Qualità Lenergia elettrica è un bene immateriale la cui qualità si estrinseca nella qualità del vettore elettrico con cui è resa accessibile allutilizzatore

Qualità

• L’energia elettrica è un bene immateriale la cui qualità si estrinseca nella qualità del vettore elettrico con cui è resa accessibile all’utilizzatore : qualità di prodotto.

• L’accessibilità al prodotto e la disponibilità del prodotto (energia elettrica) per l’utilizzo è conseguenza della qualità del processo di produzione, trasporto, consegna e della gestione dello stesso : qualità di sistema.

Qualità di prodotto

• costanza della frequenza. La costanza della velocità dei motori sincroni ed asincroni e la sincronizzazione di alcuni processi, nonché il corretto funzionamento della gran parte degli utilizzatori, dimensionati per un ben preciso valore della frequenza, dipendono dalla costanza della frequenza.

• costanza della tensione. L'esigenza della costanza della tensione è conseguenza diretta della scelta fatta del sistema di distribuzione dell’energia che è del tipo in derivazione; il valore della tensione influenza direttamente la potenza assorbita dal dispositivo utilizzatore, dimensionato per un dato valore di tensione, e quindi la sua efficacia di funzionamento e la sua vita.

• simmetria della terna di tensioni. Nei sistemi trifasi i dispositivi utilizzatori ed il sistema stesso sono dimensionati per funzionare con un vettore elettrico a tensioni simmetriche; il manifestarsi di una dissimetria nelle tensioni comporta una perdita di efficacia di funzionamento del sistema o dei dispositivi e di vita di quest’ultimi .

• costanza della forma d'onda. Una forma d’onda non sinusoidale di tensione comporta una perdita d’efficacia di funzionamento del sistema o dei dispositivi e di vita di quest’ultimi.

Qualità di sistema

• continuità dell’alimentazione. L'interruzione dell'alimentazione dell'energia elettrica oggi determina un’interruzione in quasi tutte le attività umane ( di produzione, di servizio, domestiche) con danni economici consistenti e, in alcuni casi, con danni alle persone stesse.

• accesso alla rete. E’ definito da regole tecniche e giuridico-commerciali, il non mantenere le caratteristiche indicate nelle regole comporta un danno economico e di fiducia dell’utilizzatore del sistema nei confronti del gestore dello stesso.

La Power Quality (Qualità della potenza) dovrebbe essere connessa a:

Power Quality

Tensione e Corrente

Qualità della alimentazione (“fornitura”)

Qualità del “prelievo”

Power Quality = Qualità dell’alimentazione (della “fornitura”) e del “prelievo”

Forma d’onda reale

t0

V

+

Disturbo a “bassa”

frequenza

t0

V

Forme d’onda ideale

t0

V

Qualità della tensione: rappresenta la ‘vicinanza’ delle forme

d’onda reali a quelle ideali

classificazione IEC:

fa principalmente riferimento al mezzo di trasmissione dei disturbi e, quindi, parla di disturbi condotti (a bassa ed alta frequenza) e irradiati (a bassa ed alta frequenza)

classificazione della IEEE:

fa riferimento alla natura del disturbo, e quindi parla ……di dissimmetrie, armoniche, vuoti di tensione, ecc.

Classificazione dei disturbi

(alta e bassa frequenza)

Carico

CA.T. M.T.

M.T. B.T.

0.2 0.205 0.21 0.215 0.22 0.225 0.23 0.235 0.24-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

x 104

0.205 0.21 0.215 0.22 0.225 0.23 0.235-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

Andamento delle tensioni in assenza di disturbi

Disturbi a bassa frequenza

Carico

CA.T. M.T.

M.T. B.T.

Convertitori

Andamento della tensione in presenza di Distorsioni

1.045 1.05 1.055 1.06 1.065 1.07 1.075 1.08-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

Cause: componenti non lineari o tempo-varianti (convertitori statici)

0.6 0.605 0.61 0.615 0.62 0.625 0.63 0.635 0.64

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

x 104

1.02 1.025 1.03 1.035 1.04 1.045 1.05 1.055 1.06-400

-300

-200

-100

0

100

200

300


Carico

CA.T. M.T.

M.T. B.T.

Carico monofase

Cause: carichi monofase, dissimmetrie di linee

Andamento delle tensioni in presenza di Dissimmetrie

0.2 0.205 0.21 0.215 0.22 0.225 0.23 0.235 0.24-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

0.2 0.205 0.21 0.215 0.22 0.225 0.23 0.235 0.24

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300


Carico

CA.T. M.T.

M.T. B.T.

Forno ad arco

Andamento della tensione in presenza di fluttuazione della tensione

0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

x 104

Cause: carichi con potenze variabili rapidamente


Vuoti di tensione

Interruzioni

Armoniche e flicker

Dissimmetrie

(32 %)

(24 %)

(12 %)

(1 %)

Statistica di lamentele utenti

*

*

Vuoti di Tensione e interruzioni brevi: definizioni

Si definisce vuoto di tensione una diminuzione della tensione di alimentazione, che assume valori compresi tra il 90% e l’1% della tensione nominale [EN 50160].

t [s]

V

V

V nom

t

> 10 %V

Vuoto di tensione

Si definisce interruzione breve una diminuzione della tensione di alimentazione, che assume valori compresi tra l’ 1% e lo 0% della tensione nominale, per una durata fino a 3 minuti [EN 50160].

t [s]

V

V nom

t

V= 100 %

V

Interruzione breve

Cortocircuiti

Vuoti di Tensione: cause

Inserzione dei trasformatori

Avviamento di motori

Vuoti di tensione dovuti a cortocircuiti

x

x

x

AT MT

L A

L B

L C

LB-LC

t [s]

t [s]

t [s]0.1 0.3 30 180

ICC

IN

VN

LA

VN

LB-LC

t [s]

t [s]

t [s]0.1 0.3 30 180

ICC

IN

VN

LA

VN

LB-LC

t [s]

t [s]

t [s]0.1 0.3 30 180

ICC

IN

VN

LA

VN

LB-LC

t [s]

t [s]

t [s]0.1 0.3

ICC

IN

VN

LA

VN chiuso chiusoaperto

Senza richiusura

Con richiusura

I buchi di tensione dovuti a cortocircuiti sono caratterizzati da:•improvviso abbassamento della tensione•repentino ripristino della tensione.

Andamento nel tempo del valore istantaneo

Andamento nel tempo del valore efficace

ELECTRIC POWER ENGINEERING

0 1 2 3 4 5 6

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Time in cycles

Vol

tage

in p

u


0 1 2 3 4 5 60

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Time in cycles

Vol

tage

in p

u


La durata dipende principalmente dai tempi caratteristici dei sistemi di protezione

.


0 1 2 3 4 5 60

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Time in cycles

Volta

ge in

pu

durata Tensione residua

xL A

C


Cortocircuiti nel sistema

La tensione residua (ampiezza) dipende dal tipo di cortocircuito e dal punto in cui esso si verifica


0 1 2 3 4 5 60

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Time in cycles

Volta

ge in

pu

durata Tensione residua

xL A

C

ThZLZ

ThL

LP ZZ

ZV

stellate concatenate

Nel caso di corto circuito trifase:

A

C B

Nel caso di corto circuito bifase:

Th,2

Th,1

Z

Z

.....

.....

.....

Pc

Pb

Pa

V

V

V


L,2

L,1

Z

Z

Nel caso di corto circuito monofase:

Th,0

Th,2

Th,1

Z

Z

Z

.....

.....

.....

Pc

Pb

Pa

V

V

V


L,0

L,2

L,1

Z

Z

Z

Cortocircuiti

Vuoti di Tensione e brevi interruzioni: cause




Il trasformatore può assorbire, all’atto della sua inserzione, tre correnti di fase elevate e con alta distorsione armonica

I vuoti di tensione dovuti alla inserzione dei trasformatori sono caratterizzati da:•improvviso abbassamento della tensione•lento ripristino della tensione.

Le utenze sono sottoposte ad un buco di tensione di tipo dissimmetrico

0 5 10 15 20 25

-15

-10

-5

0

5

10

15

Time in cycles

Vol

tage

in k

V

0 5 10 15 20 25 3010

10.1

10.2

10.3

10.4

10.5

10.6

10.7

10.8

10.9

11

Time in Cycles

RM

S v

oltage in k

V



Cortocircuiti

Buchi di Tensione e brevi interruzioni: cause




Il motore asincrono assorbe, all’atto dell’avviamento, una corrente di valore elevato

I vuoti di tensione dovuti all’avviamento dei motori asincroni sono caratterizzati da:•improvviso abbassamento della tensione•lento ripristino della tensione.

Le utenze sono sottoposte ad un buco di tensione di tipo simmetrico



0 2 4 6 8 10 12195

200

205

210

215

220

Time in Cycles

RM

S v

olta

ge in

V

La caratterizzazione dei vuoti di tensione può riguardare:•un singolo evento (un vuoto);•un nodo del sistema elettrico (più vuoti);•un intero sistema elettrico (più vuoti).

Caratterizzazione dei vuoti di tensione

Essa può avvenire sotto forma di indici; nel caso di più vuoti di tensione si utilizzano anche tabelle o grafici.

IEC 61000-4-30 (IEEE 1564) - Individua due indici congiunti:Tensione residua (ampiezza): minimo rms di tensione durante il vuoto di tensioneDurata: tempo nel quale la tensione si mantiene al di sotto dei valori di soglia

Caratterizzazione di un singolo evento

ELECTRIC POWER ENGINEERING0 1 2 3 4 5 6

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Time in cycles

Volta

ge in

pu

durata Tensioneresidua

Al fine di caratterizzare completamente un nodo del sistema elettrico nei riguardi dei vuoti di tensione è necessario conoscere:

ampiezze;durate;frequenze.

Caratterizzazione di un nodo

x

x

xL A

L B

L C

Tabelle o grafici

Grafici caratterizzanti il nodo

Un esempio tipico sono i grafici che riportano il numero di vuoti di tensione che sono caratterizzati da ampiezza inferiore e durata superiore ad assegnati valori. Tali grafici permettono facilmente di verificare gli effetti dei vuoti di tensione sugli utilizzatori.

x

x

xL A

L B

L C

circa 5 vuoti di tensione hanno du-rata superiore a 100 ms ed ampiezza inferiore al 40%

0s 0.2s 0.4s 0.6s 0.8s

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

Sag duration

5

10

25

15

20

circa 15 vuoti di tensione hanno du-rata superiore a 200 ms ed ampiezza inferiore al 90%

Vengono impiegati indici che si ottengono a partire dagli indici di sito; essi si riferiscono a:• media degli indici sui siti monitorati• media pesata degli indici sui siti monitorati• percentile al 95% degli indici dei siti monitorati• …………..•……………

Caratterizzazione di un sistema

8 7 6 5 4 3 2

1

9

17

10

11 12

13

14

15

16

Caratterizzazione di un sistema: il SARFI

<60s <0.5s 0.5-3s 3-60s

<90% SARFI90 SIARFI90 SMARFI90 STARFI90

<80% SARFI80 SIARFI 80 SMARFI 80 STARFI 80

<70% SARFI 70 SIARFI 70 SMARFI 70 STARFI 70


<10% SARFI 10 SMARFI 10 STARFI 10

SARFI System Average RMS variation Frequency Index

T

iX N

NSARFI

Ni numero di utenti che subiscono un vuoto di tensione di ampiezza inferiore ad X% in occasione dell’i-mo evento

NT numero totale di utenti

<60s <0.5s 0.5-3s 3-60s

<90% SARFI90 SIARFI90 SMARFI90 STARFI90

<80% SARFI80 SIARFI 80 SMARFI 80 STARFI 80



<10% SARFI 10 SMARFI 10 STARFI 10

Istantaneous Momentary Temporary

M M M3

M3

Effetti dei vuoti di tensione

Attenzione agli “effetti indiretti” (danno causato) !!!!!!!!!

Deposiz.

Pressatura

Asciugatura Essicatura

Def.spess.Distributrice

Curve di “suscettibilità”

t [ms]

Vn [%]

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400


Componente immune

Componente non

immune

????

Curve CBEMA e ITIC per PC

0.1 1 10

-13%

s

-100

-30

VAL. NOMINALE

30

100

140

200

%

0.0001 0.001 0.01

-20%-30%

15% 6%20%


CBEMA

ITIC

AZIONAMENTI


!!!!!!!

MOTORE MACCHINAOPERATRICE

RETE

CONTROLLOE

COMANDO

DC

AC DC

AC

Contattori elettromagnetici

150

p=100%

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

020 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 28

0t [ms]

[V]

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Vn%

p=0 0<p<50 50%<p<100


b) Sull’interfaccia utente

Interventi a costo crescente

d) Sul sistema di distribuzione

UtilizzatoriRete

Controlli

Motori

Altri carichi

b) su gruppi diapparecchi

a) sul singolo apparecchio

Vuoti di tensione: provvedimenti

Contattori a sgancio ritardato


Altro carico sensibile


UPS cinetico + Gruppo elettrogeno

DIESEL


Sistema a sbarra comune in c.c.

M M M3

M3

Alimentazione in c.a.

Sbarra comune in c.c.

Sistemaaccumul.energia

Vuoti di tensione

Dynamic Voltage Restorer

V -Vd

V

Vd

guasto

carico sensibile

VoltageRestorer

Dynamic


Responsabilità : tutte le interruzioni

Interruzioni : senza preavviso brevi

Territorio : Media concentrazione

Indicatore : numero di interruzioni per cliente all'anno

esercente regione Provincia 2002 2003 2004 2005 2006

Enel distribuzione Toscana PISA 8,54 5,01 4,15 4,5 4,18


Interruzioni : senza preavviso lunghe


Indicatore : numero di interruzioni per cliente all'anno

esercente regione

Provincia

1998 1999 2000 2001

2002

2003

2004

2005

2006

Enel distribuzione

Toscana

PISA 4,6 7,0 5,2 4,3 3,5 2,9 2,2 1,5 1,8




Indicatore : durata media di ciascuna interruzione

esercente regione

Provincia

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

Enel distribuzione

Toscana

PISA 29 31 40 32 27 27 23 34 27




Indicatore : minuti di interruzioni per cliente all'anno

esercente regione

Provincia

1998 1999 2000 2001 2002

2003

2004

2005

2006

Enel distribuzione

Toscana

PISA 136 224 213 144 99 79 53 54 49

Documents

Qualità Lenergia elettrica è un bene immateriale la cui qualità si estrinseca nella qualità del vettore elettrico con cui è resa accessibile allutilizzatore