Calcolo della portata e declassamento termico dei cavi di potenza interrati secondo la norma IEC 60287
Scopri come calcolare la portata dei cavi interrati e i fattori di declassamento termico secondo la norma IEC 60287 per evitare il thermal runaway.
Fisica della dissipazione termica nei conduttori interrati
La determinazione della portata termica (ampacity) dei cavi di potenza interrati richiede un'analisi rigorosa dello scambio termico bidimensionale in regime stazionario. La sorgente di calore primaria è generata nel conduttore per effetto Joule:
P = I² • R_ca
Dove R_ca è la resistenza in corrente alternata alla temperatura di esercizio, che include l'effetto pelle e l'effetto di prossimità. Al di sopra dei 18/30 kV, devono essere considerate anche le perdite dielettriche nell'isolamento e le perdite per correnti parassite negli schermi e nelle armature metalliche.
Il calore fluisce attraverso le resistenze termiche dell'isolante (T1), della guaina interna (T2), della guaina esterna (T3) e la resistenza termica esterna del terreno (T4), la quale varia in base alla profondità di posa e alla resistività termica del suolo (g_s).
Confronto delle metodologie di calcolo e normative
La norma internazionale CEI EN 60287 (IEC 60287) definisce le equazioni analitiche per il calcolo della portata in regime permanente. Negli Stati Uniti, si applicano la norma IEEE 835 e il metodo Neher-McGrath. Le tabelle semplificate delle norme installative standard offrono coefficienti di degradazione generici che non considerano scenari critici come l'essiccamento termico del suolo (thermal dry-out).
La suite di ingegneria Vexten integra gli algoritmi della norma IEC 60287, consentendo di calcolare con precisione i fattori di declassamento termico per configurazioni complesse di cavidotti interrati.