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CABINA DI TRASFORMAZIONE MT/BT
 

La cabina di trasformazione è il complesso dei conduttori, delle apparecchiature e delle macchine destinate a trasformare la tensione fornita dalle linee di distribuzione MT ai valori di alimentazione delle linee BT.
Esse possonono essere pubbliche o private (dette anche cabine di utente). Le prime sono di proprietà dell'ente distributore e servono per alimentare le utenze private a tensione di 230 V monofase e 400 V in trifase; le seconde sono di proprietà dell'utente e servono per l'alimentazione di impianti privati di grandi dimensioni (generalmente con potenza oltre i 200 kW) con fornitura dell'energia in MT.
Nel caso di cabine private l'utente mette a disposizione dell'ente distributore dei locali per l'installazione del gruppo di misura e delle sue apparecchiature.
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Elementi di una cabina elettrica privata
In una cabina di trasformazione privata si distinguono varie parti:  
gruppo di misura : il complesso di apparecchi e strumenti che servono a determinare le quantità dell’energia assorbita dall’utente e le modalità del prelievo
circuito primario a MT  : il complesso costituito dai conduttori, dagli isolatori e dagli apparecchi che consentono il passaggio dell’energia a MT, dal punto di consegna, da parte dell’ente distributore ai trasformatori
trasformatori : elemento principale della cabina stessa; servono a trasformare l’energia elettrica a MT, fornita dall’ente distributore, in una energia avente una tensione più adatta alla distribuzione e all’utilizzazione
circuito secondario a BT  : è il circuito destinato al trasporto dell’energia trasformata e comprende i conduttori che collegano la parte BT del trasformatore con il quadro di distribuzione
quadro di distribuzione di BT  : complesso che rende possibile lo smistamento dell’energia stessa per i vari servizi, mediante un’opportuna serie di interruttori e sezionatori, offrendo anche la possibilità di effettuare misure e registrazioni di grandezze elettriche come la tensione, la corrente, la potenza, etcc...
circuito di terra : complesso di apparecchiature che servono a collegare al circuito di protezione tutte le masse presenti in cabina(cassa del trasformatore, schermi dei cavi MT, mensole metalliche, centro stella del secondario, etc....)
protezioni : sono tutti gli accorgimenti necessari per proteggere le macchine e le persone addette alla conduzione di un impianto

Schemi tipici del lato MT
La configurazione del lato MT della cabina dipende da numerosi fattori:
Tipo di alimentazione
La cobina può essere alimentata con una linea terminale che non prosegue oltre la cabina stessa o essere alimentata da una linea ad anello.
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Nel secondo caso si nota l'installazione del dispositivo entra-esci costituito da due sezionatori sotto carico in modo da alimentare la cabina con una o entrambe le linee di ingresso in MT mantenendo la continuità dell'anello anche quando la cabina è scollegata. I sezionatori di terra servono per collegare a terra la linea in caso di lavori sulla stessa.

Tipo di apparecchio di manovra e protezione sul lato MT
Per cabine di potenza non elevata (generalmente fino a 400 kVA e 40 A di corrente) si preferisce usare sezionatori sotto carico con fusibili mentre per potenze superiori si installa un sezionatore munito di lame interbloccate a terra e un interruttore automatico.

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L'intervento dei fusibili, anche su di una sola fase, deve far aprire il sezionatore.

Numero di trasformatori
Esso influenza il numero delle apparecchiature di protezione e di manovra sul lato MT. La configurazione che più si adatta ai vari casi è quella realizzata con scomparti componibili adeguata alle esigenze. E' previsto l'uso di un interruttore generale MT di cabina e di sezionatori con fusibili per le varie derivazioni.

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In essa si distinguono:
- le celle delle linee di alimentazione MT (1 e 2)
- il gruppo di misura (3)
- interruttore generale-sezionatore (4)
- cella delle apparecchiature di protezione e manovra di un trasformatore posto fuori dal quadro protetto (5) (se esiste)
- cella di partenza della linea a MT per l'alimentazione di un'eventuale altra cabina (6)
- cella delle apparecchiature di protezione e manovra del trasformatore (7)
- cella del trasformatore (8)


Schemi tipici del lato a BT
La configurazione dello schema dipende da vari fattori tra cui il numero dei trasformatori, il numero e la disposizione dei carichi, il tipo di distribuzione in BT e i valori della corrente di cortocircuito massima.
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Il primo schema rappresenta una cabina con una sola macchina ma con più linee BT in derivazione con distribuzione radiale.
Il secondo schema presenta due macchine che possono funzionare in modo indipendente l'una dall'altra o in parallelo tramite la manovra dell'interruttore CS detto congiuntore di sbarra. Si osserva che questo schema presenta una buona flessibilità in quanto è possibile alimentare tutti i carichi o una parte, a seconda della potenza dei singoli trasformatori, se uno dei due è in avaria o in manutenzione.
Bisogna ricordare che, quando i trasformatori funzionano in parallelo, la corrente di cortocircuito sulle sbarre è pari alla somma delle correnti di cortocircuito delle macchine. Però, tarando opportunamente il congiuntore CS, esso interverrà interrompendo le sbarre in modo che la corrente di cortocircuito sul guasto sia solo quella di una macchina.

Trasformatore MT/BT
Vengono adottati trasformatori con isolamento in olio oppure a secco inglobati in resina.
Il primo ha le parti attive poste all'interno di un cassone pieno di olio minerale avente la duplice funzione di isolante e di refrigerante. Se il trasformatore è del tipo con cassa stagna a riempimento integrale(trasformatore sigillato) non esiste il conservatore dell'olio poichè le variazioni di volume dell'olio sono compensate dall'elasticità della cassa in lamiera di acciaio.
Il tipo a secco impiega avvolgimenti totalomente inglobati in blocchi cilindrici di resina epossidica che li isola e li protegge dagli agenti esterni. Sono classificati in varie classi a seconda delle condizioni di inastallazione.

I trasformatori sono anche classificati in funzione del tipo di raffreddamento usando una sigla di quattro lettere: le prime due indicano la natura e il tipo di circolazione del fluido refrigerante in contatto con gli avvolgimenti mentre le altre due indicano la natura e il modo di circolazione del refrigerante esterno all'involucro, se esiste.
Per quelli a secco si adotta di solito il raffreddamento AN (aria naturale) mentre per quelli in olio ONAN (olio naturale - aria naturale) oppure ONAF (olio naturale - aria forzata) a seconda se sono usate ventole di raffreddamento applicate sul cassone.

Dati caratteristici elettrici:
- potenza nominale in kVA
- rapporto di trasformazione a vuoto (generalmente 20 kV / 0.4 kV)
- collegamenti degli avvolgimenti (generalmente triangolo MT - stella con neutro BT)
- gruppo CEI (necessario per il collegamento in parallello; deve essere uguale per tutte le macchine)
- tensione di cortocircuito % ( i valori variano dal 4% al 6%)
- perdite di potenza a vuoto e a carico(queste ultime riportate alla temperatura di funzionamento)
- corrente a vuoto (varia dal 2.5% all'1% della corrente nominale primaria, all'aumentare della potenza)

Criteri di scelta e di dimensionamento dei componenti delle cabine elettriche
- Potenza apparente di progetto
La sua determinazione va fatta valutando la potenza convenzionale dei carichi mediante i fattori di utilizzazione e di contemporaneità e una potenza di margine, valutabile dal +10% al +30% della potenza convenzionale, per future esigenze. La formula per il calcolo è:

Sp = (Pconv + Pmarg) / 0.9 (kVA)

dove 0.9 è il f.d.p. a cui ci si riferisce pensando l'impianto elettrico rifasato secondo le disposizioni di legge.

- Conduttori lato MT
Sul lato MT si usano cavi isolati in EPR o XPLE oppure conduttori nudi di rame o in alluminio. Il loro dimensionamento è funzione della corrente nominale del lato MT che corrisponde alla potenza di progetto.

- Apparecchi di protezione e manovra lato MT
Sul lato MT si effettua la protezione contro le sovratensioni e quella contro i cortocircuiti mentre la protezione contro il sovraccarico riguarda il lato BT.
Si adottano fusibili MT per potenze fino a 400 kVA ed interruttori automatici MT per potenze maggiori dotati di sganciatori di massima corrente a doppia soglia di intervento con apertura ritardata per correnti inferiori a 500-750 A.
Per la scelta delle caratteristiche si deve tener conto di:
1. tensione nominale del sistema MT
2. corrente nominale del circuito MT (trasformatori)
3. corrente di cortocircuito lato MT, generalmente fornita dall'ente distributore

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- Protezione contro i guasti interni del trasformatore
Si effettua con il relè Buchholz a sviluppo di gas per trasformatori in olio e con relè differenziale a squilibrio di corrente per macchine di potenza superiore.

- Apparecchiature di manovra e protezione lato BT
Sul lato BT sono previste le protezioni dal cortocircuito e dal sovraccarico per le varie linee in partenza. Si utilizzano generalmente interruttori automatici con sganciatori di sovracorrente.
Per la scelta delle caratteristiche si deve tener conto di:
1. tensione nominale delle linee (230/400 V)
2. corrente di impiego dei circuiti
3. correnti di cortocircuito nei punti di installazione degli interruttori

- Protezione contro i contatti indiretti
Questa protezione viene fatta mediante l'interruzione automatica dell'alimentazione coordinando l'impianto di terra e i dispositivi di interruzione con le modalità previste per il sistema TN.

 
 

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