Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica

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Sovratensioni di manovra Evento Punto considerato Valore massimo della sovratensione (p.u.) Chiusura di linee in assenza di mezzi di controllo All’estremità di manovra 2 ÷ 2,5 All’estremità aperta 2,4 ÷2,8 Richiusura trifase in assenza di mezzi di controllo 2,3÷ 3 3 ÷3,7 Richiusura monofase in assenza di mezzi di controllo 1,5÷ 1,8 1,8 ÷ 2,4 Chiusura di linee e richiusura trifase con interruttori dotati di resistore di preinserzione 1,6 ÷ 1,8 1,7 ÷ 2,2 Chiusura di linee e richiusura trifase con interruttori dotati di più resistori di preinserzione 1, 2 ÷ 1,4 1,5 ÷ 1,7 Apertura di linee a vuoto senza riadescamenti Lato linea dell’interruttore manovrato 1,3 Apertura di linee a vuoto con riadescamenti Valori confrontabili con quelli della richiusura trifase in assenza di mezzi di controllo Apertura di trasformatori a vuoto Lato trasformatore manovrato 2 ÷ 2,3 Lato sbarre 1 G.Pesavento

G.Pesavento

Sovratensioni sostenute Le sovratensioni sostenute sono transitori oscillanti poco smorzati a frequenza di rete, o prossima ad essa con durate che possono variare, secondo i dispositivi di protezione esistenti, da pochi periodi fino a qualche secondo. La loro importanza sta nel fatto che il loro valore massimo può condizionare il livello di protezione di alcuni tipi di scaricatori che non debbono intervenire al loro presentarsi, data l'energia che sarebbero chiamati ad assorbire. Esse, inoltre, possono risultare determinanti nella scelta dell'isolamento in atmosfera contaminata. improvvise perdite di carico disinserzione di carichi induttivi o inserzione di carichi capacitivi chiusura di linee a vuoto guasti monofase a terra fenomeni di risonanza e autoeccitazione. G.Pesavento

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In generale le sovratensioni atmosferiche non finiscono mai con il prevalere nel dimensionamento degli isolamenti; ciò è provato dal fatto che gli isolamenti degli impianti differiscono molto quando le tensioni del sistema sono diverse, ma assai poco quando i livelli ceraunici sono diversi. Infatti per ridurre il rischio di scarica dovuto a sovratensioni atmosferiche, si possono conseguire risultati migliori riducendo queste ultime, piuttosto che rinforzando l'isolamento; ciò si ottiene perfezionando i sistemi di guardia (parafulmini, funi di guardia) ed i sistemi di terra. Chi determina quindi l'isolamento di un sistema elettrico sono le sovratensioni interne (sostenute e di manovra) oltreché, naturalmente, la tensione di esercizio; ma poiché le sovratensioni interne dipendono dalle caratteristiche del sistema è sempre possibile modificare il sistema in modo da ridurle, come indicato nello schema a blocchi. Naturalmente tali modifiche saranno realizzate solo quando il loro costo risulti inferiore alle economie realizzabili sull'isolamento e ciò può accadere solo fino al momento in cui l'isolamento è determinato dalla tensione di esercizio. Questa sollecitazione dielettrica torna quindi ad essere il vero fattore determinante degli isolamenti di un sistema. G.Pesavento

Correnti di fulmine e frequenza di fulminazione G.Pesavento

Distribuzione cumulata dei valori di picco. tutti i valori raggruppati 2) tutte le scariche negative; 3) prime scariche negative 4) scariche negative successive; 5) scariche positive G.Pesavento

Pendenze massime delle correnti 1) tutti i valori raggruppati; 2) tutte le scariche negative; 3) prime scariche negative; 4) scariche negative successive; 5) scariche positive G.Pesavento

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Fulminazione di linea senza fune di guardia Se if (t) è la corrente di fulmine, la tensione verso terra del punto P risulterà vP (t) = Z/2 · if (t) G.Pesavento

Sovratensione dopo la scarica di una catena di isolatori G.Pesavento

Fulminazione diretta di un traliccio Fulminazione su linee con fune di guardia G.Pesavento

Il modello elettrogeometrico Questo tipo di modello si basa sul concetto di “distanza di impatto” o “striking distance”, ossia la distanza che si ha tra la punta del leader discendente e una struttura a terra quando il campo elettrico medio in essa raggiunge il valore critico di scarica. Finché il leader non arriva a tale distanza da una struttura a terra il punto di impatto del fulmine non è ancora definito. Il valore critico del campo medio di scarica viene valutato dai diversi autori tra 3 e 6 kV/cm. Detta S la striking distance, è possibile costruire la figura 9.10, nella quale G e C rappresentano, rispettivamente, la fune di guardia e il conduttore di fase,  l’angolo di schermatura, c ed h la posizione reciproca dei diversi elementi. G.Pesavento

Il valore S della striking distance dipende dalla carica nel leader che, a sua volta, è legata in qualche modo al valore massimo If della corrente del fulmine. Le relazioni tra S e If proposte dai vari autori sono del tipo e la più usata è con S espressa in metri e If in kA. G.Pesavento

Fissata la posizione di fune di guardia e conduttore, ossia i valori di c,  e h, all’aumentare della corrente, e quindi di S, il valore di ws diminuisce fino ad annullarsi per un certo valore Im; un fulmine con corrente superiore a Im non colpirà mai il conduttore. Se Ng è il numero di fulmini che cadono al suolo per km2 e per anno nella zona in cui esiste la linea ed f(If) è la funzione densità di probabilità dei valori della corrente di fulmine, il numero N, per km2 e per anno, di fulminazioni dirette di un conduttore di fase della linea G.Pesavento

Modelli basati sulla propagazione del leader G.Pesavento

Esempio di caratteristiche tensione di scarica-tempo alla scarica G.Pesavento

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