Impiantistica elettrica: la lunga storia di un sistema elettrico privato a Susegana

Attraverso la descrizione dell'evoluzione di un sistema elettrico privato si analizzano numerose tematiche tipiche dell'impiantistica elettrica.

L’articolo, dopo aver brevemente accennato alla lunga storia del sistema elettrico di proprietà della famiglia Collalto caratterizzato dalla presenza di una piccola centrale idroelettrica risalente al 1904 e sopravvissuta negli anni sessanta del secolo scorso alla stagione delle nazionalizzazioni delle imprese elettriche private, si sofferma sulla sua evoluzione tecnica avvenuta all’incirca nell’ultima decina d’anni e che ho avuto la fortuna di seguire.

Il sistema elettrico, che ha un’estensione di poco più di cinque chilometri, in questo periodo ha prima visto la nascita di una seconda fornitura di energia elettrica in media tensione, in posizione più baricentrica della fornitura storica che è stata mantenuta come fornitura di emergenza, e poi la radicale ristrutturazione della centrale idroelettrica a trentacinque anni dalla precedente che ha comportato anche un completo adeguamento della parte elettrica alla Norma CEI 0-16.

Il sistema elettrico, costituito da una rete in media tensione che si sviluppa su di un territorio esteso, la presenza di cabine di trasformazione MT/BT a servizio di altrettanti impianti geograficamente separati, la coesistenza di impianti di tipo industriale a servizio della cantina vinicola con quelli a servizio di un bene tutelato come il Castello di San Salvatore, rappresenta una sorta di palestra in cui molte delle tematiche tipiche dell’impiantistica elettrica hanno modo di esplicarsi.  

 

Il sistema elettrico privato in provincia di Treviso

In questo articolo parlerò del sistema elettrico privato oggi a servizio dell’Azienda Agricola Conte di Collalto che si trova a Susegana, in provincia di Treviso, sulla riva sinistra del fiume Piave, teatro di violenti combattimenti nella Prima Guerra Mondiale. Susegana, terra di vigneti e industrie, sorge a ridosso dei Colli Trevigiani propaggini orientali del Montello e non distante dalle Prealpi Trevigiane.

L’azienda è di proprietà della famiglia Collalto, discendente della casata dei Conti di Collalto le cui origini risalgono a prima dell’anno 1000, formata da un ramo italiano e da un ramo moravo che nei secoli si sono successivamente disgiunti e ricongiunti, e che un tempo dominava la parte settentrionale dell’attuale provincia di Treviso. Si estende su oltre 160 ettari a vigneto intorno al Castello di San Salvatore, proprietà della famiglia, che, dall’alto dell’omonima rocca, domina la pianura Trevigiana che si stende a sud.

Questo sistema elettrico ha un innegabile fascino perché, oltre ad aver avuto origine oltre un secolo fa, riassume in sé in modo singolare molti degli aspetti del mondo elettrico: non solo l’utilizzazione, ma anche la produzione e la distribuzione su scala geografica.

E’ infatti costituito da due importanti impianti utilizzatori, il Castello di San Salvatore e la Cantina, e dalla centrale idroelettrica del Maglio connessi fra di loro da una rete privata in media tensione dell’estensione di oltre cinque chilometri e alimentati in media tensione dal distributore. La sua storia ruota attorno alla centrale idroelettrica del Maglio che sfrutta le acque della roggia Piavesella di Collalto.

La roggia nasce in località Colfosco di Susegana, in provincia di Treviso, sulla sinistra idrografica del fiume Piave come derivazione del canale Castelletto-Nervesa, per sfociare dopo una ventina di chilometri di corso in direzione est nel fiume Monticano poco a monte dell’abitato di Oderzo, quindi nel Livenza, per sfociare infine nel Mare Adriatico.

E’ alimentata dal bacino imbrifero del fiume Piave, attraverso il complesso sistema di opere idroelettriche realizzate prima da SADE (Società Adriatica di Elettricità, confluita nel 1963 nella neonata Enel) e successivamente appunto da Enel stessa, che da Soverzene in provincia di Belluno convoglia una parte delle acque del Piave, integrate dallo scarico della Centrale Idroelettrica di Soverzene, verso la Sella del Fadalto e la Val Lapisina, attraverso il Lago di Santa Croce e i laghi intravallivi che si trovano a quote via via inferiori (Lago Morto, Lago del Restello e Lago di Negrisiola) fino alla pianura trevigiana con un notevole accorciamento del percorso naturale del fiume.

La roggia Piavesella di Collalto, così come il canale Castelletto–Nervesa, fanno parte però del bacino idrografico del fiume Livenza in cui appunto sfocia il Monticano una quindicina di chilometri dopo aver ricevuto le acque della nostra roggia.

Il canale Castelletto-Nervesa che la alimenta è stato costruito fra il 1959 e il 1962 da SADE per migliorare lo sfruttamento idroelettrico e irriguo delle acque del fiume Piave; parte dallo scarico della centrale idroelettrica del Castelletto, alimentata dal vicino Lago di Negrisiola, pochi chilometri a est di Vittorio Veneto e si dirige in direzione sud-ovest per poco più di 20 chilometri, per due terzi all’aperto e per il resto in galleria, fino al fiume Piave che attraversa a sifone all’altezza di Colfosco di Susegana per raggiungere Nervesa della Battaglia e di lì alimentare il Canale della Vittoria.

Schema idraulico del fiume Piave

Fig. 1 – Schema idraulico del fiume Piave. In basso il canale Castelletto-Nervesa a valle del quale, poco prima dello sbarramento di Nervesa, viene derivata la roggia Piavesella di Collalto (tratto dal sito www.webdolomiti.net).

 

La roggia Piavesella di Collalto si stacca dal Canale Castelletto–Nervesa qualche decina di metri a monte dell’imbocco del sifone di attraversamento del Piave; un paio di chilometri più a valle si trova la centrale del Maglio. Nella Fig. 1 è rappresentato lo schema idraulico del bacino del fiume Piave.

In Fig. 2 è rappresentata la planimetria della Provincia di Belluno e della parte settentrionale della Provincia di Treviso da cui risulta evidente l’accorciamento del percorso naturale del Piave attraverso le opere idroelettriche del Fadalto e della Val Lapisina.

 

Il sistema elettrico privato a Susegana

Fig. 2 – Planimetria della Provincia di Belluno e della parte settentrionale della Provincia di Treviso. Nella parte inferiore si vede la centrale idroelettrica di Castelletto da cui parte il canale Castelletto-Nervesa (tratto da Centrali Idroelettriche del Piave e del Cordevole – Enel Produzione - 2001).


L’utilizzo delle acque della roggia risale a tempi precedenti, almeno al 1600, quando sembra vi sorgessero almeno sette mulini per la macinazione dei cereali di proprietà della casata Collalto.

L’installazione del primo generatore elettrico ove ora sorge la centrale idroelettrica del Maglio risale all’anno 1904: di esso si ricorda solo che un generatore elettrico di 34 kW di potenza veniva azionato tramite un sistema di pulegge dalla antica ruota del mulino. Nello stesso anno veniva edificata la Cantina alla base della rocca di San Salvatore, all’ingresso dell’abitato di Susegana provenendo da Treviso.

La centrale alimentava quindi la Cantina, il Castello di San Salvatore e i fabbricati ad uso agricolo del Podere Mandre. Sembra che, per un periodo, abbia alimentato anche l’illuminazione pubblica del Municipio di Susegana.

Fino agli anni sessanta del secolo scorso, prima della costruzione del canale Castelletto-Nervesa, la roggia veniva alimentata direttamente dal fiume Piave. La derivazione si trovava circa un chilometro più a monte dell’origine attuale e un servizio di persone regimava e derivava l’acqua utilizzando steccati e fascine.

La centrale è uscita indenne dall’ondata di nazionalizzazioni dei prima anni sessanta che hanno formato l’Ente Nazionale per l’Energia Elettrica rimanendo di proprietà della famiglia Collalto.

All’inizio degli anni ottanta in località Musile, lungo il tracciato della linea elettrica, è stata costruita una stalla per bovini da ingrasso alimentata dalla linea stessa.

A questo punto la storia comincia ad accelerare: con l’incremento delle necessità elettriche nel 1986 è stata costruita la centrale nella forma che ha mantenuto fino alla ristrutturazione del 2020, con una turbina Kaplan ad asse verticale e potenza erogata di circa 90 kW. La tensione del sistema elettrico, 3 kV dal 1904 fino al 1986, è stata portata prima a 5 kV e pochi anni dopo a 10 kV a causa delle eccessive cadute di tensione che davano problemi di funzionamento ai motori elettrici.

Quando nel 2009 iniziai a occuparmi delle problematiche elettriche dell’azienda, l’assetto del sistema elettrico era costituito dalla centrale idroelettrica del Maglio, in corrispondenza della quale insisteva anche la fornitura da distributore pubblico, e da tre centri di carico: un gruppo di fabbricati adibiti a stalle e vendita carni (Musile), la sede della Cantina Conte di Collalto (Cantina) e il Castello di San Salvatore (Castello) come visibile in Fig. 3. L’alimentazione del Podere Mandre ne era stata distaccata e la tensione di esercizio era di 10 kV.

I centri di carico avevano una propria cabina di trasformazione MT/BT, quello di minor potenza, Musile, del tipo a palo, con impianti utilizzatori in Bassa Tensione.

Nel seguito parlerò, per maggior chiarezza, di sistema elettrico riferendomi alla produzione idroelettrica e alla distribuzione in MT e di impianti elettrici con riferimento ai singoli impianti utilizzatori in BT dei vari centri di carico.

storia di un sistema elettrico privato a Susegana

Fig. 3 - Inquadramento geografico

Guasti ai gruppi frigo

Cominciai ad occuparmi dell’impianto nel 2009, chiamato a dare un parere su alcuni problemi che ne affliggevano il funzionamento.

In Cantina si verificavano sempre più frequenti malfunzionamenti legati ai sensibili abbassamenti di tensione, soprattutto in concomitanza ad eventi di varia natura (feste, manifestazioni, ecc.) che si tenevano al Castello e che incrementavano sensibilmente l’assorbimento complessivo di potenza. Inoltre la proprietà non riusciva a spiegarsi i bassissimi valori del fattore di potenza (dell’ordine di 0,1÷0,2) desumibili dalle fatture dell’energia elettrica.

I malfunzionamenti erano sfociati, nella loro maggiore gravità, in rotture di diversi compressori scroll di due gruppi frigo ad inverter utilizzati nel ciclo produttivo della Cantina e installati nel 2005. In sostanza i frequenti e profondi cali di tensione determinavano l’improvviso spegnimento dell’elettronica di comando, il fermo del compressore e la successiva brusca ripartenza al ritorno tensione; il ripetersi di questi fenomeni portava alla rottura del compressore con evidenti danni economici alle macchine e problemi al ciclo di refrigerazione di mosti e vini.

Essendo evidente a tutti la causa delle rotture, si trattava di trovare la soluzione più rapida per porre rimedio alla situazione. Era sufficiente una soluzione anche provvisoria, purché disponibile in tempi brevi, in attesa di una soluzione di più ampio respiro.

All’epoca non avevo ancora chiara la struttura del sistema elettrico complessivo, non facile da cogliere per chi approccia per le prime volte quei luoghi considerato che i vari siti sono sparsi nel territorio e insolitamente alimentati da una linea elettrica privata in passato insistente su terreni tutti di proprietà dell’allora Conte di Collalto, che in seguito invece sono stati in parte alienati. Il problema affliggeva la Cantina, per me il Castello era un pittoresco sfondo del panorama visibile dalla Cantina stessa, Musile e il Maglio dei nomi che sentivo menzionare ma nulla di più.

Ad ogni modo, quale che fosse la struttura del sistema elettrico, non era assolutamente ipotizzabile una soluzione più o meno definitiva in tempi brevi e si doveva quindi tamponare l’emergenza.

Il problema era stabilizzare la tensione di alimentazione riportandola ai valori di tolleranza delle macchine per evitarne gli arresti improvvisi, ma la potenza in gioco era di un certo rilievo e era opportuno tenere conto anche delle non infrequenti interruzioni dell’alimentazione dovute all’intervento della protezione di guasto monofase a terra della linea privata MT (di questo, pur non conoscendo lo sviluppo della linea, ero stato avvisato).

Ciascuna delle macchine, di potenza nominale 48,4 kW, era composta da 4 compressori scroll da 11,3 kW e dall’elettronica di controllo, dall’inverter e da 2 ventilatori per una potenza complessiva di 3,2 kW; i compressori erano ad alimentazione diretta, i ventilatori sotto inverter.

La soluzione che consentisse di riportare ai valori desiderati le tensioni e di tamponare gli interventi delle protezioni di linea era installare un UPS, ma la potenza richiesta per far fronte alle correnti di spunto dei compressori sarebbe stata rilevante.

Scelsi allora di alimentare sotto UPS la sola elettronica di controllo e l’inverter (e quindi i ventilatori) separando a bordo macchina l’alimentazione dei compressori dal resto. Le alimentazioni furono interbloccate in modo tale che la messa fuori tensione dell’elettronica avrebbe messo fuori tensione i compressori e viceversa. Un relè di minima tensione a bordo di ciascuna macchina, tarato ad un livello di sicurezza, avrebbe determinato lo shut-down dell’inverter e quindi della macchina quando la tensione fosse scesa al di sotto del valore impostato, con riavvio automatico quando invece fosse risalita oltre i limiti di sicurezza, allo stesso modo in cui un UPS consente lo spegnimento ordinato di un PC in caso di mancanza tensione per evitare danneggiamenti dovuti agli spegnimenti improvvisi. A bordo di ciascuna macchina fu montato anche un contatore di eventi per tenere sotto controllo il numero degli spegnimenti ordinati e, eventualmente, regolare la soglia dei relè di tensione: questi contatori segnalarono diverse decine di spegnimenti all’anno e successivi riavvi ma non ci furono ulteriori guasti.

Il secondo problema avrebbe trovato soluzione solo in seguito, con una conoscenza più approfondita del sistema elettrico complessivo.

 

Analisi del sistema elettrico e campagna di misure

A seguito di alcuni sopralluoghi riuscii a farmi un’idea più chiara del sistema elettrico complessivo la cui struttura risaliva agli anni ottanta del secolo scorso, epoca in cui aveva avuto luogo un importante rifacimento della Centrale Idroelettrica del Maglio.

La Centrale si trova in località Maglio a Colfosco di Susegana, a sud rispetto ai centri di consumo, ad una distanza di poco più di 2 km in linea d’aria sia dalla Cantina che dal Castello e di poco più di 1 km, sempre in linea d’aria, da Musile. La fornitura di energia elettrica di Enel Distribuzione aveva il POD presso la centrale stessa con consegna a 20 kV.

Al Maglio coesistevano le apparecchiature di Enel Distribuzione, ciò che ora si chiamerebbe impianto di rete presso l’utenza (Norma CEI 0-16, art. 3.45), consistenti in un sezionatore sotto carico con trasformatori di misura; le apparecchiature dell’utente, impianto di utenza per la connessione (CEI 0-16, art. 3.46), consistenti in un sezionatore sotto carico con fusibili; l’impianto di utente vero e proprio, cioè il trasformatore abbassatore 20/0,4 kV, il generatore asincrono idroelettrico da 82 kW con il proprio quadro elettrico di potenza e di automazione e il trasformatore elevatore 0,4/10 kV.

Ricordo che negli anni ottanta la Norma CEI 0-16 (“Regola tecnica di riferimento per la connessione di Utenti attivi e passivi alle reti AT e MT delle imprese distributrici di energia elettrica”) era molto di là da venire, la prima edizione risale al 2008, così come il Fascicolo Tecnico Enel DK-5600 (“Criteri di allacciamento di clienti alla rete MT della distribuzione”), predecessore della Norma CEI 0-16.

Come visibile in Fig. 4 il parallelo fra rete e generatore asincrono avveniva a 400 V, a valle del trasformatore abbassatore. A valle della successiva elevazione di tensione 0.4/10 kV aveva origine la linea privata MT, in gran parte aerea, che vedeva una prima derivazione a Musile (2,2 km dal Maglio con posto di trasformazione a palo da 100 kVA); una seconda derivazione in Cantina (3,7 km dal Maglio con cabina di trasformazione da 250 kVA); infine il termine linea al Castello (4,7 km dal Maglio con cabina di trasformazione da 630 kVA).

Le taglie dei trasformatori di Cantina e Castello rilevabili dalla Fig. 4 non devono trarre in inganno; in realtà il centro di consumo continuativamente maggiore era la Cantina, con un trasformatore spesso al limite di potenza, mentre il Castello aveva assorbimenti ordinariamente molto inferiori alla capacità del trasformatore, pensato però per gestire eventi di vario genere (feste, degustazioni, manifestazioni, ecc.) che si tenevano periodicamente richiedendo potenze decisamente maggiori.

Risulta infine evidente dalla taglia dei trasformatori come il Maglio stesso fosse un collo di bottiglia per gli impegni di potenza in linea.

Ovviamente i livelli di tensione eccessivamente bassi erano causati dalla grande distanza dei centri di consumo dal Maglio, aggravata dalla ridotta sezione dei conduttori della linea aerea.

Sistema elettrico privato a Susegana

Fig. 4 - Struttura del sistema elettrico fino al 2013

Si trattava di avere un’idea più precisa dei flussi di potenza per elaborare una soluzione di più ampio respiro.

Oltre all’analisi delle fatture dell’energia elettrica degli ultimi anni decisi di procedere con una campagna di misure mediante un analizzatore di rete registratore per avere più dati da analizzare.

La campagna si è svolta nell’anno 2010, nei mesi di marzo e aprile, con registrazioni dei parametri in BT in quattro punti diversi per una decina di giorni circa ciascuno. Si sono registrati i valori di tensione, frequenza, corrente, distorsione armonica, fattore di potenza, potenza e le anomalie di tensione, definite come superamento del +6%, -10% del valore nominale calcolato ogni 10 ms.

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