Dimensionamento Cavi per Sistemi 11kV: Fattori, Range Tipici e Standard
Selezione Cavo 11kV: Non una Singola Dimensione
La dimensione del cavo per distribuzione 11kV dipende dalla nominale termica (ampacità), caduta di tensione, resistenza a cortocircuito e condizioni di installazione. Non esiste una dimensione universale.
Criteri di Dimensionamento Principali
- Corrente Continua (Iz): Il cavo deve trasportare la corrente di carico senza superare il limite di temperatura del conduttore (90°C per XLPE, 70°C per PVC). Derattato per:
- Temperatura ambiente (aria/terra).
- Resistività termica del suolo (ρ = 1.0–2.5 K·m/W).
- Profondità di posa.
- Raggruppamento (più circuiti).
- Correnti armoniche (effetto pelle/prossimità).
- Caduta di Tensione: ΔV ≤ 2.5–5% di 11kV (per utility/standard). ΔV = √3 × I × (R cosφ + X sinφ) × L. Spesso governa per corse lunghe (>200m).
- Resistenza a Cortocircuito: I²t ≤ K² × A². La sezione del conduttore (A) deve sopravvivere alla corrente di guasto prospettica massima (es. 13.1kA, 25kA) per il tempo di intervento (0.1–1s). K = 143 (Cu), 93 (Al) per XLPE.
- Impedenza dell'Anello di Guasto: Per coordinamento di protezione (meno critico in HV con relè).
Range Tipici di Sezione (XLPE Isolato, Cu/Al)
| Configurazione | Rame (mm²) | Alluminio (mm²) | Ampacità Tipica (A) @ 30°C Aria |
|---|---|---|---|
| Monofase (3×1C) | 95 – 630 | 150 – 800 | 250 – 800 |
| Trifase (3C) | 70 – 400 | 95 – 500 | 200 – 600 |
Dimensioni di distribuzione comuni: Cu 185/240/300 mm²; Al 240/300/400 mm². Trasmissione: 500–1000+ mm².
Standard Chiave
- IEC 60502-2: Cavi di potenza 1–30 kV (costruzione, test).
- IEC 60287: Calcoli di nominale di corrente (termici).
- BS 7671 (UK), NEC Art. 310/311 (US), AS/NZS 3008 (Aus/NZ): Regole di installazione, tabelle di derating.
- Specifiche Utility (es. ENA TS 09-13 UK, IEEE 1222 US): Spesso mandano dimensioni, tipi, test specifici.
Passi di Progetto Critici
- Determinare corrente di progetto Ib (carico + diversità + crescita).
- Selezionare metodo di installazione (interrato diretto, condotto, porta cavi, aria).
- Applicare tutti i fattori di derating → Iz ≥ Ib.
- Verificare caduta di tensione a Ib.
- Verificare nominale a cortocircuito ≥ livello di guasto sistema × tempo.
- Confermare raggio di piegatura, tensione di trazione, metodo di giunzione.
- Specificare: Cu/Al, XLPE/EPR, Armatura (SWA/STA/AWA), Guaina (PVC/LSZH/MDPE).
Sempre: Usare software del produttore di cavi (es. Prysmian, Nexans, NKT, General Cable) o ETAP/CYMCAP per dimensionamento finale. Il dimensionamento "a regola pratica" causa guasti.