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Differenziali In Parallelo - problema teorico / pratico


Piero Azzoni

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ho un problema teorico (anche se per me e' pratico) molto grosso

lo pongo pubblicamente anche se spero che il mio amico benny (scusa, Ing.Benny) mi risponda tra i primi

ho ereditato un impianto fatto da altri molti anni fa, ma peggio ancora :angry::( , modificato da altri pochi anni fa

l'impianto originale era costiuito da tre trasformatori in parallelo che limentavano i tre rispettivi interruttori generali, a valle in parallelo

allora i differenziali non si usavano

l'impianto era un tn-s, la differenza rispetto agli usi attuali era che il neutro non era messo a terra sul morsetto del trasformatore, ma sulla sbarra di collegamento del generale (ipotizzo che sia stato per abbassare ulteriormente la Zg, comunque secondo me nel '71 poteva anche essere giusto)

( per correttezza anche formale; nella stesura originale del post c'era scritto tt, era una evidente errore, in quanto pur parlando di tt indicavo come il neutro fosse stato messo a terra, correggo ora la dizione "tt" in "tn-s" )

qualcuno, molto meno anni fa' a deciso che si dovvesse mettere i differenziali, decisione di per se giusta

io l'avrei attuata aggiungendo un rele' diff. su ogni partenza, anche se avrei impiegato di piu' il cliente avrebbe speso meno e il lavoro sarebbe stato migliore

sveglione de furbis (titolare dell'impresa elettrica omonima) ha tagliato le linee del trasformatore interponendo un quadro ""intermedio"" tra trasformatore e quadro generale, mettendo dentro quest'ultimo tre generali indipendenti con toroide e rele'

ha collegato a terra il polo di neutro di ogni trasformatore (giusto)

NON HA SCOLLEGATO DA TERRA LA SBARRA DI NEUTRO DI OGNI GENERALE DEL QUADRO GENERALE (pirla)

ha questo punto si e' accorto che nulla funzionava, o per meglio dire, scattava anche se messo a trenta A e ha demolito tutti gli ausiliari lasciando solo l'alimentazione ai rele'

passa i tempo, arrivo io

mi accorgo dei problemi dell terra, lascio la terra sul poloo del trasformatore e la tolgo dal polo dell'interrutore (mi pare il minimo per cominciare)

ricostruisco gli ausiliari

mi rendo conto che comunque non funziona

secondo l'elettricista di stabilimento non funziona perche' le dispersioni son davvero superiori a 30 x 3 = 90 A (non ci credo)

secondo me

----- finalmente dopo una prolissa premessa arriviamo al punto focale - ! ---

un circuito del genere non puo' funzionare perche'

mentre le correnti disperse derivanti dalle fasi si distribuiscono in relazione all'impedenza di ogni trasformatore

le correnti di ritorno sui conduttori dei neutri, che se disegno la rete risultano in servizio cortocircuitati sia a monte dalla terra che a valle dalla sbarra del quadro si distribuiscono in relazione all'impedanza delle singole linee

il tragico e' che se ho ragoine e' tutto da rifare

non tanto il mio lavoro (sistemazione dei neutri che comunque andava fatta)

quanto l'eliminazione del quadro intermedio e la realizzazione di fifferenziali sulle singole partenze

cosa ne pensate ?

Modificato: da Piero Azzoni
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le correnti di ritorno sui conduttori dei neutri, che se disegno la rete risultano in servizio cortocircuitati sia a monte dalla terra che a valle dalla sbarra del quadro si distribuiscono in relazione all'impedanza delle singole linee

Esatto ragione per cui i defferenziali scattano.

La soluzione è mettere i differenziali su ogni partenza del quadro generale (ammesso che servano sti differenziali) oppure sulle partenze delle utenze terminali.

Mi viene in mente un'altra soluzione (ammesso che sia fattibile però), i tre interruttori generali del quadro generale sono in parallelo sotto una stessa sbarra a valle?, dunque se riesci ad inserire un relè differenziale a toroide separato a valle dei tre generali ma a monte degli interruttori in partenza non hai problemi di correnti differenziali dovute alle diverse impedenze 8ammesso che il relè sia abbinabile agli attuali interruttori cosa abbastanza difficile). Poi non so che tagli a sono i trafo e l'estensione dell'impianto ma se devi proprio mettere qualcosa sulle partenze cambi gli interruttori ed usi degli sganciatori LSIG (soluzione più onerosa)

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una soluzione di ripiego (ma sara' possibile?): collegare in parallelo i secondari dei tre toroidi, applicare il risultato a un solo rele' che sgancia i tre interruttori.

Nel nodo che unisce i tre secondari si compensano gli squilibri dei singoli neutri sbarre-trafi e risulta una corrente solo se c'e' dispersione a terra

Modificato: da rguaresc
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una soluzione di ripiego (ma sara' possibile?): collegare in parallelo i secondari dei tre toroidi, applicare il risultato a un solo rele' che sgancia i tre interruttori.

Nel nodo che unisce i tre secondari si compensano gli squilibri dei singoli neutri sbarre-trafi e risulta una corrente solo se c'e' dispersione a terra

Secondo me, da una veloce analisi, non si risolve nulla, perchè, comunque, al nodo hai la somma vettoriale delle tre correnti che sono, più o meno, in fase tra loro.

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Le correnti di neutro, non di guasto, hanno una componente identica nella fase che le compensa. Il problema e' che ora la corrente di neutro e quella di fase possono passare da due toroidi diversi. Mettere in paralleo i secondari equivale ad avere un solo grande toroide attraversato dalle tre linee quadripolari

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rguaresc, forse non ho ben capito cosa vorresti fare:

al secondario del toroide hai la corrente differenziale.

Mettere in paralleo i secondari equivale ad avere un solo grande toroide attraversato dalle tre linee quadripolari

Se metti in parallelo i tre toroidi, in uscita da ciscuno hai le tre correnti differenziali che poi si andranno a sommare nel nodo dove fai il parallelo, poi questa corrente entra nel relè e finisce come ho detto in #4

Modificato: da aleghost
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Hai capito bene. Il risultato del parallelo è l'immagine della somma vettoriale di tutte le correnti, quelle delle fasi e quelle dei neutri. Le correnti dei neutri dovute a carichi monofase hanno delle corrispondenti correnti, opposte, che transitano nelle fasi. In assenza di guasto si compensano le correnti di fase che "vanno" con le correnti di neutro che "tornano".

E' per questo, ad esempio, che un differenziale funziona su un circuito trifase con neutro.

Attualmente per come e' fatto il circuito le correnti che vanno e quelle che tornano possono passare, o passare in parte, da toroidi diversi ed e' per questo che si superano i 30 A a un toroide.

Unendo i secondari si sommano vettorialmente tutte le correnti di neutro ma anche tutte le correnti di fase di andata dei carichi monofase e la somma totale e' zero.

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per la verita' avevo pensato anch'io ad una suluzione del genere

dubito pero' che si possa eseguire il parallelo diretto del secondario dei toroidi

secondo me il parallelo lo si dovrebbe attuare con un sommatore

del resto come faresti se dovessi sommare vettorialmente tre ta

metteresti un sommatore 5+5+5=5

il problema e' che per i segnali standard dei ta esistono per il segnale dei ta non ne ho mai visto

peraltro confesso che non so memmeno quale sia il campo segnale secondario di un ta

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aggiungo che i toroidi, a differenza dei ta hanno un ratio particolarmente elevato

un comune toroide puo' lavorare con rele' differenziale con campo da 30 a 30.000 mA

non e' peraltro nemmeno vero che il rapporto e ' 1: 1 in quanto la sezione del conduttore non porta una simile corrente massima

chi sa quale e' ?

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.... se spero che il mio amico benny (scusa, Ing.Benny) mi risponda tra i primi

Ciao Piero,

lascia stare pure l'ing., benny è perfetto, come ho già varie volte detto, da buon napoletano, amo molto il detto:"Abbassatemi il titolo, basta che mi aumentate lo stipendio" :P

ho ereditato un impianto

brutta eredità, non potevi avvalerti dell'accettazione col benefico d'inventario :D

...l'impianto era un tt, la differenza rispetto agli usi attuali era che il neutro non era messo a terra sul morsetto del trasformatore, ma sulla sbarra di collegamento del generale (ipotizzo che sia stato per abbassare ulteriormente la Zg

Mi insegni che in un TT la Zg non interviene proprio, ergo non credo sia questo il motivo.

qualcuno, molto meno anni fa' a deciso che si dovvesse mettere i differenziali, decisione di per se giusta, io l'avrei attuata aggiungendo un rele' diff. su ogni partenza, anche se avrei impiegato di piu' il cliente avrebbe speso meno e il lavoro sarebbe stato migliore

Concordo appieno.

....ha tagliato le linee del trasformatore interponendo un quadro ""intermedio"" tra trasformatore e quadro generale, mettendo dentro quest'ultimo tre generali indipendenti con toroide e rele'

Aglia :(

NON HA SCOLLEGATO DA TERRA LA SBARRA DI NEUTRO DI OGNI GENERALE DEL QUADRO GENERALE (pirla)
:blink:
mi accorgo dei problemi dell terra, lascio la terra sul poloo del trasformatore e la tolgo dal polo dell'interrutore (mi pare il minimo per cominciare)

ricostruisco gli ausiliari

mi rendo conto che comunque non funziona

secondo l'elettricista di stabilimento non funziona perche' le dispersioni son davvero superiori a 30 x 3 = 90 A (non ci credo)

Neanche io!

il tragico e' che se ho ragoine e' tutto da rifare

non tanto il mio lavoro (sistemazione dei neutri che comunque andava fatta)

quanto l'eliminazione del quadro intermedio e la realizzazione di fifferenziali sulle singole partenze

Nel caso di trafo in parallelo per non dar luogo a scatti intempestivi, le protezioni differenziali vanno installate sulle partenze e non sugli arrivi. Ovviamente i montanti vanno però realizzati con elementi che riducano al minimo il rischio di guasti verso terra.

Questa era la soluzione da te prospettata, ma non l'unica.

La soluzione più logica sarebbe quella di equipaggiare gli interruttori di arrivo con una protezione di terra e installare i relativi toroidi sui conduttori che uniscono il neutro al dispersore dell'impianto di terra comune ai tre trafo.

La principale causa degli scatti intempestivi delle protezioni diffrenziali, così come attualmente installate risiede principalmente nella inevitabile corrente di circolazione che si ha alle sbarre secondarie anche in presenza di trafo che rispettano tutte le condizioni del parallelo a causa delle inevitabili diffrenze costruttive che comportano intense correnti di circolazione. Altre cause di scatti intempestivi possono essere carichi fortemente squilibrati che, acuiscono le inevitabili differenze di potenziale tra i centri stella, amplificando il fenomeno della corrente di circolazione.

E' solo l'inizio della discussione.....

Modificato: da ing.bennyp
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E' solo l'inizio della discussione.....
no !

e' la fine, ti ringrazio

pensare che ho usato piu' volte la protezione omopolare sulla terra del centro stella

in questo caso non c'ero arrivato, distratto dal gran casino

costruisco una sbarra di sezione decisamente abbondante ove collego, isolati, i tre centro stella

collego questa sbarra francamente a terra con generosa sezione

su questo collegamento metto un toroide

a questo punto con un solo rele' realizzo la protezione omopolare

secondo me funziona

grazie ancora Benny

evidente che a questo punto dovro' comunque pensare a mettere i differenziali su ogni partenza, ma questa prima soluzione mi concede tutto il tempo necessario per un progetto di cosi' ampio respiro

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"se dovessi sommare vettorialmente tre ta metteresti un sommatore 5+5+5=5"

La somma vettoriale avviene nel nodo, il filo che va dal nodo al rele' porta la somma vettoriale delle tre correnti differenziali.

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costruisco una sbarra di sezione decisamente abbondante ove collego, isolati, i tre centro stella

collego questa sbarra francamente a terra con generosa sezione

su questo collegamento metto un toroide

a questo punto con un solo rele' realizzo la protezione omopolare

secondo me funziona

Lo credo anch'io, ma non sono del tutto convinto che sia così semplice come hai prospettato :P .

Infatti, prima di fare questo collegamento occorrerebbe assicurarsi che non vi siano le correnti di circolazione di cui ho parlato nel precedente post, in assenza di guasto, nei conduttori che uniscono il neutro ai dispersori, dovute come dicevo a a piccole differenze costruttive tra i tre trafo uguali, o addirittura causate dal fatto che i tre trafo non sono simili. Nel qual caso un solo relè toroidale non sarebbe sufficiente e in più dovresti compensare questa corrente, facendo passare il conduttore due volte nel toroide, ad evitare interventi intempestivi.

Pensandoci bene, presumo che tali correnti di circolazione siano presenti :( , infatti sono quelle che fanno intervenire intempestivamente i toroidi.

Tieni presente che piccolissime diffrenze nelle caratteristiche dei trafo danno luogo a correnti nella maglia interna che possono essere anche di elevato valore, poichè limitate solo dai parametri interni dei trafo e dall'impedenza delle barre di collegamento dei secondari. Se vuoi ti faccio uno schema di quello che sto dicendo.

Ciao, Benny

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Funziona.

La corrente di circolazione non interessa in conduttore che collega a terra il collettore di neutro, diverso il discorso se il toro venisse messo sui conduttori di neutro che vanno al collettore , in questo caso il toro sente la somma vettoriale dei neutri , compresa la corrente di circolazione, la somma e' teoricamente zero ma in pratica no e richiede tarature alte, se messo sul conduttore di terra teoricamente va bene anche 30 mA, comunque e' una protezione scomoda in quanto si mette fuori servizio un intero stabilimento quando si ha l' intervento della protezione.

Saluti bellcar

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Funziona.

La corrente di circolazione non interessa in conduttore che collega a terra il collettore di neutro, diverso il discorso se il toro venisse messo sui conduttori di neutro che vanno al collettore, in questo caso il toro sente la somma vettoriale dei neutri, compresa la corrente di circolazione, la somma e' teoricamente zero ma in pratica no e richiede tarature alte,

Ciao Carlo, era proprio questa questa la mia perplessità, sul conduttore di neutro che va al collettore non va bene, pertanto va installato sul Ct, ossia sul collegamento tra il collettore di terra e l'impianto disperdente.

Ritieni anche tu che la responsabiltà attuale degli scatti intempestivi, considerato come attualmente sono installati i toroidi, sia da addebitare integralmente alla inevitabile corrente di circolazione?

se messo sul conduttore di terra teoricamente va bene anche 30 mA, comunque e' una protezione scomoda in quanto si mette fuori servizio un intero stabilimento quando si ha l' intervento della protezione.

Concordo, ma è anche quella che attualmente consente a Piero di garantire nelle more il funzionamento, unito ad una sufficiente protezione, per modificare il sistema di protezione e metterne a punto un altro capace di garantire una più elevata affidabiltà in termini di continuità di servizio.

Ciao, Benny

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8/09/2006, 22:26

Messaggio #11

costruisco una sbarra di sezione decisamente abbondante ove collego, isolati, i tre centro stella

collego questa sbarra francamente a terra con generosa sezione

su questo collegamento metto un toroide

a questo punto con un solo rele' realizzo la protezione omopolare

Ho installato e tenuto in funzione per qualche anno un impianto simile; a parte il grosso problema della selettivita, ti confermo che il sistema funziona ed è insensibile alla circolazione di correnti tra i trafo.

Posso solo consigliarti una soglia di preallarme con taratura intermedia per monitorare lo stato delle "fughe" e passare alla step successivo piu' velocemente possibile.

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Anche secondo me funziona ma, oltre ad avere il gravissiomo inconveniente di mettere fuori servizio l'intero impianto per un guasto a terra in qualsiasi circuito di distribuzione, la protezione, in caso il conduttore di neutro dell'impianto vada a terra (per un guasto o volutamente), potrebbe non intervenire a seguito di un guasto a terra 8in quanto la corrente potrebbe richiudersi attraverso il conduttore di neutro) oppure potrebbe intervenire intempestivamente a causa della inevitabile corrente di squilibrio sul neutro.

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i problemi di selettivita' sono intrinsechi nel sistema, e' evidente che la taratura di una protezione omopolare e' comunque molto alta

in cascata dovranno essere inserite le altre protezioni, di valore piu' basso

la resistivita' di terra e' 1,5 ne consegue 50 / 1,5 = 33,333 ---> 30 A per 5 sec

la possibilita' di un mancato intervento per le ragioni descritte invece non esiste

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la possibilita' di un mancato intervento per le ragioni descritte invece non esiste

non esiste perchè non reputi che sia possibile che il conduttore di neutro vada a terra (o al PE), ma se questo dovesse succedere allora non posso che riconfermare quanto ho scritto (sempre che il sistema di distribuzione sia un TN) poichè se fosse TT allora non ci sarebbero i mancati interventi o interventi intempestivi che ho citato. Ma puoi esercire un impianto con distribuzione TT pur avendo una cabina propria?

Modificato: da aleghost
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Ciao Piero. Guarda che quanto rimarcato da ale

non esiste perchè non reputi che sia possibile che il conduttore di neutro vada a terra (o al PE), ma se questo dovesse succedere allora non posso che riconfermare quanto ho scritto (sempre che il sistema di distribuzione sia un TN)

è giusto. :rolleyes: Se il sistema è TN, nel caso di un guasto a terra che coinvolga anche il neutro, la protezione omopolare, nel caso in cui il contatto neutro terra sia franco, potrebbe addirittura essere bypassata e quindi non intervenire.

poichè se fosse TT allora non ci sarebbero i mancati interventi

Ale, non sono d'accordo su quest'ultimo punto. In un sistema TT, se una fase va a terra e contemporaneamente il neutro va a terra, la corrente di guasto a mio avviso preferirebbe in ogni caso richiudersi attraverso il neutro e, non interessando la terra, darebbe luogo ugualmente a mancati interventi della protezione omopolare.

E' per questo motivo, che a volte si preferisce mettere il toroide sul neutro, ovviamente adottando tutte le precauzioni per annullare l'effetto delle correnti di circolazione tra i trafo.

Ma puoi esercire un impianto con distribuzione TT pur avendo una cabina propria?

Già, Piero, di che tipo di distribuzione stiamo parlando, in base alla formula che hai citato 50/1,5 sembrerebbe un TT.

Ciao, Benny

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prima considerazione, stiamo parlando di tn, altrimenti dove metteresti l'omopolare ?

vianiamo ora alla considerazione

se va a terra il neutro in un putno qualsiasi dell'impianto con carico zero sul piano teorico non si ha intervento, perche' il neutro e' gia' a terra sul (sui) centro/i stella

ma non si ha neanche circolazione di corrente per cui il non intervento e' irrilevante

all'atto pratico se in esercizio, anche a bassi carichi, il neutro va a terra hai una variazioni delle impedenze di rete (kirckoff !)

di conseguenze parte delle correnti di ritorno delle utenze vicino al guasto fluiranno attraverso il guasto e non attraverso il centro stella, cioe' attraverso l'omopolare

non si deve pensare al guasto a terra di neutro come un guasto astratto rispetto ad una linea in tensione ma ad un guasto ad un circuito operativo

del resto, anche se proteggi un circuito tn-s con un toroide classico

in condizioni di messa in tensione con potenza erogata ugale a zero in caso di guasto a terra del neutro il differenziale non scatta

da ultima

la regola dell'arte mi richiede di non eccedere in caso di guasto a terra la tensione residua di 50 Vca.eff.

questo a prescindere da considerazioni sulla tipologia installativa

di conseguenza, al di la' di considerazioni sulla sicurezza delle persone e degli impianti contro i contatti diretti e indiretti, questo devo garantire comunque

questo e' lo scopo primario di un rele' ompolare sul trasformatore

a valle ci dovranno essere poi differenziali pansati, progettati, ed installati con set a 10.000 , 3.000, .1.000 ........... fino a 10 mA, ma questo e' un altro discorso

in un impianto dove sono certo di avere la terra a livelli piu' che buoni, sempre e comunque posso permettermi di avere il primo differenziale tarato a correnti di guasto anche molto alte

cio' non garantisce alcuna protezione personale contro i contatti ma evita di dover considerare le protezioni sulle linee principali, dal trasformatore fino alle sbarre del power center in base all Zg

ometto considerazioni sul guasto contemporaneo di fase e neutro perche' lo stesso e da considerarsi cto/cto e non guasto a terra e dave essere protetto dai magnetotermici, fusibili o/e altre idonee protezioni

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Ale, non sono d'accordo su quest'ultimo punto. In un sistema TT, se una fase va a terra e contemporaneamente il neutro va a terra, la corrente di guasto a mio avviso preferirebbe in ogni caso richiudersi attraverso il neutro e, non interessando la terra, darebbe luogo ugualmente a mancati interventi della protezione omopolare.

Hai ragione! :P

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prima considerazione, stiamo parlando di tn, altrimenti dove metteresti l'omopolare ?
Facile...sul Ct, tra il centro stella e la terra, atrimenti dove se no? :P Ovvio che in questo caso la corrente che provoca l'intervento nel caso di guasto a terra è proprio la stessa corrente che hai nell'altro caso del TN.

vianiamo ora alla considerazione se va a terra il neutro....

D'accordo fino a dove ho cancellato, non parlavo di messa a terra del neutro in circuiti senza carico o leggermente caricati.

questo e' lo scopo primario di un rele' ompolare sul trasformatore

Già, quello di proteggere da guasti fase terra sulla BT.

in un impianto dove sono certo di avere la terra a livelli piu' che buoni, sempre e comunque posso permettermi di avere il primo differenziale tarato a correnti di guasto anche molto alte

cio' non garantisce alcuna protezione personale contro i contatti ma evita di dover considerare le protezioni sulle linee principali, dal trasformatore fino alle sbarre del power center in base all Zg

D'accordo.

ometto considerazioni sul guasto contemporaneo di fase e neutro perche' lo stesso e da considerarsi cto/cto e non guasto a terra e dave essere protetto dai magnetotermici, fusibili o/e altre idonee protezioni

Su questo non sono d'accordo, :P nel caso ripeto di guasto fase-terra, che coinvolge il neutro e nella malaugurata ipotesi che il guasto non è franco :( , le protezioni magnetiche potrebbero anche non intervenire, e questa è la vera funzione del relè omopolare.

Ciao, Benny

Modificato: da ing.bennyp
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la resistivita' di terra e' 1,5 ne consegue 50 / 1,5 = 33,333 ---> 30 A per 5 sec
Intendi l'impedenza dell'anello di guasto misurata nel punto piu' sfavorevole dell'impianto? Perche' non capisco cosa centra la Rt in un TN, oltretutto a monte del punto dove ho ipotizzato la misura della Rt e' ragionevole supporre che ci sia un'altra protezione differenziale, di taratura inferiore di quella omopolare
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