ELECTRIC POWER DISTRIBUTION, UTILIZATION AND SMART GRIDS

12 CFU - 1° e 2° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

STEFANIA CONTI

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).

Altro materiale didattico

ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION
Il materiale didattico addizionale, quale ad esempio dispense o presentazioni sviluppate in ambiente Microsoft PowerPoint, preparate dal docente, viene fornito a lezione durante la frequenza del Corso.
SMART GRIDS
Il materiale didattico addizionale, quale ad esempio dispense o presentazioni sviluppate in ambiente Microsoft PowerPoint, preparate dal docente, viene fornito a lezione durante la frequenza del Corso.

Programmazione del corso

ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION
	Argomenti	Riferimenti testi
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.

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