Capitolo Terzo - Linee elettriche: le costanti primarie

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07/04/2006 Testa – Appunti di Sistemi Elettrici di Bordo – a.a. 2004-2005 I materiali utilizzati per la realizzazione dei conduttori di una linea elettrica sono caratterizzati da una propria resistività, il cui valore dipende dal tipo di materiale e dalla temperatura. Nella tab.I sono riportate le resistività in corrente continua a 20 °C dei principali materiali conduttori ed i coefficienti di variazione della resistività con la temperatura. Tab. I – Caratteristiche dei principali materiali conduttori Materiale Rame Alluminio Lega di Aldrey Resistività a 20 °C [Ω mm2 /km] 17,8 28,3 32,5 Cap.III – Linee elettriche ... III.10 Coeff. di variaz. con la temp. [°C-1] 0,0038 0,0040 0,0036 Nei conduttori percorsi da corrente alternata, poi, la resistenza è più elevata di quella in corrente continua, a causa dell’effetto pelle e dell’effetto prossimità. Ciascun conduttore, infatti, è immerso nel campo magnetico creato dalla corrente che lo percorre (effetto pelle) e da quello creato dalle correnti che percorrono gli altri conduttori (effetto prossimità); ne consegue una disuniforme distribuzione della corrente lungo la sezione del conduttore che, di fatto, comporta un aumento della resistenza offerta al passaggio della corrente. Si ha che la resitenza R per unità di lunghezza è (III.19) 1 r = k(f, S) ⋅ ρ ⋅ [Ω/km] S dove k(f,S) ≥ 1 è un coefficiente adimensionale che tiene conto degli incrementi per gli effetti pelle e di prossimità, ρ la resistività del materiale [Ω mm 2 /km] e S la sezione [mm 2 ]. Nel caso particolare dei conduttori nudi di alta tensione, le elevate distante a cui essi si trovano fanno sì che l’effetto prossimità sia trascurabile. Quanto detto vale per una linea trifase quando la somma delle correnti che la interessano è pari a zero. Quando i conduttori di una linea sono percorsi da una terna di correnti di sequenza omopolare, la loro somma, come già noto, si richiude attraverso il
07/04/2006 Testa – Appunti di Sistemi Elettrici di Bordo – a.a. 2004-2005 terreno; vi è, allora, da portare in conto la presenza del conduttore immaginario che simula la presenza del terreno o delle masse metalliche, e che ha caratteristiche molto particolari e diverse da quelle dei conduttori di fase. Per i cavi, non ci sono differenze sostanziali rispetto a quanto detto a proposito delle linee aeree, salvo la presenza di un incremento sensibile della resistenza per effetto del maggior peso dell’effetto prossimità e per l’incidenza delle dissipazioni di potenza attiva causate dalle correnti parassite nelle guaine e negli schermi metallici. 2.4 Conduttanza In una linea elettrica con conduttori nudi è necessario introdurre un’ulteriore costante primaria, la conduttanza, per tenere conto dei fenomeni dissipativi che si hanno negli isolatori e nell’aria che circonda i conduttori stessi; il fenomeno che regola questo secondo tipo di dissipazione è denominato effetto corona. Nel caso dei cavi le perdite di potenza attiva legate alla tensione di esercizio sono completamente diverse da quelle viste per le linee con conduttori nudi e sono causate da: • conduzioni attaverso l'isolante, Pc; • perdite dielettriche nell'isolante, Pd. Solo nei cavi per altissime tensioni, le perdite dielettriche nell'isolante possono essere di entità comparabile alle perdite per effetto Joule prodotte nei conduttori dal passaggio della corrente nominale. I valori numerici di tali perdite sono normalmente forniti dai costruttori. Può porsi che la conduttanza g per unità di lunghezza è data da: (III.20) Pc + g = 2 Vn Cap.III – Linee elettriche ... III.11 P d [S/km] Essa può essere perciò facilmente dedotta da prove sperimentali di misura delle perdite in specificate condizioni.
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