Durante lo scorso mese di settembre 2021, a causa di eventi meteo estremamente violenti, un trasformatore in resina a servizio di una delle cabine MT/BT di un impianto industriale (servito dalla rete di distribuzione di ENEL sul livello di tensione 20kV) è stato investito dall’acqua piovana.
Un arco elettrico ha avuto origine sui terminali MT della stessa macchina (colonna U).



Figura 1 – Bobina “Fase U” TR-3 SS/1 dopo la scarica. Si notano le tracce di scarica superficiale, la fusione dei bulloni su cui si attestano i cavi MT e la proiezione di materiale incandescente.
OSCILLOPERTURBOGRAFIA
In figura 2 si riporta la registrazione dell’andamento delle correnti di fase durante il guasto, effettuata dal dispositivo di protezione installato immediatamente a monte del trasformatore guasto, sul livello di tenzione 20kV.

Figura 2 – andamento delle correnti di fase durante il guasto
Si tratta evidentemente di un corto circuito tra le fasi L1 ed L2, entità pari a circa 1400 (valore efficace), la cui durata è circa pari a 120ms (tempo intervento protezioni + tempo apertura inetrruttore + estinzione arco).
I sistemi di protezione hanno operato con soglia istantanea di massima corrente sulle fasi L1 ed L2 (senza ritardo intenzionale).
La durata dell’evento è il risultato del tempo minimo necessario per la protezione MT a rilevare in modo affidabile la presenza di un guasto, più il tempo di manovra ed estinzione dell’arco ad opera dell’interruttore immediatamente a monte del Trasformatore guasto (TR-3 di cabina 1).
COMPORTAMENTO SELETTIVO DEI SISTEMI DI PROTEZIONE
Le soglie amperometriche (ed i relatvi tempi di estinzione del guasto) sono imposte dalle regole per la connessione alla rete MT di ENEL distribuzione (CEI 0-16) ed impongono che, per guasto di fase e per correnti superiori ai 600A, il tempo di estinsione sia circa pari a 120ms (in alcuni casi particolari si ottiene una brevissima deroga 170ms).
Di conseguenza, le soglie di massima corrente in essere su tutti dispositivi di protezione in MT a monte della cabina 1, con particolare riferimento alla massima corrente istantanea di fase, sono praticamente indentiche a quelle impostate sulla protezione MT del trasformatore TR-3 di SS/1 (non è possibile la selettività cronometrica per guasto di fase in MT).
Dunque, per la quasi totalità degli impianti alimentati dalla rete 20kV di ENEL distribuzione, come quello del nostro cliente in esame, un evento di guasto paragonabile a quello descritto al paragrafo presedente (Icc » 1400A rms >> 600A) provoca l’intervento istantaneo e contemporaneo di tutti i feeder attraversati dalla corrente di guasto.
L’evento avrebbe normalmente provocato l’apertura:
- dello scomparto 7 del QMT 20kV di cabina 1 (alimentazioneTR-3),
- dello scomparto 9 del QMT 20kV di cabina10 (alimentazione cabina 1),
- dello scomparto 2 del QMT 20kV del punto di consegna ENEL (interruttore generale MT di Stabilimento);
con conseguente black-out di tutta la distribuzione elettrica di stabilimento (vedi figura 3).

Grazie al sistema di selettività logica, sulla stessa infrastruttura Ethernet/IEC61850 su cui opera lo scada elettrico di Stab.to:
- La protezione dello scomparto 9 del QMT 20kV di cabina 10 (alimentazione cabina 1) è stata bloccata (figura 4) da un messaggio ethernet (goose) proveniente dalla protezione dello scomparto 7 del QMT 20kV di cabina 1 (alimentazioneTR-3),
- La protezione del punto di consegna ENEL di stabilimento (scomparto 2 – interruttore generale MT di Stabilimento) è stata bloccata (figura 5) da un messaggio ethernet (goose) proveniente dalla protezione dello scomparto 9 del QMT 20kV di cabina 10 (alimentazione cabina 1),
- La protezione a monte del TR-3 di SS/1 ha operato in modo tempestivo e selettivo per eliminare il guasto.

Figura 4 – protezione dello scomparto 9 del QMT 20kV di cabina 10 (alimentazione cabina 1) è stata bloccata (50-2 BLOCKED) dalla protezione dello scomparto 7 del QMT 20kV di cabina 1 (filo pilota di fase scomparto 7).

Figura 5 – protezione dello scomparto 2 del QMT 20kV della cabina di Consegna Enel (generale di Stab.to) è stata bloccata (50-2 BLOCKED) dalla protezione dello scomparto 9 del QMT 20kV di cabina 10 (filo pilota di fase scomparto 9).