade o ferrovie fornendo una valida alternativa alle tecniche più tradizionali. Lunghezze dell’ordine di alcune centinaia di metri e attraversamenti di fiumi, canali e complessi industriali sono ad oggi fattibili, mediante tale tecnica che si è inizialmente sviluppata in quanto particolarmente adatta nelle applicazioni riguardanti aree considerate di interesse ecologico.

8.1.4 Posa del cavo Si riportano di seguito alcune raccomandazioni da applicare nel corso delle operazioni di posa di un cavo e riguardanti la temperatura, il raggio di curvatura e gli sforzi meccanici. I limiti per tali parametri sono desunti dalla Norma CEI 11-17. - la temperatura di posa:

durante le operazioni di posa dei cavi per installazione fissa, la loro temperatura (per tutta la loro lunghezza e per tutto il tempo in cui essi possono venire piegati o raddrizzati) non deve essere inferiore ai seguenti valori:

o per i cavi aventi isolamento o guaina in PVC la temperatura minima ammessa è pari a 0°C, o per quelli con isolamento o rivestimento protettivo a base di polietilene il limite è di –25 °C.

Questo limite di temperatura è riferito ai cavi stessi e non all’ambiente. Se quindi i cavi sono rimasti a lungo a bassa temperatura occorre che essi siano fatti stazionare in ambiente a temperatura sensibilmente superiore a 0°C (o a –25 °C per cavi con guaina in polietilene) per congruo numero di ore e posati entro un tempo tale che la temperatura della guaina non scenda al di sotto di detto valore.

- il raggio di curvatura del cavo:

i cavi possono essere danneggiati nel caso in cui vengano sottoposti a piegature con un raggio di piegatura non adeguato. Esistono pertanto delle relazioni tra la costituzione del cavo (in termini di materiali e geometria) ed il minimo raggio di piegatura ammissibile. E’ buona regola, comunque, mantenersi, quando possibile, ben al di sopra del raggio minimo, diminuendo così il rischio di danneggiare il cavo soprattutto in prossimità di curvature e posa in tubi. I raggi di curvatura dei cavi, misurati sulla generatrice interna degli stessi, non devono essere inferiori a:

o 30 D per i cavi sotto guaina di alluminio, con o senza altri tipi di rivestimento metallico; o 16 D cavi senza guaina di alluminio, sotto guaina di piombo, con o senza altri tipi di

rivestimento metallico; o 14 D cavi senza guaina di alluminio o di piombo, ma dotati di altro rivestimento metallico

quale armatura, conduttore concentrico, schermatura a fili o nastri (inclusi i nastri sottili longitudinali placcati o saldati);

o 12 D cavi senza alcun rivestimento metallico.

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dove D è il diametro esterno del cavo (nel caso dei cavi multipolari costituiti da più cavi unipolari cordati ad elica visibile il diametro D da prendere in considerazione è quello pari a 1,5 volte il diametro esterno del cavo unipolare di maggior diametro). I raggi di curvatura sopra indicati possono essere ridotti per arrivare fino alla metà del valore, nel caso di posa in condizioni favorevoli, per cui si verificano simultaneamente le seguenti condizioni: - curvatura finale eseguita su sede sagomata o rulli; - temperatura non inferiore a 15 °C; - piegatura singola (es. in prossimità di un terminale).

- le sollecitazioni meccaniche subite dal cavo:

è pratica comune effettuare il tiro durante la posa mediante calza di acciaio applicata sulla guaina esterna. Ciò è tollerabile per sollecitazioni modeste: per valori più elevati, il tiro deve essere applicato al solo conduttore, per il quale esistono dei precisi limiti a seconda che il conduttore stesso sia di rame o di alluminio (vedi paragrafo 8.2.1). Se il cavo è provvisto di un’armatura, a fili o piattine, necessaria quando il previsto sforzo di tiro supera il valore sopportabile dai conduttori, come sopra indicato, la forza di tiro va applicata all’insieme dei conduttori e dell’armatura, ma non deve superare del 25 % le sollecitazioni ammissibili sui conduttori di cui al paragrafo 8.2.1.

Il cavo dovrebbe essere possibilmente tirato in un’unica e continua operazione poiché, a seguito delle fermate esso si assesta tra i rulli o, comunque lungo il tracciato, e ciò può causare, alla ripresa delle attività, aumenti di tiro per gli operatori o l’argano. Nel caso di posa di lunghe pezzature, l’operatore all’argano dovrebbe sempre essere in comunicazione con il resto della squadra dislocata lungo il percorso. Il posizionamento della bobina dovrebbe essere fatto in modo che la parte più rettilinea del tracciato sia vicina all’argano di tiro, mentre la parte maggiormente caratterizzata da curve sia in prossimità della bobina. Nella posa del cavo ‘a cielo aperto’ il cavo deve essere adagiato nella sua sede con leggera sinuosità al fine di evitare che possa subire dannose sollecitazioni a causa dell’assestamento o cedimento del terreno; questa sinuosità deve essere particolarmente accentuata in prossimità dei giunti. Qui è necessario che le estremità dei cavi da giuntare si sovrappongano per una lunghezza pari a quella della calza di tiro più 2 – 3 metri. Ciò consentirà di eliminare il tratto di cavo che è stato interessato dalla compressione della calza in fase di tiro e di poter formare la ‘scorta’ della giunzione.

Nel corso della posa del cavo è opportuno limitare la velocità di svolgimento (a valori dell’ordine di 5 – 10 m/min). Nel caso di posa del cavo in lunghe tubazioni, per diminuire l’attrito è consentito l’utilizzo di emulsione di acqua e polvere di sapone o grafite mentre è sconsigliato l’impiego di altri materiali (grasso) che potrebbero intaccare la guaina del cavo, danneggiandola. Lungo il tracciato di posa, ed in particolare nei cambi di direzione, deve essere dislocato del personale per controllare il regolare avanzamento del cavo e per segnalare, tempestivamente, eventuali anomalie. Al termine delle operazioni di posa, è necessario applicare alle estremità del cavo una calotta di materiale termorestringente per evitare ingresso di umidità nel cavo. Tale calotta deve essere rimossa immediatamente prima dell’esecuzione di una giunzione o di una terminazione.

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Quando due o più conduttori sono collegati in parallelo nella stessa fase, è necessario prendere in considerazione particolari accorgimenti al fine di assicurare che la corrente sia equamente suddivisa tra di essi. Questi provvedimenti risultano soddisfatti se: - i conduttori hanno uguale sezione e sono costituiti dallo stesso materiale; - i conduttori hanno approssimativamente la stessa lunghezza e non hanno derivazioni intermedie di altri

circuiti; - i conduttori in parallelo appartengono tutti a cavi multipolari o unipolari cordati ad elica o trasposti lungo il

percorso. Per i cavi unipolari non cordati, disposti a trifoglio o in piano, aventi conduttori in rame con sezione maggiore di 50 mm2 o in alluminio con sezione maggiore di 70 mm2 si devono adottare particolari accorgimenti di installazione relativamente alla spaziatura delle fasi e la sequenza ottimale delle stesse. La figura seguente mostra, a titolo di esempio, alcune configurazioni di posa per cavi unipolari in parallelo.

8.1.5 Riempimento della trincea Prima di procedere con il riempimento della trincea, è necessario eseguire un controllo visivo dell’intero tracciato verificando:

- il corretto posizionamento del cavo sul letto della trincea; - che la spaziatura sia corretta ed uniforme nel caso di più cavi posati nella stessa trincea; - che all’ingresso dei tubi il cavo sia correttamente sostenuto e che i tubi siano sigillati per prevenire

l’ingresso di acqua o animali; - la mancanza di danneggiamenti al cavo.

Nel caso in cui l’ispezione visiva identifichi dei punti danneggiati, è opportuno accertare la natura e la gravità del danneggiamento (scalfittura superficiale della guaina esterna ovvero lacerazione passante, ecc). La riparazione deve essere eseguita da personale specializzato e con materiali adatti allo scopo. I cavi devono quindi essere ricoperti da strati successivi di spessore di circa 30 cm, di sabbia o terreno vagliato che deve essere compattato utilizzando un apposito motocostipatore o attrezzatura equivalente.

8.2 Attrezzature di posa L’affidabilità del cavo in esercizio dipende oltre che dalla qualità del materiale fornito, anche dalle sollecitazioni che lo stesso subisce durante la messa in opera. I cavi devono quindi essere posati usando appropriate apparecchiature di tiro che garantiscano una uniforme distribuzione dello sforzo di tiro sui conduttori del cavo. Durante le operazioni di posa, lo sforzo di tiro deve essere continuamente monitorato per assicurare che i valori massimi non siano superati. La valutazione dello sforzo di tiro (in rettilineo) viene fatta tenendo in considerazione il peso del cavo, la lunghezza del percorso ed il coefficiente di attrito tra il cavo ed i rulli di scorrimento.

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Il tiro ‘T’ nei tratti rettilinei può pertanto essere calcolato con la seguente formula:

LFPT ××= dove: P = peso del cavo in kg/m;

L = lunghezza della tratta di posa in m; F = coefficiente d’attrito che cautelativamente può essere assunto uguale a 0,5.

La presenza delle curve corrisponde ad un aumento della ‘lunghezza equivalente’ del percorso. In ogni caso lo sforzo di tiro non deve essere superiore al valore riportato al paragrafo successivo. Oltre ai limiti sul tiro, è inoltre importante verificare che anche il valore della pressione esercitata sulla guaina esterna del cavo, in corrispondenza delle curvature imposte dal tracciato, sia minore di quella massima ammissibile; ciò per evitare che la superficie esterna del cavo diventi piatta e finisca per danneggiare anche gli strati sottostanti (schermo ed isolamento). La pressione radiale viene valutata tenendo in considerazione il raggio di curvatura, lo sforzo di tiro nel punto di curvatura e la distanza di posizionamento dei rulli lungo la curva. Oltre al monitoraggio della forza di tiro, è di fondamentale importanza anche l’utilizzo di idonee attrezzature per la posa: di seguito vengono illustrate quelle più comunemente utilizzate. 8.2.1 Posa con testa di tiro Gli sforzi di tiro necessari durante le operazioni di posa dei cavi non vanno applicati ai rivestimenti protettivi, bensì ai conduttori, per i quali si raccomanda di non superare le seguenti sollecitazioni: - per cavi con conduttore di rame: 60 N/mm2 - per cavi con conduttore di alluminio: 50 N/mm2

8.2.2 Posa con calza di tiro Quando il cavo è posato mediante una calza di tiro, bisogna tener presente che lo sforzo di tiro è trasmesso al cavo attraverso un contatto a frizione tra la calza e la guaina esterna del cavo. Per questo motivo, alla fine delle operazioni di posa, la parte di cavo sotto la calza deve essere asportata. Un controllo visivo della restante parte della guaina del cavo non deve evidenziare alcun danno alla guaina stessa: in caso contrario la parte danneggiata deve essere rimossa. Si ammettono le sollecitazioni massime riportate nel precedente paragrafo ma con un limite superiore di 10 kN. La figura a lato mostra diverse tipologie di calze di tiro.

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8.2.3 Argano con trasmissione idraulica E’ una macchina di tiro di tipo carrellato con trasmissione idraulica e freno ad intervento automatico, dinamometro idraulico con impostazione e controllo del tiro e riavvolgitore per fune di traino

8.2.4 Cavalletto alzabobine E’ un attrezzo di sollevamento bobine con comando idraulico dotato di freni a disco, con comando meccanico per il controllo della rotazione della bobina durante lo svolgimento del cavo tirato dall’argano

8.2.5 Giunto a snodo Giunto snodato (con cuscinetto reggispinta) da inserire fra la fune di tiro dell’argano e il dispositivo di ancoraggio di testa del cavo da posare: permette di evitare che in fase di posa si trasmetta al cavo la sollecitazione a torsione che si sviluppa nella fune di tiro.

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8.2.6 Rullo posacavi Rullo munito di supporto da appoggiare sul fondo dello scavo, utilizzato per far scorrere i cavi nei tratti rettilinei durante la loro posa; esiste anche la versione costituita da più rulli (uno orizzontale e due verticali) da utilizzare in corrispondenza delle curve. Il corretto posizionamento è fondamentale per ridurre la componente del tiro che dipende dall’attrito. La distanza tra due rulli successivi, in rettifilo è dell’ordine dei 2 – 5 m (i valori più bassi valgono per i cavi più pesanti), mentre in curva di 40 cm circa, sempre rispettando il minimo raggio di curvatura.

Esistono inoltre particolari rulliere (nella foto una rulliera posacavi per curve, con imbocco metallico per tubiera) e guide (nella foto un imbocco per pozzetti), da utilizzare per la posa dei cavi in tratti costituiti da particolari geometrie.

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8.3 Prove dopo posa Allo scopo di verificare che il cavo non sia stato danneggiato durante le operazioni di posa e che il montaggio degli accessori sia stato eseguito correttamente, senza macroscopici errori, prima della messa in servizio della linea in cavo, questa deve essere sottoposta alla cosiddetta prova elettrica ‘dopo posa‘. La prova deve essere eseguita con tensione continua, applicata per 15 min tra ciascun conduttore e gli altri collegati all’eventuale schermo o rivestimento metallico ed a terra. Il valore della tensione continua di prova, in kV, deve essere:

- 2,5 (Uo + U) per cavi isolati in carta impregnata a campo non radiale; - 4 Uo per i cavi isolati in carta impregnata a campo radiale; - 4 Uo per i cavi con isolante estruso.

Nel corso degli ultimi anni, a causa del sempre più generalizzato impiego dei cavi estrusi, per i quali le prove di tensione con forme d’onda di tipo alternata sono da preferire rispetto a quella continua, sono stati sviluppati idonei generatori di tensione con forma sinusoidale a bassa frequenza. Per questo motivo, la Norma CEI 11-17 prevede che, previo accordo tra committente e fornitore, la prova possa essere eseguita con tensione alternata anziché continua. In tal caso la prova può essere eseguita alternativamente con uno dei metodi sottoindicati: - prova alla frequenza di rete applicando la tensione di esercizio trifase del sistema per la durata di 24 ore; - prova alla tensione di 3 Uo (efficaci) ed alla frequenza di 0,1 Hz applicata tra conduttore e lo schermo

metallico per la durata di 15 min. Metodi di prova alternativi (onde oscillanti smorzate, tensione a frequenza variabile, ecc) possono essere utilizzati previo accordo tra acquirente e fornitore. Nel caso di controllo eseguito dopo riparazione di guasti intervenuti durante l’esercizio del cavo, o di modifica dello stesso, i valori di tensione da applicare sono il 70% di quelli sopra indicati. Nel caso di controllo eseguito su cavi con isolamento estruso che siano stati in esercizio per oltre cinque anni, il valore della tensione da applicare, se continua, non deve superare 2 Uo. Nel corso della prova dopo posa devono essere prese tutte le precauzioni in termini di sicurezza, per evitare il possibile contatto di persone o cose con le parti in tensione. Inoltre, nel caso di prova con tensione continua è assolutamente importante, al termine della prova, scaricare il cavo con opportuno fioretto e collegarlo a terra per permettere l’evacuazione della carica elettrica accumulata.

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9 Stoccaggio, movimentazione e trasporto I cavi devono essere opportunamente protetti durante le fasi di stoccaggio, movimentazione, trasporto e manipolazione, per evitare che essi possano essere danneggiati.

9.1 Stoccaggio Per un corretto stoccaggio si raccomandano gli accorgimenti di seguito descritti:

- sigillare le estremità dei cavi per evitare la penetrazione dell’umidità; - fissare le estremità dei cavi alla bobina evitando possibili danni provocati da chiodi e graffette; - ‘chiudere’ le bobine (per esempio mediante dogatura), per evitare il danneggiamento dei cavi nel corso

delle movimentazioni; - scegliere un’area di stoccaggio riservata per evitare danneggiamenti da traffico, furti e vandalismi,

contaminazione con prodotti chimici, ecc. In particolare per quanto riguarda le bobine dei cavi MT, queste devono essere sempre stoccate con le flange verticali, bloccandone il possibile movimento mediante opportuni cunei posizionati sui due lati di entrambe le flange.

a) b) c)

Figura A:

a) esempio di bobina con dogatura e cunei e, con vista dall’alto,

b) esempio di corretto e c) improprio stoccaggio delle bobine

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9.2 Movimentazione e Trasporto I cavi devono sempre essere mantenuti sulle bobine durante il magazzinaggio e l’installazione. Anche durante il trasporto, le bobine devono essere mantenute con l’asse in posizione orizzontale. Limitatamente a brevi distanze e su terreni piani e privi di ostacoli, le bobine possono essere ruotate a mano, avendo cura di eseguire tale operazione nella direzione mostrata dalla freccia riportata sulle flange (vedi figura B). Procedendo nel verso opposto, infatti, si provoca l’allentamento degli strati interni di cavo.

Direzione corretta Direzione errata

Figura B: esempi di corretto ed errato rotolamento delle bobine Per il carico e lo scarico delle bobine è necessario l’uso di idonee attrezzature quali:

- carrelli elevatori a forche; - gru.

Il corretto posizionamento delle bobine è illustrato in figura C.

Figura C: esempi di corretta movimentazione mediante carrello elevatore e gru Applicando tali accorgimenti, si evitano i possibili danneggiamenti al cavo o alle bobine che invece si arrecano inevitabilmente con le modalità illustrate in figura D.

Figura D: esempi di non corretta movimentazione delle bobine

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Infine, con riferimento alle operazioni di avvolgimento e svolgimento dei cavi su e da una bobina, la figura F riporta le corrette modalità operative mentre la figura E le modalità non consentite.

Figura F: corrette modalità di svolgimento e avvolgimento

Figura E: modalità di svolgimento e riavvolgimento da evitare

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APPENDICE

ESEMPIO DI CALCOLO E PROGETTAZIONE DI UNA LINEA IN CAVO DI MEDIA TENSIONE

1) Descrizione dell’impianto

Ipotesi di allacciamento alla rete di distribuzione e trasmissione di un campo di generazione eolica della potenza

complessiva di 25 MVA alla tensione di 30 kV realizzato in cavo interrato per una distanza di 12 km circa.

2) Dati caratteristici dell’impianto

• Potenza complessiva 25 MVA

• Tensione nominale concatenata 30 kV

• Tensione massima del sistema 36 kV

• Frequenza 50 Hz

• Livello di tensione di tenuta ad impulso atmosferico 170 kV

• Corrente nominale 480 A

• Corrente di corto circuito del sistema 4 kA/0,5s

• Lunghezza del collegamento 12 km

3) Scelta del cavo ed identificazione delle condizioni d’installazione

Da una prima valutazione della portata di corrente consultando la tabelle CEI UNEL 35027, per la realizzazione

del collegamento in oggetto si prende in considerazione un cavo unipolare di tipo RG7H1E 18/30 kV 1x300

mm² rispondente alle norme CEI 20-13 ed avente le caratteristiche indicate nella figura seguente.

Conduttore di rame

Strato semiconduttore

Isolamento estruso HEPR

Strato semiconduttore

Schermo a fili di rame

Guaina esterna di polietilene

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Dati dimensionali del cavo:

dc = diametro del conduttore [20,5 mm],

Dsi = diametro del semiconduttivo interno [21,5 mm],

Diso = diametro dell’isolante [38 mm],

Dse = diametro del semiconduttivo esterno [39 mm],

Dsch = diametro dello schermo metallico [41 mm],

Dcavo = diametro esterno del cavo è [46 mm],

Dati elettrici:

• Resistenza del conduttore in CC a 20 °C = 0,0601 Ohm/km (norma CEI 20-29)

• Resistenza del conduttore in CA a 90 °C = 0,0786 Ohm/km

• Resistenza dello schermo in CC a 20 °C = 1,045 Ohm/km

• Reattanza a 50 Hz = 0,110 Ohm/km

• Capacità = 0,26 microF/km

Il cavo è previsto per posa direttamente interrata in trincea con disposizione delle fasi a trifoglio, secondo la

modalità M1 o M2 di figura 3.6 delle norme CEI 11.17.

4) Criteri di dimensionamento del cavo

Il dimensionamento del cavo è stato effettuato sulla base del sistema di tensione, sulla portata di corrente

nominale, sulla corrente di guasto, e sulle condizioni d’installazione.

Per quanto riguarda il sistema di tensione si è fatto riferimento alla norma CEI 11-17 tabella 4.1.4 prevedendo un

sistema di A o B cioè con neutro a terra o con neutro isolato e possibilità di funzionamento con una fase a terra

per un massimo di 8 ore.

Il conduttore è stato scelto sulla base della portata di corrente di 480 A e nelle condizioni di posa specificate

considerando la profondità di posa di 0,8 m, la temperatura massima del terreno di 20 °C ed una resistività

termica del terreno di 1,5 K•m/W. Per una prima analisi la portata può essere valutata sulla base delle tabelle

CEI UNEL 35027 di cui un estratto è riportato di seguito.

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CAVI UNIPOLARI – POSA INTERRATA Tensione di isolamento U0/U = 18/30 kV

In funzione dell’importanza

del collegamento può essere

opportuno effettuare un

calcolo di verifica secondo le

norme CEI 20-21, nella

tabella seguente è riportato

un calcolo dettagliato della

portata di corrente del cavo in

questione in cui si può notare

che la portata di corrente è di

524 A e quindi molto simile a

quella indicata nelle tabelle

CEI UNEL che è di 518 A

con una differenza di circa

1% che è assolutamente

accettabile ed è a favore della

sicurezza.

Nota: la differenza di portata tra le

tabelle CEI UNEL ed il calcolo

dettagliato è sostanzialmente dovuta

alle differenze della sezione dello

schermo, dalla differente guaina

protettiva che in un caso è di PVC e

nell’altro di Polietilene nonché dal

valore della resistività termica

dell’isolante pari a 4,5 K•m/W (che è

il valore tipico della mescola G7), invece di 5 K•m/W che è il valore generico dell’isolamento EPR.

Modalità di posa e portate di corrente (A) SEZIONE

mm2 D3 D4

D5

D6

D7

E3 E4

E5

E6

185

410

334

395

343

307

360

361

298

257

240

473

386

458

397

355

417

419

346

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TIPO DI CAVOEPR

Tensione Nominale 18/30 kV

300

534

434

518

448

400

472

476

392

337

Temperature massima del conduttore 90 °C Temperatura ambiente 20 °C Profondità di posa (al centro del circuito) 0,8 m Resistività termica media radiale 1,5 °K•m/W Connessione schermi metallici in corto circuito e a terra ad entrambe le estremità

PROGRAM IEC60287 - DATE: 09-18-2007 DESIGN DATA cable type RG7H1E cross sectional area 1x300 [sq.mm] rated voltage 30.0 [kV] rated frequency 50 [Hz] daily load factor 1.00 ENVIRONMENTAL CONDITIONS conductor temperature 90.0 [degC] ambient temperature 20.0 [degC] directly buried cables at 0.80 m depth soil thermal resistivity 1.5 [K.m/W] cables laid in trefoil formation metallic screens/metallic sheaths/armours = solid bonded TREFOILS LAID ARRANGEMENT [mm] nø DEPTH DISTANCE 1 800 0.0 CONSTRUCTIONAL DATA COMPONENT DIAMETER THERMAL RESISTIVITY [mm] [K.m/W] conductor 20.50 conductor screen 21.50 insulation 38.00 4.5 insulation screen 39.00 metallic screen 41.00 jacket of PE 46.00 3.5 ELECTRICAL DATA relative permittivity (eps) 2.7 ELECTRICAL RESISTANCES AT 20 degC [ohm/km] conductor 0.0601 metallic screen 1.0450 ELECTRICAL RESISTANCES AT OPERATING TEMPERATURE [ohm/km] conductor resistance at 90 degC in a.c. 0.0786 metallic screen/sheath resistance at 80.1 degC 1.2916 reactance 0.0523 [ohm/km] capacitance 0.2634 [microF/km] star reactance 0.110 [ohm/km] screen loss factor = 0.0337 THERMAL PARAMETERS INTERNAL THERMAL RESISTANCES [K.m/W] thermal resist. between cond. and met.screen/sheath (T1) 0.4606 thermal resistance of outer jacket (T3) 0.1026 EXTERNAL THERMAL RESISTANCE [K.m/W] total (T4) 2.5871 LOSSES conductor (for each phase) 21.599 [W/m] met. screen/sheath/armour (for each phase) 0.727 [W/m] total (for the system) 66.980 [W/m] external temperature of the cable 77.8 [degC] CURRENT CARRYING CAPACITY 524 [A]

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Lo schermo metallico del cavo è costituito da fili di rame e da una controspirale pure di rame, la sezione

complessiva dello schermo è di 16 mm² ed è adatta per sopportare la corrente di corto circuito di 4 kA per la

durata di 0,5 secondi come risulta dal calcolo allegato.

Lo schermo metallico deve essere collegato a terra ad entrambe le estremità del collegamento e come

raccomandato

dalle norme

CEI 11-17

paragrafo 5.3.2

lo schermo

metallico deve

essere messo a

terra almeno

ogni 5 km, nel

collegamento

in questione si

dovranno pertanto realizzare due messe a terra intermedie lungo il tracciato a circa 4 km di distanza. La messa

terra dello schermo deve essere realizzata in corrispondenza delle giunzioni, realizzando una maglia di terra

attorno alla trincea contenente i giunti avente una resistenza indicativa di 20 Ohm.

5) Parametri elettrici del sistema in cavo

Al fine di consentire al gestore del sistema di valutare l’impatto della linea in cavo sulle condizioni di

funzionamento generali dell’impianto è necessario conoscere in dettaglio le seguenti caratteristiche elettriche del

cavo:

• Resistenza apparente: definita con Ra, è la resistenza effettiva del collegamento in cavo alla massima

temperatura di esercizio ed in corrente alternata come indicato al punto A3 precedente e deve tenere in

considerazione anche l’aumento di resistenza dovuto alle perdite indotte negli schermi. La resistenza

apparente può essere calcolata con la norma CEI 20-21 (IEC 60287). Nel collegamento in oggetto Ra =

0,0812 Ohm/km.

• Reattanza: è la reattanza dei conduttori nella disposizione di posa prescritta come indicato al punto A3

precedente X=0,110 Ohm/km. Per cavi disposti a trifoglio le reattanze sono equilibrate e non è

necessario effettuare alcuna trasposizione delle fasi. In altre situazioni i cavi possono essere disposti in

piano, in quei casi le reattanze sono squilibrate per cui si creano differenze di caduta di tensione tra le

fasi con la conseguenza di avere possibili dissimmetrie di tensione soprattutto per i collegamenti molto

lunghi (>10 km), in questi casi è raccomandabile di trasporre regolarmente le fasi lungo il tracciato.

• Capacità: è indicata al punto A3 precedente C= 0,26 microF/km.

• Impedenza di sequenza diretta e inversa: è l’impedenza necessaria per il calcolo finale della corrente

di corto circuito del sistema secondo le raccomandazioni delle norme CEI EN 60909 ed è definita come

Z1=R1+jX1 dove R1 è la resistenza del conduttore in corrente alternata ma alla temperatura ambiente

per considerare il caso peggiorativo di guasto alla chiusura dell’interruttore e quindi con cavi freddi. X1

è la reattanza dei conduttori X già indicata. Per le linee in genere le impedenze di sequenza diretta ed

inversa sono identiche.

CALCULATION OF SHORT-CIRCUIT CURENT TAKING INTO ACCOUNT NON-ADIABATIC EFFECTS: IEC 949 1st ed. 1988

CURRENT CARRYING COMPONENT: COPPER NOT FULLY EMBEDDED WIRE SCREEN Duration of short circuit = 0.50 (s) Final temperature = 250.0 (øC) - Initial temperature = 80.0 (øC) Reciprocal of temperature coefficient of resistance = 234.5 (K) Volumetric specific heat = 3.45E6 (J/Kùm3) Electrical resistivity = 17.24E-9 (êùm) Constant K = 225.67 (Aùs«/mmý)

ADJACENT OR SURROUNDING MATERIAL(S): Semi-conducting EPR PE Volumetric specific heat = 2.10E6 2.40E6 (J/Kùm) Thermal resistivity = 3.5 3.5 (Kùm/W) Thermal contact factor = 0.5 CALCULATION RESULTS

Adiabatic short circuit current = 3559 (A) Non adiabatic factor = 1.217

PERMISSIBLE SHORT CIRCUIT CURRENT = 4332 (A)

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Si attira l’attenzione sul fatto che il presente testo non è definitivo poiché attualmente sottoposto ad inchiesta pubblica e come tale può subire modifiche, anche sostanziali

Progetto C. 998:2008-07 – Scad. 30-09-2008

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• Impedenza di sequenza zero: è l’impedenza necessaria per il calcolo finale della corrente di corto

circuito verso terra del sistema secondo le raccomandazioni delle norme CEI EN 60909 ed è definita

come Zo=Ro+jXo. Questo parametro è fortemente dipendente dal tipo di connessione a terra dello

schermo, nel nostro caso assumendo lo schermo del cavo collegato francamente a terra ad entrambe le

estremità ed ipotizzando che la corrente di guasto a terra fluisca totalmente nello schermo del cavo

l’impedenza di sequenza zero può essere definita come: Zo=1,14+j0,057 Ohm/km. Tipicamente il dato

deve essere dichiarato dal costruttore.

Per le linee in cavo di media tensione molto lunghe è necessario inoltre effettuare le seguenti verifiche:

• Calcolo della corrente capacitiva. La corrente capacitiva interessa gli schermi metallici dei tre cavi e

si annulla nel punto di cortocircuitazione o messa a terra degli schermi. La corrente capacitiva in

Ampere è calcolata con la semplice relazione Ic=2π•f•C•Uo•L•10-3 dove f è la frequenza, C è la

capacità in microF/km, Uo è la tensione di fase in kV, ed L è la metà della distanza tra due punti

successivi di cortocircuitazione dello schermo (nell’ipotesi che la corrente capacitiva si ripartisca al

50% nei due). Nel caso in questione considerando la cortocircuitazione e la messa a terra dello schermo

metallico ogni 4 km avremo una corrente capacitiva massima nello schermo di 2,9 A che è

comodamente accettabile per lo schermo del cavo.

• Calcolo della caduta di tensione. Il calcolo della caduta di tensione per i cavi di media tensione non è

in genere un parametro limitante tuttavia per le linee lunghe è opportuno fare una verifica utilizzando la

nota formula semplificata ∆V=1,73•I•Lt•(Ra•cosφ + X•senφ) essendo I la corrente nominale in

Ampere, Ra ed X, rispettivamente la resistenza apparente e la reattanza come indicato in precedenza, Lt

la lunghezza totale della linea, ed il cosφ il fattore di potenza del carico. Con un carico puramente

resistivo (cosφ=1) nella linea in oggetto avremo una caduta di tensione di 810 V pari al 2,7% mentre

con un cosφ=0,8 la caduta di tensione sarebbe di 1.307 V pari al 4,4 % equilibrata sulle 3 fasi.

6) Considerazioni finali

Per il collegamento in questione è stato scelto un cavo con la guaina esterna di polietilene poiché presenta

migliori caratteristiche meccaniche ed elettriche, in particolare offre una migliore resistenza alle sovratensioni di

ordine impulsivo atmosferico che possono verificarsi lungo un tracciato di questo tipo.

Data la lunghezza del collegamento è stato preferito un cavo unipolare che consente di realizzare pezzature di

maggiore lunghezza, e quindi impiegare un minor numero di giunti. Nel caso di tracciati particolarmente

complessi dove è possibile installare solo lunghezze individuali inferiori si potranno utilizzare cavi tripolari

ovviamente, in questo caso, con un maggior numero di giunti, i criteri di progetto rimangono comunque

invariati.

Come specificato lo schermo metallico deve essere collegato a terra ad entrambe le estremità e ad ogni 4 km

lungo il collegamento. In alcuni casi è possibile che sia necessario tenere separate le terre delle due estremità, in

questo caso in prossimità del giunto prossimo alle due estremità potrà essere effettuato un sezionamento dello

schermo e solo l’ultima pezzatura di cavo rimanere con lo schermo collegato a terra ad una sola estremità. Non è

raccomandabile avere connessioni dello schermo a terra ad un sol punto per tratti che siano più lunghi di una

pezzatura di cavo.

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Si attira l’attenzione sul fatto che il presente testo non è definitivo poiché attualmente sottoposto ad inchiesta pubblica e come tale può subire modifiche, anche sostanziali

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Nell’esempio di progettazione qui descritto è stata fatta una valutazione puramente funzionale della scelta dei

componenti secondo i criteri di buona pratica ingegneristica, dal punto di vista degli utilizzatori o gestori

dell’impianto possono inoltre essere effettuate valutazione di tipo economico, allo scopo la sezione del

conduttore ottimizzata sulla base del costo delle perdite elettriche, del fattore di utilizzazione annua della linea

(continuità del carico), degli ammortamenti, ecc., potrà risultare superiore a quella scelta in questo esempio. La

valutazione della sezione di conduttore economicamente più conveniente può essere effettuata utilizzando la

norma IEC 60287-3-2 “Calculation of the current rating - Economic optimization of power cable size”.

Esigenze di continuità del servizio e considerazioni di ordine economico potrebbero indirizzare il progettista

verso l’uso di una doppia terna di cavi, ognuna con una sezione del conduttore opportunamente dimensionata.

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Sede del Punto di Vendita e Consultazione Progetto C. 998:2008-07 – Scad. 30-09-2008 Totale Pagine 39

20134 Milano Tel. 02/21006.1 http://www.ceiweb.it

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La presente Norma è stata compilata dal Comitato Elettrotecnico Italiano e beneficia del riconoscimento di cui alla legge 1° Marzo 1968, n. 186.

Editore CEI, Comitato Elettrotecnico Italiano, Milano – Stampa in proprio

Autorizzazione del Tribunale di Milano N. 4093 del 24 Luglio 1956

Responsabile: Ing. R. Bacci

Comitato Tecnico Elaboratore CT 20 – Cavi per energia

Altre norme di possibile interesse sull’argomento

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