Linea elettrica

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Una linea elettrica è un sistema elettrico che collega due sezioni di una rete al fine di trasferire la potenza dal punto di origine all'arrivo. Si distinguono le linee in:

aeree (conduttori non isolati posati in aria fissati su sostegni di diverso tipo, come i tralicci)
in cavo (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 o alta tensione).

[modifica] Circuito equivalente

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

Il circuito equivalente di un tratto di linea lungo 1km 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 son definiti come segue per unità di lunghezza:

Rl - 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 aree e fino al 20% per le linee in cavo

Xl (Ll) - 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)

Cl - capacità di linea; considera il campo elettrostatico tra i conduttori e tra i conduttori ed il terreno (effetto predominante) che si genera a causa di un imperfetto isolamento del dielettrico:

$C_l = \frac{0,02413}{ log{\frac{2D}{d}} }$ in [μ F / Km]

Gl - 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).

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: $R = Rl * L\,\!$ e $X = Xl * L\,\!$ .

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

$V_p - V_a = \Delta V = \sqrt{3} I (R cos{\phi} + X sin{\phi} )$

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.

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