ELECTRIC POWER DISTRIBUTION, UTILIZATION AND SMART GRIDS

12 CFU - 1° e 2° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

GIUSEPPE MARCO TINA

Obiettivi formativi

ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION
Conoscenza e comprensione

nel corso del primo modulo del Corso, lo studente acquisirà̀ la conoscenza su struttura, componenti, funzioni, metodi di analisi e criteri di progettazione delle reti di distribuzione di I e II Categoria, con più specifico riferimento ai sistemi di I Categoria (cosiddetti di Bassa Tensione) ed alla normativa riguardante la Sicurezza Elettrica.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Alla fine del corso gli studenti avranno le competenze necessarie ad analizzare le reti di distribuzione elettriche, identificandone le sezioni e le funzionalità principali. Gli studenti avranno le competenze necessarie alla caratterizzazione dei sistemi e dei processi, alla valutazione dei parametri e delle variabili rilevanti per valutare lo stato tecnico e di sicurezza di una rete di distribuzione.

Autonomia di giudizio

Gli studenti acquisiranno autonomia di giudizio per una accurata analisi tecnica delle reti di distribuzione, tali capacità saranno affinate anche attraverso attività sperimentali svolte in laboratorio.

Abilità comunicative

Lo studente rafforzerà̀ il linguaggio tecnico delle reti di distribuzione, dei metodi numerici per gli studi specialistici con l'obiettivo di potersi adeguatamente presentare sul mondo del lavoro con le competenze richieste ed un adeguato profilo tecnico. La capacità di lavorare in gruppo sarà̀ affinata attraverso le esperienze sperimentali in laboratorio svolte in piccoli gruppi. La stesura della relazione di laboratorio e l’esame orale consentiranno di affinare il linguaggio tecnico e le capacità comunicative.

Capacità di apprendimento

Lo studente sarà̀ in grado di ampliare autonomamente le proprie conoscenze delle reti di distribuzione ed elettrotecnica attraverso l’approfondimento dei testi di riferimento, su articoli di riviste scientifiche specializzate e tramite gli spunti offerti dalle attività seminariali organizzate dell’insegnamento.
SMART GRIDS
Il secondo modulo del Corso si prefigge l'obiettivo di fornire approfondimenti su strutture di rete, funzioni, metodi di analisi, nonchè criteri di controllo e protezione delle reti elettriche di distribuzione pubbliche di I e II Categoria (cosiddette di Bassa e Media Tensione), sia per reti "tradizionali" che secondo il paradigma innovativo delle "smart grids", in presenza di sistemi di generazione distribuita e di accumulo dell'energia elettrica.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION
L'insegnamento viene, di norma, svolto tramite lezioni di didattica frontale in aula su argomenti di teoria e con esercitazioni al calcolatore, utilizzando specifici strumenti software di progettazione.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista (cioè in presenza in aula e a distanza per via telematica) o interamente distanza, potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il più possibile il programma previsto e riportato nel Syllabus.
SMART GRIDS
L'insegnamento viene, di norma, svolto tramite lezioni di didattica frontale in aula su argomenti di teoria e con esercitazioni al calcolatore, utilizzando specifici strumenti software di simulazione.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista (cioè in presenza in aula e a distanza per via telematica) o interamente distanza, potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il più possibile il programma previsto e riportato nel Syllabus.

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 continua e alternata sinusoidale, in regime e in transitorio, nonchè al funzionamento dei sistemi elettrici di potenza, sia monofase che trifase, simmetrici, equilibrati e non.

Conoscenza delle principali Macchine Elettriche (trasformatori di potenza, macchine sincrone, asincrone e convertitori elettronici di potenza) e dei principi di base di funzionamento e 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 continua e alternata sinusoidale, in regime e in transitorio, nonchè al funzionamento dei sistemi elettrici di potenza, sia monofase che trifase, simmetrici, equilibrati e non.

Conoscenza delle principali Macchine Elettriche (trasformatori di potenza, macchine sincrone, asincrone e convertitori elettronici di potenza) e dei principi di base di funzionamento e modellazione.

Conoscenze acquisite tramite 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. Presentazione del Corso e degli specifici ambiti di interesse, in relazione alle principali funzioni dei Sistemi Elettrici di Potenza (Generazione, Trassmissione, Distribuzione e Utilizzazione) ed alle relative strutture di rete.

1. Definizioni e classificazioni principali relative agli impianti elettrici. Richiami sulle scelte tecniche fondamentali. Il neutro nei sistemi trifase. Tensioni nominali verso “terra”. Classificazione 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 contro le 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. 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 Tensione di Contatto a Vuoto. Contatto indiretto con e senza collegamento a "terra" dell'apparecchiatura elettrica. 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. Le reti elettriche di distribuzione passive "tradizionali" e la loro evoluazione in "intelligenti" (Smart Grids) con 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 corto-circuito (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 contro il 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 trend evolutivi.

10. Regolazione della tensione nelle reti di distribuzione passive secondo i criteri unificati di Enel Distribuzione (DK 4455, 1993), oggi e-distribuzione. Esempi di inapplicabilità della DK 4455 nelle reti di distribuzione "attive": introduzione alla Generazione Distribuita (GD).

11. La 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. Le Smart Grid ed i 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 dispacciamento delle 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 e Reports tecnici redatti da Professionisti e rinomate Aziende 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 o per via telematica 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 o per via telematica 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.
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
La verifica dell’apprendimento viene di norma effettuata tramite una prova orale in presenza, ma potrà essere effettuata anche a distanza per via telematica qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Learning assessment is usually carried out by an oral exam in presence, but it might also be carried out remotely, should the conditions require it.
SMART GRIDS
La verifica dell’apprendimento viene di norma effettuata tramite una prova orale in presenza, ma potrà essere effettuata anche a distanza per via telematica qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Learning assessment is usually carried out by an oral exam in presence, but it might also be carried out remotely, should the conditions require it.

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AND UTILIZATION
Non identificabili.
SMART GRIDS
Non identificabili.

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