Una CABINA ELETTRICA  è una parte dell’impianto elettrico che ospita le terminazioni delle linee di trasmissione o distribuzione, apparecchiature e quadri elettrici ,i trasformatori e in genere  tutti i dispositivi necessari al controllo ed alla protezione.

Nell’ambito dei sistemi di distribuzione e trasformazione dell’energia elettrica le cabine elettriche rivestono un ruolo di fondamentale importanza, costituendo dei nodi della rete di distribuzione in cui si attua la trasformazione e lo smistamento dell’energia. A seconda della funzione svolta, una cabina può essere definita come

cabina di trasformazione, conversione, trasmissione o distribuzione.

Per cabine di trasformazione s’intende l'insieme di conduttori, apparecchiature e dispositivi atti a trasformare la tensione fornita dalle linee di distribuzione a media tensione (per esempio 20 kV) in valori di tensione idonei per l’alimentazione delle linee in bassa tensione (per esempio 220 380V).

Pertanto la cabina di trasformazione costituisce quindi un sistema elettrico collegato ad una linea di media tensione (MT) e ad una linea di bassa tensione (BT). Vi sono poi le cabine di smistamento che consentono di derivare da una o più linee di MT un maggior numero di linee ancora in MT, senza operare alcuna trasformazione. In genere le cabine espletano entrambe le funzioni, di trasmissione e smistamento.

Altra differenziazione possibile è tra cabine elettriche pubbliche e private

Le cabine pubbliche fanno capo a una società (Ente Distributore) che distribuisce l’energia elettrica alle utenze private attraverso corrente alternata che funziona in modalità monofase, con una potenza di 230 V o trifase, con potenza di 400 V.  questa distribuzione puo’ avvalersi di  cabine urbane, di solito costruite in muratura, e cabine rurali, istallate in esterno, direttamente poste sul traliccio della media tensione.

Le cabine d’utente o private sono cabine che appartengono ad un utente e possono alimentare utenze civili come ad esempio le scuole e gli ospedali, ma anche le utenze industriali. Sono spesso  cabine di tipo terminale, cabine in cui la linea in MT si ferma nel punto di installazione della cabina stessa. L’Utente deve mettere a disposizione della società distributrice un apposito locale, in cui saranno installate le apparecchiature ,di competenza della società di distribuzione. Le soluzioni costruttive possono essere varie, anche se negli ultimi tempi si va sempre più diffondendo l’impiego di cabine di tipo prefabbricato

CRITERI DI PROGETTAZIONE DEL LOCALE CABINA

Quando viene ipotizzata la realizzazione di una cabina è opportuno che vengano acquisite le seguenti informazioni:

COME SPECIFICATO NELLA NORMA CEI99-4

  • condizioni di servizio (es. altitudine, temperatura ambiente, anormale temperatura, umidità, condizioni particolari di vibrazioni, polveri, ecc);

  • entità, tipologia e caratteristiche dei carichi che dovrà alimentare la cabina;

  • caratteristiche elettriche della connessione, ad esempio:

    • tensione;

    • potenza erogata/prelevata;

    • corrente di cortocircuito e sua durata(1);

    • corrente di guasto monofase a terra e sua durata;

COME SPECIFICATO NELLA NORMA CEI99-4 IN BASE AL TIPO POSSIAMO DISTINGUERE

1)CABINA A GIORNO

(impianto all’interno di tipo aperto secondo NORMA CEI EN 61936-1)

Impianto in cui non è previsto l'utilizzo di componenti di MT dotati di involucro in grado di assicurare la protezione contro i contatti diretti e che pertanto necessita di essere completato in opera con le misure di sicurezza atte a proteggere le persone contro tali rischi (NORMA CEI EN 61936-1).

La disposizione dei componenti dovrà tenere conto delle distanze minime fase-fase e fase– terra e il progetto dell’impianto dovrà essere tale da impedire l’accesso alle zone pericolose, tenendo conto degli spazi necessari per l’esercizio e la manutenzione. Dovranno  pertanto essere previste distanze di sicurezza o  protezioni  permanenti.

L'impianto viene eseguito direttamente sul posto  collegando  opportunamente  i  componenti per realizzare lo schema elettrico di progetto, ma non essendo praticamente possibile eseguire delle prove per verificare il livello di isolamento conseguito e la capacità di sostenere gli effetti delle correnti di cortocircuito, si deve controllare che siano stati mantenuti i valori prescritti per le distanze di isolamento e di sicurezza (vedere CEI EN 61936-1).

La soluzione costruttiva tipica, di una cabina a giorno per interno, risulta costituita in generale da:

  • locale chiuso e adatto per proteggere i componenti dagli agenti atmosferici;

  • una o più celle, dotate di pareti o pannelli divisori, per la sistemazione dei componenti di MT;

  • una o più celle, dotate di pareti o pannelli divisori e quanto necessario per la sistemazione dei trasformatori;

  • barriere di protezione quali telai, grigliati e reti metalliche; rigidamente fissate con grado di protezione minimo IPXXB;

  • componenti di BT sistemati su strutture aperte o dentro armadi chiusi.

2)Cabina realizzata in opera o premontata con apparecchiature prefabbricate

 NORMA CEI EN 61936-1

Impianto i cui componenti elettrici sono dotati di involucro in grado di assicurare la protezione contro i contatti diretti e che viene realizzato mediante l’impiego di apparecchiature prefabbricate, come ad esempio i quadri di MT e di   BT.

Per cabina realizzata in opera si  intende  il  locale  in calcestruzzo o laterizio o altro materiale idoneo ad ospitare le apparecchiature elettriche collaudato direttamente nel luogo di   ubicazione.

I quadri MT devono essere rispondenti alla Norma di prodotto CEI EN 62271-200 relativa alle “Apparecchiature prefabbricate con involucro metallico per tensioni da 1 kV a  52  kV”  ed avendo superato le prove di tipo prescritte, tra cui le prove dielettriche e di tenuta alle sollecitazioni delle correnti di guasto, sono già conformi per quanto riguarda le distanze di isolamento e di  sicurezza.

Nella Norma sopra citata sono inoltre descritti tutti gli interblocchi che si devono prevedere.

I quadri BT devono essere conformi alle Norme di prodotto serie CEI EN 61439 relative alle “Apparecchiature assiemate di protezione e di manovra per bassa tensione”. Le Norme di prodotto specificano sia il tipo di protezione da realizzare per assicurare la protezione contro gli shock elettrici che gli interblocchi da prevedere per garantire il corretto utilizzo e funzionamento.

 

La soluzione costruttiva tipica, di una cabina per interno con apparecchiature prefabbricate, risulta costituita in generale  da:

locale chiuso e adatto per proteggere i componenti dagli agenti atmosferici;

  • quadro di MT costituito da un insieme di unità funzionali adatte a realizzare lo schema elettrico di progetto

  • una o più celle, dotate di pareti o pannelli divisori e quanto necessario per la sistemazione dei trasformatori, complete eventualmente di telai e reti metalliche di protezione.

  • I trasformatori possono più semplicemente venire alloggiati in box metallici di tipo prefabbricato in grado di assicurare la protezione contro i contatti diretti;

  •  la protezione contro i contatti diretti nei trasformatori in olio, poiché sono dotati di cassa metallica, si può realizzare sul lato MT con l'impiego di opportune terminazioni del tipo ad innesto o con opportuni cassonetti di protezione dei terminali lato MT e BT;

  • quadro di BT costituito da un insieme di unità funzionali.

L'impianto viene eseguito collegando opportunamente tra di loro le apparecchiature per realizzare lo schema di  progetto.

3)Cabina elettrica  prefabbricata

L'impianto viene realizzato impiegando il prodotto "Sottostazione prefabbricata ad alta/bassa tensione" secondo le Norme CEI EN 62271-202 e CEI EN    50532.

La cabina prefabbricata viene considerata come un apparecchio conforme alla Norma di prodotto e che ha superato le prove di tipo   previste.

La Norma di prodotto, oltre alle caratteristiche nominali e alle procedure di prova, dedica una particolare attenzione alla protezione delle persone, che viene garantita dall'impiego di componenti sottoposti alle prove di tipo e da una adeguata progettazione e costruzione dell'involucro.

I  componenti principali di una sottostazione prefabbricata  sono:

  • l’involucro;

  • trasformatori di potenza;

  • apparecchiatura ad alta tensione e bassa tensione;

  • interconnessioni ad alta tensione e bassa tensione;

  • apparecchiatura e circuiti ausiliari.

I componenti devono poi essere contenuti dentro un involucro comune o in gruppi di involucri. Tutti i componenti devono essere conformi alle rispettive Norme di    prodotto.

UBICAZIONE DI UNA CABINA ELETTRICA

Uno degli aspetti rilevanti per scegliere l’ubicazione del locale di una nuova cabina elettrica non può prescindere dal servizio elettrico che essa dovrà sottendere.

A tale scopo, si dovrebbe conoscere se la futura cabina dovrà alimentare servizi, ad esempio,  dedicati  ai sistemi antincendio o altri sistemi essenziali alla salvaguardia della sicurezza delle persone e  delle cose in occasione di eventi eccezionali, ma ragionevolmente  prevedibili.L’attenzione dei progettisti dovrebbe essere rivolta anche alla possibilità che la cabina alimenti carichi utilizzando cunicoli o cavidotti in grado di permettere il propagare un incendio tra la cabina elettrica e altre costruzioni da questa alimentate o viceversa. A tale scopo, va studiato, ad esempio, un opportuno sistema di compartimentazioni dei cunicoli o dei cavidotti atto ad evitare che l’incendio possa costituire un pericolo per le apparecchiature della cabina e/o delle costruzioni alimentate, tenendo conto delle vigenti regole tecniche di prevenzione incendi.

 

Distanze di rispetto del fabbricato cabina

Nello stabilire l’ubicazione di una cabina elettrica si deve tener conto anche:

  • della distanza da linee aeree in conduttori non isolati (Norma CEI 11-4);

  • della distanza di sicurezza delle condutture interrate dalle  reti  di  trasporto  e  dagli stoccaggi di sostanze infiammabili prevista dalla Norma CEI 11-17;

  • del rischio di innesco in presenza di atmosfere esplosive dove la distanza di sicurezza deve essere calcolata secondo le Norme CEI EN 60079-10-1, CEI EN 60079-10-2 e Guida CEI 31-35 fermo restando eventuali vincoli dettati dalle norme di legge e/o dalle regole tecniche di prevenzione incendi, di cui si riporta un elenco non esaustivo:

  • art. 29 del DM 31/07/1934 (oli minerali);

  • art. 2.10 della parte II del DM 24/11/1984 (depositi gas naturali);

  • art. 4.2.4 del DM 13/10/1994 (depositi GPL oltre 13 m3);

  • art. 6 del DM 18/05/95 (depositi soluzioni idroalcoliche);

 

  • art. 3.1 del DM 24/05/2002 (impianti distribuzione gas metano per autotrazione);

  • art. 13.2 del DPR 340/2003 (impianti distribuzione GPL per autotrazione);

  • art. 7 del DM 14/05/2004 (depositi GPL inferiore a 13 m3);

  • art. 3.1 del DM 31/08/2006 (impianti distribuzione idrogeno per autotrazione);

  • art.  2.6  del  DM  17/04/2008  e  l’art.  1.2.4  del  DM 16/04/2008    (reti distribuzione gas metano).

   TIPOLOGIE DI UBICAZIONE DELLE CABINE ELETTRICHE PREFABBRICATE
 la NORMA CEI 99-4 individua :

1)Locale cabina separato dall’edificio o dagli edifici serviti

Costruzione in muratura tradizionale o in prefabbricato fuori terra o interrato.  Tale  tipo  di cabina viene realizzata all’esterno dell’edificio servito, usualmente sul confine della proprietà.Nel caso il locale cabina non abbia requisiti di resistenza al fuoco secondo le vigenti disposizioni di prevenzione incendi, la distanza minima deve essere quella prevista per i trasformatori all’aperto di cui alla Norma CEI EN   61936-1.

Nel caso il locale cabina sia adiacente ad un altro edificio non destinato al servizio elettrico, le pareti in adiacenza devono essere realizzate secondo la Normativa di Prevenzione Incendi.

 

2)Locale cabina all’interno della volumetria dell’edificio non adibito al servizio elettrico

Locale al piano interrato o al piano terra. Per tale tipologia di cabina viene utilizzato un locale già disponibile o predisposto appositamente all’interno dell’edificio servito, con accesso direttamente da spazi comuni dell'edificio o da intercapedine previa verifica della sua idoneità a sostenere i carichi statici e dinamici previsti per le apparecchiature da installare al suo interno.

Per questa tipologia di locali valgono le prescrizioni della Normativa di Prevenzione Incendi.

 

3)Locale cabina sulla copertura dell’edificio non adibito al servizio elettrico

Costruzione in muratura tradizionale o in prefabbricato, al piano di copertura di un edificio non adibito al servizio elettrico. La realizzazione di una nuova cabina sulla copertura presuppone  l' idoneità a sopportare detti carichi in aggiunta a quelli già previsti per il   fabbricato.

   REQUISITI DEL LOCALE CABINA

Fermo restando quanto previsto dalle regole tecniche di prevenzione incendi, si fa presente che la norma richiede la compatibilità per le strutture portanti e separanti con il carico di incendio previsto, ovvero il soddisfacimento del Livello III di prestazioni contro l'incendio di cui al DM 09/03/2007, facendo attenzione al ripristino delle compartimentazioni in corrispondenza degli spazi nascosti come, ad esempio, i pavimenti    galleggianti.

 

Tenuto in conto anche di quanto suddetto, è opportuno che il locale cabina abbia almeno i seguenti requisiti:

 

  1. non essere sorgente di campi magnetici a bassa frequenza che potrebbero risultare incompatibili per le persone che abitano, o frequentano assiduamente (più di 4 h/giorno), locali attigui alla cabina 

  2. per quanto possibile, disponga di un acceso, da spazi pubblici o di uso comune, diretto e indipendente sia per il personale sia per autocarri e/o autocarri con gru;

  3. avere le pareti, pavimenti e solai secondo la Norma CEI EN 61936-1, comprese le eventuali fosse e/o serbatoi di raccolta liquidi;

  4. essere dotato di adeguata ventilazione a circolazione d’aria naturale o eventualmente forzata;

  5. non essere soggetto a infiltrazioni d’acqua o allagamenti, previa adozione di sistemi che ne assicurino l’impermeabilità e poter ridurre al minimo la formazione di condensa; in particolar modo, i pavimenti al piano terra non devono, se possibile, subire danni a causa di infiltrazioni o di perdite d’acqua ai fini di preservare la sicurezza di esercizio;

  6. tenere conto dei carichi meccanici statici e dinamici previsti e delle  sovrappressioni interne causate da archi elettrici, non contenere né inglobare alcuna tubazione per fluidi che siano estranei al servizio della cabina, a meno che siano saldati e compartimentati rispetto all’ambiente in cui sono contenute le apparecchiature;

  7. avere un’adeguata illuminazione ordinaria per facilitare le operazioni di controllo e di manutenzione, nonché quelle di evacuazione in caso di necessità.

PRESCRIZIONI STRUTTURALI CABINE ELETTRICHE PREFABBRICATE 

Per quanto riguarda la costruzione del manufatto edile e relativi accessori, per le Prescrizioni strutturali

si fa riferimento al DM (infrastrutture) 14.01.2008 e s.m.i. “Approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni” pubblicato sulla G.U. n. 29 del 4 febbraio 2008. Nel decreto vengono definiti i principi per il progetto, l’esecuzione ed il collaudo delle costruzioni in relazione ai requisiti richiesti di resistenza e stabilità, e al Regolamento (UE) 305/2011, entrato in vigore il 1 luglio 2013, sostituendo in via definitiva la Direttiva CPD 89/106/CEE.

Tale  Regolamento intende disciplinare l’immissione sul mercato europeo di tutti i prodotti  (materiali, manufatti, sistemi, ecc.) che sono realizzati per diventare parte permanente di opere di costruzione (edifici ed opere di ingegneria civile), i quali devono assicurare il rispetto di almeno uno dei seguenti requisiti, i primi sei previsti già dalla precedente direttiva CPD 89/106 a cui si aggiunge l’ultimo: – resistenza meccanica e stabilità – sicurezza in caso di fuoco – igiene, sicurezza e ambiente – sicurezza in uso – protezione contro il rumore – risparmio energetico – uso sostenibile delle risorse naturali per la realizzazione delle costruzioni.

 

RESISTENZA DELL’INVOLUCRO CABINA (PARTE EDILE) ALLE SOLLECITAZIONI  MECCANICHE

L'involucro di una cabina deve possedere una robustezza meccanica sufficiente e in particolare, se il manufatto è di tipo prefabbricato, deve resistere ai seguenti carichi e impatti:

 

  1. carico sul tetto

    • minimo 2 500 N/m2 (carichi di montaggio o altri carichi):

    • se la cabina è installata in luoghi in cui si possono prevedere sollecitazioni più importanti (per es. cabine sotterranee poste in aree di traffico di veicoli, ecc.), si deve tener conto di ciò e, quando applicabile, seguire le regole nazionali o locali in vigore o la specifica dell'utilizzatore.

    • carichi di neve in base alle condizioni climatiche locali previste nel DM 14 gennaio 2008 di cui in 5.2;

  2. spinte del vento sull’involucro:

    • spinte di vento conformemente al DM 14 gennaio 2008 di cui in 5.2;

  3. impatti meccanici esterni contro i pannelli, le porte e le aperture per la ventilazione:

    • impatti meccanici esterni con un'energia d’urto di 20 J corrispondente al grado di protezione IK10.

    • Illuminazione naturale

Se prevista, l’illuminazione naturale viene realizzata mediante finestre installate come specificato dalla Norma CEI EN  61936-1.

 CONNESSIONE DI UNA CABINA ELETTRICA

La Norma CEI 0-16 suggerisce tre passi per l’individuazione dell’impianto per la connessione


1

Norma Italiana CEI 0-16

Data Pubblicazione 2014-09
Regola tecnica di riferimento per la connessione di Utenti attivi e
passivi alle reti AT ed MT delle imprese distributrici di energia elettrica


Il primo passo è a opera  del Distributore

che in relazione alla tipologia ,alla taglia e alle esigenze di esercizio dell'impianto dell'Utente  e

alle caratteristiche della porzione di rete di distribuzione interessata.

stabilisce il  livello di tensione e il punto della rete di distribuzione al quale l’Utente può essere connesso 

 

 

Scelta dello schema d’inserimento dell’impianto (entra-esce, antenna, ecc.).

Per la determinazione dello schema di connessione è necessario tener conto di: – taglia dell’impianto; – posizione dell’impianto rispetto alla rete e la presenza, nell'area di interesse, di impianti di produzione, di linee, di stazioni, di cabine primarie e secondarie; – esercizio della rete cui l'impianto è connesso; – possibilità di sviluppo della rete; – dispositivi di protezione e automazione presenti sulla rete del Distributore; – esigenze dell’Utente in merito alla continuità e alla qualità del servizio.

Scelta dello schema di connessione (sistemi di sbarra e organi di manovra e d’interruzione, in relazione alla manutenzione e al sistema di protezione della rete)

Norma Italiana CEI 0-16;V1

Data Pubblicazione 2014-12

Regola tecnica di riferimento per la connessione di Utenti attivi e passivi alle reti AT ed MT delle imprese distributrici di energia elettrica

Norma Italiana CEI 0-16;V2

Data Pubblicazione2016-07
Regola tecnica di riferimento per la connessione di Utenti attivi e
passivi alle reti AT ed MT delle imprese distributrici di energia elettrica


2


3

la CABINA ELETTRICA PREFABBRICATA Esempio

Di solito, le cabine sono articolate in tre locali distinti.

 

Locale Ente Distributore : dove sono installate le apparecchiature di manovra dell’Ente Distributore.

Questo locale deve avere dimensioni tali da consentire l’eventuale realizzazione del sistema entra esci che l’ente Distributore ha facoltà di realizzare anche in un secondo tempo per soddisfare le proprie nuove esigenze.

Nel locale consegna è presente il punto di prelievo che rappresenta il confine e la connessione tra l’impianto di rete pubblica e l’impianto di utenza.

Locale Misura : in cui sono collocati i gruppi di misura.

Entrambi questi locali devono avere l’accesso da strada aperta al pubblico, per permettere l’intervento al personale autorizzato indipendentemente dalla presenza dell’Utente.

Locale Utente: destinato a contenere il trasformatore e le apparecchiature di manovra e protezione in MT e BT di pertinenza dell’Utente. Tale locale deve normalmente essere adiacente agli altri due locali.

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