Linea elettrica

Una linea elettrica è un sistema elettrico di un elettrodotto che collega due sezioni di una rete al fine di trasferire l'energia elettrica fra i due punti che congiunge.

La linea aerea ad alta tensione che trasportava in Italia l'energia elettrica prodotta dal Superphenix (Fenêtre de Champorcher).

Descrizione

Si distinguono le linee in:

• aeree (conduttori nudi o isolati con diversi materiali, posati in aria fissati su sostegni di diverso tipo, come i tralicci)
• interrate (conduttori isolati con diversi materiali, posati in tubi che si trovano sottoterra)
• in condotto portacavi (conduttori isolati con diversi materiali, posati in canaline, tubazioni, etc..)
• in cavo (vecchia definizione che oggi non può descrivere, da sola, la tipologia di linea elettrica. si indicano, in generale, linee con conduttori isolati con diversi materiali posati a terra in canaline, tubazioni, etc..)

C'è un'ulteriore classificazione in base alla forma d'onda della corrente trasmessa (linee a corrente continua o alternata) e in base al valore della tensione elettrica (linee in bassa, media, alta o altissima tensione); per le linee a corrente alternata è in uso corrente la seguente classificazione:

• linee in bassa tensione: con tensione nominale minore di 1.000 Volt
• linee in media tensione: con tensione nominale 1.000 e 30.000 Volt
• linee in alta tensione: con tensione nominale 30.000 e 132.000 Volt
• linee in alta tensione: con tensione nominale maggiore di 132.000 Volt.

Parametri caratteristici

Grafico del circuito equivalente di una linea elettrica con lunghezza L = 1 km

Il circuito equivalente di un tratto di linea lungo 1 km si schematizza come in figura, ovvero con due parametri longitudinali (Rl e Xl) e due trasversali (Cl e Gl). Se si volesse considerare il circuito equivalente di tutta l'intera linea in considerazione vanno "uniti" questi blocchi di circuito. I parametri sono definiti per unità di lunghezza.

Resistenza di linea

La resistenza di linea: è la resistenza fisica del cavo al passaggio della corrente:

$R_{l}=k_{r}{\frac {\rho }{S}}$ in [ Ω / km ] dove

* ρ è la resistività del materiale in Ω mm² / km; di solito i cavi in alta tensione son costituiti da rame o alluminio insieme all'acciaio che fornisce una buona resistenza meccanica;

* S è l'ampiezza della sezione del cavo, in mm²;

* Kr è un coefficiente maggiorativo che varia dal 2% al 5% per le linee aeree e fino al 20% per le linee in cavo

Induttanza di servizio

L'induttanza di servizio di linea: considera gli effetti di auto e mutua induzione tra i cavi stesi in parallelo:

$L_{l}=0,4606\ log{\frac {2D}{d}}+K$ in [ H / km]*10^-3 dove

* D è la distanza tra i conduttori;

* d è il diametro dei conduttori

* K è il contributo dato dal campo interno al conduttore e dipende dalla struttura del cavo (liscio o cordato)

Capacità di linea

La capacità di linea; considera il campo elettrostatico tra i conduttori e tra i conduttori ed il terreno (effetto predominante):

$C_{l}={\frac {0,02413}{log{\frac {2D}{d}}}}$ in [μ F / km]

Conduttanza di linea

La conduttanza di linea; considera l'effetto di conduzione superficiale del cavo a causa di un non perfetto isolamento. Può accadere che - soprattutto in caso di umidità - si abbassi il valore del dielettrico e si generino delle scariche localizzate intorno al cavo di colore bluastro e rumorose che causano una dissipazione di energia (effetto corona).

Caduta di tensione

Nelle linee a media e bassa tensione questi ultimi due effetti sono trascurabili, ne consegue che il circuito equivalente è dato solo dalla serie di Rl e Xl. Si può quindi definire per una linea con una data lunghezza "L" la resistenza e l'induttanza globale del cavo: $R=Rl\cdot L$ e $X=Xl\cdot L$.

Con questi due valori in BT e MT è possibile definire la caduta di tensione industriale per una linea trifase:

$V_{p}-V_{a}=\Delta V={\sqrt {3}}I(Rcos{\phi }+Xsin{\phi })$

dove ΔV è la differenza tra la tensione di partenza e di arrivo della linea, I è la corrente che fluisce, φ è lo sfasamento tra corrente e tensione di fase in arrivo.

Bibliografia

• Maurizio Fauri, Dimensionamento delle linee elettriche in corrente alternata (PDF), Università di Trento.

Voci correlate

• Cavo elettrico
• Elettrodotto
• Effetto Ferranti
• Rete elettrica

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