DYNAMICS AND CONTROL OF ELECTRICAL SYSTEMS

ING-IND/33 - 9 CFU - 2° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

STEFANIA CONTI


Obiettivi formativi

Il Corso è rivolto allo studio dei principali componenti e del sistema elettrico di potenza nel suo insieme, sia in condizioni normali che di funzionamento anomalo. Vengono, inoltre, trattati i principali sistemi di protezione e controllo nelle reti di trasmissione e di distribuzione dell’energia elettrica, sia di concezione tradizionale che secondo il paradigma innovativo della Smart Grid in presenza di sistemi di generazione distribuita.


Prerequisiti richiesti

Conoscenze di base di Elettrotecnica, con specifico riferimento alla fisica dei Campi Elettromagnetici ed ai Sistemi Elettrici Trifase.

Conoscenza delle Macchine Elettriche e della loro modellazione a regime stazionario ed in funzionamento transitorio.



Frequenza lezioni

Non obbligatoria.



Contenuti del corso

Richiami su alcune trasformazioni di variabili utilizzate nello studio dei SEP [Trasformazione ai Componenti Simmetrici, Trasformazione ai Valori Relativi].

Linee di Trasmissione AC [Modelli per il funzionamento a vuoto e a carico delle linee di trasmissione AC in regime stazionario (sinusoidale permanente). Limiti di trasmissione della potenza e considerazioni sulla stabilità di trasmissione. Limiti di utilizzo dei cavi nella trasmissione AC. Cenni sulla trasmissione HVDC].

Apparecchi di Manovra, Sicurezza e Protezione [Sezionatori e interruttori di manovra/sezionamento (IMS), Interruttori, Fusibili].

Le Reti di Trasmissione e di Distribuzione [Strutture e componenti, Caratteristiche generali delle linee elettriche aeree facenti parte della RTN italiana, Stazioni Primarie AAT/AT, Cabine Primarie (Stazioni Secondarie) AT/MT, Cabine Secondarie MT/BT].

Sistemi di Controllo per la Trasmissione AC [Trasformatori di regolazione (Boosters e Phase-Shifters), Compensazione ideale distribuita (in serie, in parallelo e mista), Compensazione concentrata (Compensazione VAr in parallelo, compensatori sincroni, condensatori e reattori in parallelo; compensazione capacitiva in serie), Confronto con Phase Shifting Transformers].

Controllo della tensione e dei flussi di potenza reattiva nelle Reti di Trasmissione AT [Richiami sulle relazione tra le tensioni nodali e le variazioni di flusso di potenza reattiva nelle reti di trasmissione; Mezzi per “produrre” o “assorbire” potenza reattiva; Regolazione della tensione nei nodi di trasformazione; Controllo gerarchico della tensione nella Rete di Trasmissione (Regolazione primaria, secondaria e terziaria); Partecipazione alla regolazione di tensione (Guida Tecnica Terna)].

Controllo della tensione e dei flussi di potenza attiva e reattiva nelle Reti di Distribuzione MT e BT, passive e attive [Qualità della tensione (Norma CEI EN 50160). Metodi tradizionali per la regolazione della tensione nelle reti di distribuzione passive MT e BT (Enel DK 4455). Calcolo dei parametri Vp ed R del regolatore automatico di tensione (RAT). La Generazione Distribuita (GD) basata su fonti energetiche tradizionali e rinnovabili. Impatto della GD sulle Reti di Distribuzione e Trasmissione e prescrizioni dell’Allegato A.70 del Codice di Rete di Terna. Introduzione alle regole tecniche di riferimento per la connessione di utenti attivi e passivi alle reti AT, MT e BT delle imprese distributrici di energia elettrica. Cenni sulle protezioni di interfaccia con la rete dei generatori (Norme CEI 0-16 e CEI 0-21). Inefficacia dei metodi tradizionali di regolazione della tensione e metodi innovativi per il controllo centralizzato della tensione nelle reti di distribuzione in presenza di GD (Pubblicazioni scientifiche Enel). Modelli per la valutazione della sensibilità della tensione nodale nelle reti di distribuzione MT (Pubblicazioni scientifiche Enel). Introduzione al paradigma della Smart Grids (European Technology Platform)].

Analisi dei guasti simmetrici e dissimmetrici nelle reti di trasmissione [Metodologie di analisi del corto circuito. Vincoli imposti dalla rete e dal tipo di guasto. Corto circuito simmetrico, Calcolo delle grandezze elettriche per il guasto trifase. Potenza di corto circuito permanente e transitoria. Definizione di vicinanza elettrica tra i nodi di una rete. Nodi “forti” e “deboli”. Corto circuito dissimmetrico, Calcolo delle grandezze elettriche per il guasto monofase a terra, bifase isolato e a terra; Connessione dei circuiti di sequenza. Influenza dei parametri di rete nel confronto tra le ampiezze delle componenti alternate subtransitorie delle correnti di cortocircuito a frequenza nominale per i diversi tipi di guasto nelle reti di Trasmissione].

Calcolo delle correnti di corto circuito nelle reti radiali di MT e BT [Analisi dei guasti simmetrici e dissimmetrici nelle reti di distribuzione. Corto circuito simmetrico. Influenza dello stato del neutro sul guasto monofase a terra nelle reti di distribuzione].

Sistemi di Protezione dalle Sovracorrenti [Concetti fondamentali sui sistemi di protezione, Tipi di relè ed equazioni di funzionamento per le linee di trasmissione e di distribuzione, Schemi di protezione e automazione per le reti di Trasmissione e di Distribuzione, Protezioni di Cabina primaria e secondaria].



Testi di riferimento

Roberto Marconato, "Electric Power Systems, Vol. I, II", Ed. CEI.

James J. Burke, "Power Distribution Engineering _ Fundamentals and applications", Ed. Dekker Inc.

J. Lewis Blackburn, Thomas J. Domin, “Protective relaying - Principles and application”, Ed. Taylor & Francis Group, LLC.

Fabio Massimo Gatta, “Impianti Elettrici”, Ed. Esculapio.


Altro materiale didattico

Additional teaching material available at:

http://www.diees.unict.it/users/sconti/ --> Attività Didattica



Programmazione del corso

 *ArgomentiRiferimenti testi
1*Some transformations of variables used in power systems [Symmetrical-Components transformation, Per-Unit transformation].Roberto Marconato, ''Electric Power Systems, Vol. I, II'', Ed. CEI. 
2*AC Transmission lines.Roberto Marconato, ''Electric Power Systems, Vol. I, II'', Ed. CEI. - Teaching materials provided by the teacher. 
3*Switching, Safety and Protection Devices.J. Lewis Blackburn, Thomas J. Domin, “Protective relaying - Principles and application”, Ed. Taylor & Francis Group, LLC. - Fabio Massimo Gatta, “Impianti Elettrici”, Ed. Esculapio. 
4*Transmission and Distribution Networks.Roberto Marconato, ''Electric Power Systems, Vol. I, II'', Ed. CEI. - James J. Burke, ''Power Distribution Engineering _ Fundamentals and applications'', Fabio Massimo Gatta, “Impianti Elettrici”, Ed. Esculapio - Teaching materials provided by the teacher 
5*AC Transmission System Controls.Roberto Marconato, ''Electric Power Systems, Vol. I, II'', Ed. CEI. 
6*Voltage and Reactive Power Controls in Transmission Systems.Roberto Marconato, ''Electric Power Systems, Vol. I, II'', Ed. CEI. - Technical Guide GRTN/Terna - Teaching materials provided by the teacher. 
7*Voltage and Active/Reactive Power Controls in active and passive, MV and LV, Distribution Systems.Teaching materials provided by the teacher - F.M.Gatta, “Impianti Elettrici”, Ed. Esculapio. - CEI Standards - ENEL Recomandations and Guides - National Grid Code 
8*Analysis of Symmetrical and Unsymmetrical Faults in Transmission Networks.Roberto Marconato, ''Electric Power Systems, Vol. I, II'', Ed. CEI. 
9*Short-Circuit Analysis in MV and LV Distribution Networks.Fabio Massimo Gatta, “Impianti Elettrici”, Ed. Esculapio. - Teaching materials provided by the teacher. 
10*Over-Current Protection Systems.Roberto Marconato, ''Electric Power Systems, Vol. I, II'', Ed. CEI. - J. Lewis Blackburn, Thomas J. Domin, “Protective relaying - Principles and application”, Ed. Taylor & Francis Group, LLC. 
* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

Esame orale.


PROVE IN ITINERE

Non sono previste prove in itinere.


PROVE DI FINE CORSO

Non sono previste prove di fine corso, se non la prova orale.


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

Normalmente, non ci sono domande più frequenti di altre.




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