ELECTRIC POWER DISTRIBUTION, UTILIZATION AND SMART GRIDS
Anno accademico 2019/2020 - 2° anno- ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION: Stefania CONTI
- SMART GRIDS: Stefania CONTI
SSD: ING-IND/33 - Sistemi elettrici per l'energia
Organizzazione didattica: 300 ore d'impegno totale, 200 di studio individuale, 70 di lezione frontale, 30 di esercitazione
Semestre: 1° e 2°
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Obiettivi formativi
- ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION
Il primo modulo del Corso si prefigge l'obiettivo di fornire conoscenze su struttura, componenti, funzioni, metodi di analisi e criteri di progettazione delle reti di distribuzione, con specifico riferimento ai sistemi di I categoria (bassa tensione).
- SMART GRIDS
Il secondo modulo del Corso si prefigge l'obiettivo di fornire conoscenza su struttura di rete, funzioni, metodi di analisi, nonchè criteri di controllo e protezione delle reti elettriche di distribuzione di I e II Categoria (bassa e media tensione) anche in presenza di sistemi di generazione distribuita e di accumulo dell'energia elettrica secondo il paradigma innovativo delle Smart Grids.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
- ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION
L'insegnamento viene svolto tramite lezioni di didattica frontale in aula su argomenti di teoria supportate da esercitazioni numeriche al calcolatore utilizzando specifici strumenti software.
- SMART GRIDS
L'insegnamento viene svolto tramite lezioni di didattica frontale in aula su argomenti di teoria supportate da esercitazioni numeriche al calcolatore utilizzando specifici strumenti software.
Prerequisiti richiesti
- ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION
Conoscenze di base di Elettrotecnica, con specifico riferimento alla conoscenza delle leggi relative ai campi elettrici ed elettromagnetici, all'analisi dei circuiti elettrici radiali e magliati in corrente alternata sinusoidale, nonchè al funzionamento dei sistemi elettrici di potenza sia monofase che trifase, equilibrati e non.
Conoscenza delle principali Macchine Elettriche (macchine sincrone, asincrone e trasformatori di potenza) e dei principi di base della loro modellazione.
- SMART GRIDS
Conoscenze di base di Elettrotecnica, con specifico riferimento alla conoscenza delle leggi relative ai campi elettrici ed elettromagnetici, all'analisi dei circuiti elettrici radiali e magliati in corrente alternata sinusoidale, nonchè al funzionamento dei sistemi elettrici di potenza sia monofase che trifase, equilibrati e non.
Conoscenza delle principali Macchine Elettriche (macchine sincrone, asincrone e trasformatori di potenza) e dei principi di base della loro modellazione.
Conoscenze acquisite con il Primo Modulo del Corso ("ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION").
Frequenza lezioni
- ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION
Non obbligatoria, ma fortemente consigliata.
- SMART GRIDS
Non obbligatoria, ma fortemente consigliata.
Contenuti del corso
- ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION
0. Le principali funzioni dei Sistemi Elettrici di Potenza (Generazione, Trassmissione, Distribuzione e Utilizzazione), le relative strutture di rete. Presentazione del Corso e gli specifici ambiti di interesse.
1. Definizioni e classificazioni principali relative agli impianti elettrici; Richiami sulle scelte tecniche fondamentali; il neutro nei sistemi trifase; tensioni nominali verso “terra”; classif. dei sistemi di distribuzione in BT.
2. Panoramica su Normativa e Legislazione per i Sistemi Elettrici di Potenza.
3. Determinazione del “carico convenzionale” di impianti e condutture elettriche.
4. Richiami su Parametri e Modelli delle Linee Elettriche (elettricamente lunghe e corte).
5. Caratteristiche costruttive delle condutture elettriche. Linee aeree con conduttori nudi.
6. Caratteristiche costruttive delle condutture elettriche. Linee in cavo.
7. Criteri per il dimensionamento elettrico delle linee corte (modello R-L).
8. Sovracorrenti (Sovraccarico e Corto Circuito). Calcolo delle correnti di corto circuito nelle reti di distribuzione radiali.
9. Classificazione dei dispositivi di manovra e fenomeno dell’arco elettrico.
10. Dispositivi di protezione contro le sovracorrenti (classificazione dei diversi tipi di relè di protezione e dei fusibili). Interruttori automatici per BT.
11. Scelta delle protezioni dalle sovracorrenti secondo le Norme CEI.
12. Criteri di selettività negli schemi di protezione.
13. Criteri di progettazione e protezione secondo la Tecnica della Sicurezza Elettrica definita dalle Norme CEI. Definizioni per i contatti diretti e indiretti. Lo “shock elettrico” e le Curve di Pericolosità della Corrente elettrica.
14. Modello "elettrico" del corpo umano. Resistenza e Tensione di Terra. Tensione Totale, Tensione di Contatto e di Contatto a Vuoto. Contatto indiretto con e senza collegamento a "terra" dell'apparecchiatura. Curva di sicurezza Tensione-Tempo.
15. La protezione contro i contatti indiretti nei sistemi TT. L'interrutore differenziale. La selettività tra differenziali.
16. Costituzione dell’Impianto di Terra. L'equipotenzialità nei sistemi TT.
17. La protezione contro i contatti indiretti nei sistemi TT e TN.
18. La protezione contro i contatti indiretti nei sistemi IT.
19. La protezione contro i contatti diretti.
20. Cenni alle prescrizioni normative sugli impianti elettrici per “ambienti e applicazioni particolari”.
21. Installazione di protezioni e interruttori su conduttori di fase e di neutro nei sistemi TT, TN e IT.
- SMART GRIDS
0. Introduzione ai contenuti del Secondo Modulo. Il concetto di reti elettriche di distribuzione "intelligenti" (Smart Grids) e argomenti didattici correlati.
1. Rifasamento degli impianti elettrici.
2. Sovratensioni nelle reti elettriche di potenza e relativi sistemi di protezione.
3. Metodo generale di analisi del regime di guasto (monofase, bifase, trifase, con e senza collegamento a terra) nelle reti elettriche di potenza magliate.
4. Cabine Primarie AT/MT. Strutture di rete per sistemi pubblici di distribuzione in media e bassa tensione (MT e BT).
5. Stato del neutro nelle reti trifase e protezioni dal guasto monofase a terra (gmat).
6. Cabine Secondarie MT/BT e loro dimensionamento.
7. Criteri di connessione delle cabine MT/BT alla rete di distribuzione MT – Utenti passivi e Attivi (Guida CEI 99-4 e Norma CEI 0-16).
8. Criteri di connessione degli utenti alla rete di distribuzione BT (Norma CEI 0-12, allineamento con Norma CEI EN 50438 sui generatori fino a 16 A).
9. Protezioni delle Reti di Distribuzione MT e BT "tradizionali" passive e radiali: Protezioni contro sovraccarico e cortocircuito tra le fasi; Protezioni contro i g.m. a t.; Principi di automazione nelle reti MT e loro evoluzione.
10. Regolazione della tensione nelle reti di distribuzione passive secondo i criteri unificati di Enel Distribuzione (DK 4455, 1993). Esempi di inapplicabilità della DK 4455 nelle reti di distribuzione "attive".
11. La Generazione Distribuita (GD) e il suo impatto sulle reti di Distribuzione e di Trasmissione.
12. Schemi di Protezione-Automazione e Regolazione della Tensione Evoluti in presenza di GD nelle reti di distribuzione. Cabine Secondarie “Smart”.
13. La Smart Grid ed i suoi paradigmi innovativi: Le diverse componenti e funzionalità di una Smart Grid.
14. Integrazione delle sorgenti di energia da fonti rinnovabili distribuite.
15. L’automazione della distribuzione.
16. Sistema avanzato di telemisura.
17. Immagazzinamento dell’energia e applicazioni.
18. Le Microreti.
19. Impianti di generazione virtuali e sistemi di dispacciamentodelle fonti di energia distribuite.
20. Gestione della domanda e dell’offerta di energia elettrica.
21. Mobilità elettrica.
Testi di riferimento
- ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION
- Quaderni tecnici redatti da Professionisti e rinomate Aziende multinazionali del settore dell'industria elettrica internazionale (in Inglese).
- Norme CEI (in Italiano e in Inglese), CENELEC e IEC (in Inglese).
- G. Conte, "Manuale di Impianti Elettrici", Ed. HOEPLI (in Italiano).
- V. Carrescia, "Fondamenti di Sicurezza Elettrica", Ed. TNE (in Italiano).
- SMART GRIDS
- Quaderni tecnici redatti da Professionisti e rinomate Aziende multinazionali del settore dell'industria elettrica internazionale (in Inglese).
- Roberto Marconato, "Electric Power Systems, Vol. I, II", Ed. CEI (in Inglese).
- James J. Burke, "Power Distribution Engineering _ Fundamentals and applications", Ed. Dekker Inc. (in Inglese).
- Gilbert M. Masters, “Renewable and Efficient Electric Power Systems”, A JOHN WILEY & SONS, INC., PUB. (in Inglese).
- Fabio Massimo Gatta, “Impianti Elettrici”, Ed. Esculapio (in Italiano).
Programmazione del corso
ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION | |||
Argomenti | Riferimenti testi | ||
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1 | Le principali funzioni dei Sistemi Elettrici di Potenza (Generazione, Trassmissione, Distribuzione e Utilizzazione), le relative strutture di rete. Presentazione del Corso e gli specifici ambiti di interesse. | ||
2 | Definizioni e classificazioni principali relative agli impianti elettrici; Richiami sulle scelte tecniche fondamentali; il neutro nei sistemi trifase; tensioni nominali verso “terra”; classif. dei sistemi di distribuzione in BT. | ||
3 | Panoramica su Normativa e Legislazione per i Sistemi Elettrici di Potenza.Normativa e Legislazione per i Sistemi Elettrici. | Norme CEI + Gaetano Conte, ''Manuale di Impianti Elettrici'', Terza Edizione HOEPLI. | |
4 | Determinazione del “carico convenzionale” di impianti e condutture elettriche. | ||
5 | Richiami su Parametri e Modelli delle Linee Elettriche (elettricamente lunghe e corte). | ||
6 | Caratteristiche costruttive delle condutture elettriche. Linee aeree con conduttori nudi. | ||
7 | Caratteristiche costruttive delle condutture elettriche. Linee in cavo. | ||
8 | Criteri per il dimensionamento elettrico delle linee corte (modello R-L). | ||
9 | Sovracorrenti (Sovraccarico e Corto Circuito). Calcolo delle correnti di corto circuito nelle reti di distribuzione radiali. | ||
10 | Classificazione dei dispositivi di manovra e fenomeno dell’arco elettrico. | ||
11 | Dispositivi di protezione contro le sovracorrenti (classificazione dei diversi tipi di relè di protezione e dei fusibili). Interruttori automatici per BT. | ||
12 | Scelta delle protezioni dalle sovracorrenti secondo le Norme CEI. | ||
13 | Criteri di selettività negli schemi di protezione. | ||
14 | Criteri di progettazione e protezione secondo la Tecnica della Sicurezza Elettrica definita dalle Norme CEI. Definizioni per i contatti diretti e indiretti. Lo “shock elettrico” e le Curve di Pericolosità della Corrente elettrica. | ||
15 | Modello ''elettrico'' del corpo umano. Resistenza e Tensione di Terra. Tensione Totale, Tensione di Contatto e di Contatto a Vuoto. Contatto indiretto con e senza collegamento a ''terra'' dell'apparecchiatura. Curva di sicurezza Tensione-Tempo. | ||
16 | La protezione contro i contatti indiretti nei sistemi TT. L'interrutore differenziale. La selettività tra differenziali. | ||
17 | Costituzione dell’Impianto di Terra. L'equipotenzialità nei sistemi TT. | ||
18 | La protezione contro i contatti indiretti nei sistemi TT e TN. | ||
19 | La protezione contro i contatti indiretti nei sistemi IT.La protezione contro i contatti diretti. | ||
20 | Cenni alle prescrizioni normative sugli impianti elettrici per “ambienti e applicazioni particolari”. | ||
21 | Installazione di protezioni e interruttori su conduttori di fase e di neutro nei sistemi TT, TN e IT. | ||
SMART GRIDS | |||
Argomenti | Riferimenti testi | ||
1 | Introduzione ai contenuti del Secondo Modulo. Il concetto di reti elettriche di distribuzione "intelligenti" (Smart Grids) e argomenti didattici correlati. | ||
2 | Rifasamento degli impianti elettrici. | ||
3 | Sovratensioni nelle reti elettriche di potenza e relativi sistemi di protezione. | ||
4 | Metodo generale di analisi del regime di guasto (monofase, bifase, trifase, con e senza collegamento a terra) nelle reti elettriche di potenza magliate e non. | ||
5 | Cabine Primarie AT/MT. Strutture di rete per sistemi pubblici di distribuzione in media e bassa tensione (MT e BT). | ||
6 | Stato del neutro nelle reti trifase e protezioni dal guasto monofase a terra (gmat) | ||
7 | Cabine Secondarie MT/BT e loro dimensionamento. Criteri di connessione delle cabine MT/BT alla rete di distribuzione MT – Utenti passivi e Attivi (Guida CEI 99-4 e Norma CEI 0-16). | ||
8 | Criteri di connessione degli utenti alla rete di distribuzione BT (Norma CEI 0-12, allineamento con Norma CEI EN 50438 sui generatori fino a 16 A). | ||
9 | Protezioni delle Reti di Distribuzione MT e BT "tradizionali" passive e radiali: Protezioni contro sovraccarico e cortocircuito tra le fasi; Protezioni contro i g.m. a t.; Principi di automazione nelle reti MT e loro evoluzione. | ||
10 | Regolazione della tensione nelle reti di distribuzione passive secondo i criteri unificati di Enel Distribuzione (DK 4455, 1993). Esempi di inapplicabilità della DK 4455 nelle reti di distribuzione "attive". | ||
11 | La Generazione Distribuita (GD) e il suo impatto sulle reti di Distribuzione e di Trasmissione. | ||
12 | Schemi di Protezione-Automazione e Regolazione della Tensione Evoluti in presenza di GD nelle reti di distribuzione. Cabine Secondarie “Smart”. | ||
13 | La Smart Grid ed i suoi paradigmi innovativi: Le diverse componenti e funzionalità di una Smart Grid. | ||
14 | Integrazione delle sorgenti di energia da fonti rinnovabili distribuite. | ||
15 | L’automazione della distribuzione. | ||
16 | Sistema avanzato di telemisura. | ||
17 | Immagazzinamento dell’energia e applicazioni. | ||
18 | Le Microreti. | ||
19 | Impianti di generazione virtuali e sistemi di dispacciamentodelle fonti di energia distribuite. | ||
20 | Gestione della domanda e dell’offerta di energia elettrica. | ||
21 | Mobilità elettrica. |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
- ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION
Prova orale.
- SMART GRIDS
Orale.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
- ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION
Non identificabili.
- SMART GRIDS
Non identificabili.