Impianti Elettrici

Impianti Elettrici

Turbina a vapore Siemens

Impianti con turbine a vapore

Nelle centrali termoelettriche con turbine a vapore il fluido compie un ciclo termico chiuso,che comprende idealmente le quattro formazioni termodinamiche tipiche del ciclo di Rankine:

compressione a volume costante(isometrica);

Riscaldamento a pressione costante durante il quale il liquido evapora,passando da vapore umido a saturo secco e,infine,a vapore surriscaldato;

Espansione adiabatica del vapore;

Raffreddamento a pressione costante,durante il quale avviene la condensazione del vapore che,ritornato allo stato liquido,è in grado di ripetere il ciclo.

Le trasformazioni che avvengono in pratica differiscono più o meno sensibilmente da quelle ideali;per esempio l'espansione non è propriamente adiabatica in quanto c'è sempre una certa cessione di calore all'esterno.

Il funzionamento del ciclo acqua-acqua è il seguente:il combustibile viene bruciato,assieme a una certa quantità di aria comburente,dal bruciatore della caldaia,producendo il calore che determina la vaporizzazione dell'acqua inviata al generatore di vapore. Si ottiene cosi il vapore saturo secco che surriscaldato nel surriscaldatore sfrutta l'energia termica dei fumi. Il vapore saturo surriscaldato viene mandato nella turbina dove all'interno compie la sua espansione e la pressione e la temperatura diminuiscono. Nel condensatore il vapore viene raffreddato in controcorrente dall'acqua di refrigerazione,posta in circolazione forzata dalla pompa. Estratto dalla pompa il condensato viene inviato ad un degasatore che ne taglia l'ossigeno e l'anidride carbonica disciolti e infine,ormai allo stato liquido,viene rimandato nella caldaia dalla pompa di alimentazione.

Caratteristiche funzionali dei condensatori

Le caratteristiche generali dei condensatori statici di rifasamento per impianti con tensione nominale non superiore a 1000 V sono stabilite dalle norme CEI EN 60931-1 (CEI 33-8) e CEI EN 60831-1(CEI 33-9).

Di solito si utilizzano condensatori con dielettrico costituito da una pellicola di polipropilene catalizzato,con capacità autorigeneranti,e armatura in alluminio. Le loro principali caratteristiche sono:

Tensione nominale:deve non essere inferiore a quella di esercizio dell'impianto in cui si deve istallare il condensatore;

Frequenza nominale:è sempre pari a quella di rete;

Potenza reattiva nominale:è il valore della potenza reattiva capacitiva,espressa in KVAR,relativa alla tensione e alla frequenza reattiva;

Capacità:non sempre è specificata poichè è legata a potenze,tensione e frequenza;il suo valore dipende dalla temperatura,diminuendo all'aumentare di essa;

Tolleranza sulla capacità:è lo scostamento rispetto al valore nominale,è ammessa una tolleranza da -5% a +10%;

Classe si temperatura:rappresenta l'intervallo di temperatura entro cui sono garantite le caratteristiche del prodotto;

Fattore di perdita:i condensatori in realtà non sono delle capacità in quanto presentano delle perdite di potenza attiva,dette perdite dielettriche.

Vari tipi di condensatori

Classificazioni delle sovratensioni

Una prima suddivisione delle sovratensioni viene fatta tenendo conto della loro origine;si hanno pertanto le due seguenti categorie:

Sovratensioni di origine interna,dipendenti dallo stesso impianto elettrico e dalla sua configurazione,da guasti o da false manovre;

Sovratensioni di origine esterna,derivano da fenomeni elettrici che si sviluppano nell'atmosfera e vanno a ripercuotersi sugli impianti,come nel caso delle fulminazioni.

Le sovratensioni di origine interna hanno una ampiezza che dipende dalla tensione

nominale dell'impianto in cui si manifestano; quelle di origine esterna sono caratterizzate,invece, da ampiezze indipendenti dalla tensione nominale del sistema.

Una ulteriore classificazione delle sovratensioni, spesso impiegata, le suddivide in:

· sovratensioni atmosferiche;

· di manovra;

· sostenute.

Le sovratensioni atmosferiche sono dovute a fenomeni di induzione o a fulminazione

diretta e sono caratterizzate da onde impulsive unidirezionali di breve durata. Tra le cause precedentemente evidenziate assume una importanza fondamentale la fulminazione delle linee aeree con conduttori nudi, per le sollecitazioni particolarmente intense che ad essa si accompagnano. A seguito di tale evento si generano nella linea colpita delle onde migranti che si propagano lungo la stessa quasi con la velocità della luce, secondo leggi di propagazione che possono essere ricavate dallo studio dei circuiti elettrici equivalenti delle linee. L'ampiezza iniziale di tali onde dipende naturalmente dalla quantità di carica che il fulmine scarica sulla linea, e, quindi, dalla durata e dall'intensità del fulmine stesso. Questo tipo di sovratensione può raggiungere valori elevatissimi e costituisce un grave pericolo per

gli impianti; in particolare per le linee aeree si possono raggiungere tensioni di picco

dell'ordine di 1000 kV con correnti, durante le scariche, che possono toccare i 200 kA,

Le sovratensioni di manovra sono, in genere, dovute all'apertura o alla chiusura degli

interruttori. Rientrano in tale categoria le sovratensioni dovute all'interruzione di correnti induttive, sia di elevato che di limitato valore, all'interruzione di correnti capacitive (apertura di impianti di rifasamento o di una linea a vuoto), e quelle dovute alla chiusura degli interruttori per la messa in tensione delle linee. A volte si distinguono in normali ed anormali, a seconda che il loro valore di picco sia non superiore o superiore del doppio del valore di riferimento della tensione di fase in funzionamento normale. Tali sovratensioni sono caratterizzate da onde oscillanti fortemente smorzate e possono essere considerate come impulsi unidirezionali di lunga durata.

Le sovratensioni sostenute sono, in genere, originate da eliminazione di guasti, da ferrorisonanza, da risonanza su armoniche e sono caratterizzate da onde oscillanti poco smorzate a frequenza industriale od armonica. La loro pericolosità è dovuta soprattutto all'alto contenuto energetico che le caratterizza.

Le sovratensioni causano sollecitazioni anormali sugli isolamenti dei diversi

componenti del sistema e possono provocare, come effetto secondario, corto circuiti. Esse, pertanto, comportano numerosi problemi quali, ad esempio, quello della scelta dei sistemi di protezione e del dimensionamento dell'isolamento dei vari componenti del sistema.

Sovratensione di origine esterna.