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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

Tesi etd-06142011-214441


Tipo di tesi
Tesi di laurea specialistica
Autore
TOMBELLI, FABIO
URN
etd-06142011-214441
Titolo
Linee elettriche in cavo.
Dipartimento
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA ELETTRICA
Relatori
relatore Pelacchi, Paolo
relatore Caciolli, Leandro
relatore Giannuzzi, Giorgio Maria
Parole chiave
  • parametri elettrici
  • linee
  • cavo
  • xlpe
Data inizio appello
11/07/2011
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
11/07/2051
Riassunto
In Italia la prima applicazione su scala significativa delle linee elettriche in cavo di tipo terrestre per la distribuzione dell’energia elettrica in AT risale agli inizi degli anni 50. In questo periodo, oltre ad una continua crescita del fabbisogno elettrico si è assistito a una forte espansione delle aree urbane dovuto allo sviluppo industriale del Paese. La necessità di garantire la fornitura dell’energia elettrica in totale sicurezza per le persone, ha portato le società elettriche a evitare l’impiego delle linee aeree nelle città a favore di quelle in cavo.

In precedenza, negli anni 30, la società Pirelli aveva brevettato il primo cavo ad olio fluido con isolante in carta impregnata d'olio. La pressione dell'olio fluido era garantita da serbatoi disposti lungo il percorso della linea. Lo sviluppo di questa tecnologia si ha però nel secondo dopoguerra e trova applicazione soprattutto nelle grandi città come Torino, Milano, Roma e Napoli. Fino alla meta degli anni '80 la tecnologia dei cavi in olio fluido ha rappresentatolo stato dell'arte per le linee elettriche in cavo di AT per tensioni d'esercizio 132-150 kV e 220 kV (AT). A partire dagli inizi degli anni 90 si è poi assistito alla sostituzione della tecnologia ad olio fluido con quella a isolanti estrusi e in particolare alla affermazione del polietilene reticolato XLPE che è, ad oggi, la soluzione utilizzata da tutte le maggiori società costruttrici, anche per il livello di tensione 380 kV (AAT). La minor manutenzione richiesta, una installazione più semplice e le migliore proprietà elettriche prima dell'EPR e poi dell'XLPE, sono solo alcuni dei motivi che spiegano il successo del passaggio dall'isolante liquido (olio) agli isolati solidi.

Nello stesso periodo le amministrazioni locali, per limitare l'impatto visivo prodotto dalle linee, hanno concesso con sempre maggiore difficoltà le autorizzazioni per la costruzione di nuovi elettrodotti aerei. Questo fatto ha posto i cavi al centro delle soluzioni utilizzate per rafforzare e sviluppare la rete. Parallelamente al crescente peso assunto dalle linee in cavo, nelle utilities si è affermata la necessità di conoscere in modo preciso i parametri elettrici di questi componenti essendo tale conoscenza alla base di tutte le attività inerenti le linee in cavo: dalle attività di planning, all'esecuzione dei calcoli di rete (load flow, corto circuito, transitori elettromagnetici, ecc ...), alla determinazione della taratura delle protezioni, alla gestione dell'esercizio.

Terna, proprietaria e concessionaria della Rete di Trasmissione Nazionale (RTN), si è posta il problema della validazione dei software di calcolo impiegati per la stima dei parametri elettrici dei cavi avendo riscontrato differenze, anche molto significative, tra valori calcolati con diverse modalità e valori misurati. A tale riguardo Terna ha deciso di eseguire delle misure dirette dei parametri di alcune linee a 380 kV ed a 132 kV scelte tra quelle di maggiore interesse. I risultati ottenuti hanno evidenziato scostamenti rispetto ai valori calcolati. Le maggiori differenze sono state constatate soprattutto nei valori di impedenza alla sequenza omopolare mentre per l’impedenza alla sequenza diretta le differenze sono risultate più contenute e in alcuni casi allineate a quelle calcolate.

Scopo di questa tesi è quello di fare il punto sullo stato dell’arte del problema in esame. Per conseguire questo risultato vengono analizzati i vari metodi calcolo presenti in letteratura e le tecniche normalmente utilizzate dalle società elettriche. Viene preso in esame anche il programma Spira che è il programma ufficiale di calcolo adottato dalle due maggiori società elettriche italiane (Terna e Enel) e vengono inoltre consideratele norme internazionali IEC a cui costruttori e utilities fanno sovente ricorso; riguardo a queste ultime vengono analizzate in modo specifico le norme IEC 60287 e IEC 60909 che contengono indicazioni per il calcolo della matrice dell'impedenza longitudinale di sequenza diretta e omopolare. La tesi fa anche ricorso ad un approccio per il calcolo dei parametri elettrici basato sulle tecniche agli elementi finiti.
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