MIGLIORAMENTO DELLA QUALITÀDEL SERVIZIO...
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Delibera n. 202/99 AEEG (e successivo Testo Integrato 4/04) Obiettivi: Regolare la qualità del servizio elettrico, stabilendo per ciascun ambito territoriale specifici livelli tendenziali della durata cumulata annua delle interruzioni lunghe (oltre 3 min) senza preavviso. Scopo: Portare in Italia la continuità del servizio elettrico ai livelli dei migliori risultati europei, riducendo al contempo gli squilibri tra le diverse aree del territorio nazionale. MIGLIORAMENTO DELLA QUALITÀ DEL SERVIZIO MEDIANTE L’USO DELLA BOBINA DI PETERSEN NELLE RETI IN MT
Transcript of MIGLIORAMENTO DELLA QUALITÀDEL SERVIZIO...
Delibera n. 202/99 AEEG (e successivo Testo Integrato 4/04)
Obiettivi: Regolare la qualità del servizio elettrico, stabilendo
per ciascun ambito territoriale specifici livelli tendenziali della
durata cumulata annua delle interruzioni lunghe (oltre 3 min)
senza preavviso.
Scopo: Portare in Italia la continuità del servizio elettrico
ai livelli dei migliori risultati europei, riducendo al contempo
gli squilibri tra le diverse aree del territorio nazionale.
MIGLIORAMENTO DELLA QUALITÀ DEL SERVIZIO MEDIANTE
L’USO DELLA BOBINA DI PETERSEN NELLE RETI IN MT
SCOPO DELL’INTRODUZIONE
DELLA BOBINA DI PETERSEN
Perseguire il miglioramento della
qualità del servizio richiesto
dall’Autority, senza interessare
l’ambito della pianificazione ma
soltanto quello
dell’ organizzazione e della gestione
CONTENENDO I COSTI
SITUAZIONE ORIGINARIA
RETI IN MEDIA TENSIONE CON NEUTRO ISOLATO DA TERRA
Eo Co Co Co
AT MTT
S
R
ET
ES
ER
CARATTERISTICHE:
- Esercizio radiale
- Elevato grado di isolamento
- Ridotte capacità verso terra, nel caso di linee aeree corte
Si tratta di una scelta storica.
Quando si sono sviluppate le prime reti in MT, erano costituite in gran
parte da linee aeree di breve estensione.
Questo, come vedremo, rendeva molto piccola la corrente nel caso di
guasto monofase a terra (Ig), rispetto ai sistemi con neutro francamente
a terra.
Una piccola corrente di guasto:
• va comunque aperta, perché bastano 100 mA per uccidere un uomo;
• è di facile interruzione;
• ha basse probabilità di innescare un fenomeno di
“autoalimentazione dell’arco elettrico” (fenomeno per cui l’aria del
canale conduttivo si ionizza per effetto termico; di conseguenza, anche
all’eventuale cessare della causa che ha scatenato il corto circuito,
l’arco perdura e il guasto diventa permanente, in quanto l’aria ha ormai
perso le sue caratteristiche dielettriche).
Con l’aumentare dell’estensione delle reti MT (soprattutto in cavo), la Ig è progressivamente cresciuta e questo vantaggio si è via via ridotto!
RETI IN MEDIA TENSIONE CON NEUTRO ISOLATO
Guasto monofase a terra
Per lo studio del guasto monofase a terra
risulta agevole l’utilizzo della trasformazione
di variabili ai componenti simmetrici (Fortescue)
IgEo Co Co Co
AT MTT
S
R
ET
ES
ER
3Rg
Co
Ed Ei = 0 Eo
Id = Ii = Io = Ig / 3
og
dgoid
C
jR
EIIII
ω−
====33
go
dog RCj
ECjI
ωω31
3
+=
go
d
o
oo RCj
E
C
IjE
ωω 31+−==
In termini di componenti simmetrici, un circuito equivalente molto
semplificato per lo studio del guasto monofase a terra è il seguente:
tipico
guasto
resistivo
PROTEZIONI
3Rg
Co
ER Ei = 0 Eo
Id = Ii = Io = Ig / 3
og
dgoid
C
jR
EIIII
ω−
====33
go
dog RCj
ECjI
ωω31
3
+=
go
d
o
oo RCj
E
C
IjE
ωω 31+−==
Appare evidente che in queste reti
può essere utile l’impiego di relè
sensibili alle grandezze omopolari
(grandezze che subiscono grandi
variazioni durante i guasti).
Le tensioni e correnti di sequenza
diretta e inversa restano invece
praticamente inalterate.
La selezione del tronco guasto basata
sul controllo della tensione omopolare
non è però possibile (su ogni linea la
E0 è non nulla).
Come noto, si ricorre a relèvarmetrici omopolari di tipo direzionale (“protezione direzionale di terra”).
RETI IN MEDIA TENSIONE CON NEUTRO
A TERRA TRAMITE REATTANZA ACCORDATA
CoCoCo
AT MT
T
S
R
ET
ES
ER
ICIL
CLg III +=
La corrente di guasto si richiude in parte attraverso le capacità verso terra
e in parte attraverso la reattanza di accordo.
IL è praticamente in controfase con IC (circuiti induttivo e capacitivo).
Se sono vicini in modulo, Ig può risultare molto piccola.
Circuito equivalente semplificato per lo studio del guasto
3Rg
CoEd Eo
Id = Ii = Io = Ig / 3
3L
G
023
1
CL
ω=
Facendo in modo che: Risulta in teoria:
0=
∞=
g
eq
I
Z
Circuito risonante parallelo Si ottengono di nuovo Ig molto piccole!
CABINA PRIMARIA DI CORVARA
Un’applicazione reale
130 KV
131.381.01-0.14
130 kV
129.541.00-1.12
20 kV
19.520.98
-33.06
20 KV
20.101.01
-31.26
V~
Rete AT
6.201.78
V~
Rete AT
10.336.54
0.0
00.
00
0.0
00.
00
Tra
sf.
25 M
VA
10.336.5446.92
-10.32-5.5846.92
Tra
sf25
MV
A
6.201.7825.20
-6.20-1.1525.20
0.0
00.
00
0.0
00.
00
6.283.54
-6.28-3.54
Ca
mp
olo
ngo
6.283.5462.29
-5.91-2.7662.29
Carico Campolongo
5.912.76
3.100.48
-3.10-0.48
0.900.15
-0.90-0.15
2.190.51
-2.19-0.51
Pla
n d
e G
ralb
a
3.100.4834.04
-3.06-0.7934.04
Co
l F
osc
o
0.900.1512.45
-0.90-0.3012.45
4.032.04
-4.03-2.04
La
Vill
a
4.032.0444.49
-3.87-2.0144.49
Carico La Villa
3.872.01
S.
Cri
stin
a
2.190.5125.66
-2.16-0.9825.66
Car. P. Gralba
3.060.79
Car. C. Fosco
0.900.30
Car. S. Crist.
2.160.98
130 KV
131.381.01-0.14
130 kV
129.541.00-1.12
20 kV
19.520.98
-33.06
20 KV
20.101.01
-31.26
V~
Rete AT
6.201.78
V~
Rete AT
10.336.54
0.0
00.
00
0.0
00.
00
Tra
sf.
25 M
VA
10.336.5446.92
-10.32-5.5846.92
Tra
sf25
MV
A
6.201.7825.20
-6.20-1.1525.20
0.0
00.
00
0.0
00.
00
6.283.54
-6.28-3.54
Ca
mp
olo
ngo
6.283.5462.29
-5.91-2.7662.29
Carico Campolongo
5.912.76
3.100.48
-3.10-0.48
0.900.15
-0.90-0.15
2.190.51
-2.19-0.51
Pla
n d
e G
ralb
a
3.100.4834.04
-3.06-0.7934.04
Co
l F
osc
o
0.900.1512.45
-0.90-0.3012.45
4.032.04
-4.03-2.04
La
Vill
a
4.032.0444.49
-3.87-2.0144.49
Carico La Villa
3.872.01
S.
Cri
stin
a
2.190.5125.66
-2.16-0.9825.66
Car. P. Gralba
3.060.79
Car. C. Fosco
0.900.30
Car. S. Crist.
2.160.98
ZoATZiAT
CIRCUITI EQUIVALENTI DEI COMPONENTI
Rete di Alimentazione AT Ed
ZdAT
Ei = 0 Eo = 0
Trasformatore AT/MT
ZT
3Zterra
Tratto di linea
d, i
o
CIRCUITO EQUIVALENTE PER LO STUDIO DEL GUASTO
ZdAT
Ei = 0
3Zterra(bobina)
ZT
Ed
ZiAT ZT
Eo = 0
ZoAT
Id=Ii=Io=Ig/3
RISULTATI DELLE SIMULAZIONI
Corrente di corto circuito franco monofase a terra
0.300 0.240 0.180 0.120 0.060 0.000 [s]
1.0000
0.600
0.200
-0.2000
-0.6000
-1.0000
La Villa: Phase Current A in kA
Grafico
Date: 3/23/2001
Annex: /1
DIg
SIL
EN
T
Neutro Isolato Ig = 202 A
0.400 0.320 0.240 0.160 0.080 0.000 [s]
0.500
0.300
0.100
-0.1000
-0.3000
-0.5000
La Villa: Phase Current A in kA
Grafico
Date: 3/23/2001
Annex: /1
DIg
SIL
EN
T
Neutro Compensato Ig = 3,3 A
Neutro Isolato
Neutro
Compensato
13.012.011.010.09.008.007.006.005.004.003.002.001.00-1.00-2.00-3.00-4.00-5.00-6.00-7.00-8.00-9.00-10.0-11.0-12.0-13.0-14.0
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00
-5.00
-6.00
-7.00
-8.00
-9.00
0.0125 p.u./Tick 0.9000 kV/Tick
11.662 kV/143.47°
0.102 p.u./52.63°
0.091 p.u./-127.37°
20 kV: Zero-Sequence Voltage in kVLa Villa: Zero-Sequence Current in p.u.Campolongo: Zero-Sequence Current in p.u.
Grafico 2
Date: 3/23/2001
Annex: /2
DIg
SIL
EN
T
13.012.011.010.09.008.007.006.005.004.003.002.001.00-1.00-2.00-3.00-4.00-5.00-6.00-7.00-8.00-9.00-10.0-11.0-12.0-13.0-14.0
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00
-5.00
-6.00
-7.00
-8.00
-9.00
0.0125 p.u./Tick 0.8000 kV/Tick
10.821 kV/147.53°
0.114 p.u./-121.62°
0.084 p.u./-123.31°
20 kV: Zero-Sequence Voltage in kVLa Villa: Zero-Sequence Current in p.u.Campolongo: Zero-Sequence Current in p.u.
Grafico 2
Date: 3/23/2001
Annex: /2
DIg
SIL
EN
T
Grandezzedi sequenza omopolare
PROTEZIONI
Anche se un eventuale pregio delle basse Igpotrebbe essere la possibilità di esercire il
sistema con una fase a terra, si tratta di
un’ipotesi non accettabile, poiché costituisce
un sicuro pericolo per le persone: la
corrente che attraversa l’essere umano in
caso di contatto con un conduttore di linea
è bassa ma sicuramente superiore a 100
mA, quindi mortale (per t=∞) secondo le curve di pericolosità della corrente accettate
in sede normativa.
Si richiede pertanto una individuazione selettiva della linea guasta
(magari ritardata nella speranza che il guasto si sia autoestinto)
ed una apertura della linea stessa in tempi accettabili.
3Rg
CoEd Eo
Id = Ii = Io = Ig / 3
3L
G
PROTEZIONI
1) Relè sensibili alla corrente transitoria, speciali, atti a funzionare con un
impulso di corrente e costosi. Presentano il vantaggio di segnalare
tempestivamente anche guasti transitori che vengono estinti dalla bobina
senza richiedere l’apertura della linea e quindi di segnalare agli operatori
eventuali punti deboli dell’isolamento, frequenti sedi di guasti.
2) Si può far uso, in ogni linea, di un relè wattmetrico direzionale,
alimentato da tensione e corrente omopolari e sensibile alle piccole correnti
omopolari in fase con la tensione che non vengono compensate dalla
bobina. I relè, viste le piccole correnti in gioco, devono essere molto sensibili
alla corrente attiva alla frequenza di rete, insensibilizzati alle correnti
armoniche, alimentati da TA toroidali.
Possibili sistemi di protezione:
PROTEZIONI
Un ulteriore sistema di protezione è legato alla circolazione di una elevata
corrente nell’impedenza di accordo (IL):
Se la bobina di Petersen è attraversata da una corrente (per un tempo
superiore a qualche secondo), un relè amperometrico comanda la chiusura
di un interruttore unipolare posto in parallelo alla bobina stessa; in questo
modo, il sistema ha neutro francamente a terra, circola una elevata corrente
di guasto che fa scattare le protezioni di massima corrente della sola linea
interessata dal guasto.
VANTAGGIO: Basso costo. Inoltre si utilizzano le protezioni esistenti, con un
relè aggiuntivo sensibile alla corrente nella bobina
3) Il sistema a minor costo:
PROTEZIONI
NEUTRO ISOLATO:
0.300 0.240 0.180 0.120 0.060 0.000 [s]
1.0000
0.600
0.200
-0.2000
-0.6000
-1.0000
La Villa: Phase Current A in kA
Grafico
Date: 3/23/2001
Annex: /1
DIg
SIL
EN
T
Relè Varmetrici Direzionali alimentati dalle grandezze omopolari ad inizio linea.
PROTEZIONI
NEUTRO ISOLATO:
NEUTRO COMPENSATO:
Relè Varmetrici Direzionali alimentati dalle grandezze omopolari ad inizio linea.
Relè Wattmetrici Direzionali alimentati dalle piccole correnti attive non compensate.
0.800 0.640 0.480 0.320 0.160 0.000 [s]
0.500
0.300
0.100
-0.1000
-0.3000
-0.5000
La Villa: Phase Current A in kA
Grafico
Date: 3/23/2001
Annex: /1
DIg
SIL
EN
T
PROTEZIONI
NEUTRO ISOLATO:
NEUTRO COMPENSATO:
Relè Varmetrici Direzionali alimentati dalle grandezze omopolari ad inizio linea.
Relè Wattmetrici Direzionali alimentati dalle piccole correnti attive non compensate.
Interruttore unipolare parallelo comandato da un relè amperometrico a tempo.
0.800 0.640 0.480 0.320 0.160 0.000 [s]
1.0000
0.600
0.200
-0.2000
-0.6000
-1.0000
La Villa: Phase Current A in kA
Grafico
Date: 3/23/2001
Annex: /1
DIg
SIL
EN
T
MIGLIORAMENTO DELLA QUALITA’ DEL SERVIZIO:
Dati Storici
- 81,5 %
Guasti Monofase per 100 km
- 87,8 %
Scatti totali per 100 km
ANALIZZATORE DI NEUTRO
Il punto di neutro di una rete trifase assume potenziale diverso
da zero quando nel sistema esistono delle dissimmetrie nelle
tensioni di alimentazione o nelle ammettenze verso terra.
Per una rete radiale:
0332211 =⋅+⋅+⋅+⋅ EEENEN VYVYVYVY
Nel caso di terna di alimentazione simmetrica:
ναα
jd
kV
YYYY
YYYVV N
NNNE −
−⋅−=+++
⋅+⋅+⋅−= 1
321
322
11
k: parametro di dissimmetria
d: parametro di smorzamento
υ: parametro di disaccordo
k = 0 ⇒ VNE = 0
υ = 0 ⇒ VNE = max.
Analizzatoredi
neutro
Cabina Primaria
Sbarra MT
VRS (riferimento angolare)
Vn
Posizione motore
Motoreregolazione
bobina
Comando motore
Bobinavariabile
AT
Linee MT
Il luogo geometrico descritto dell’estremità del vettore VNE
al variare dei parametri di rete k,d,υè una circonferenza di diametro |k/d|
passante per l’origine.
Bobina di Petersen
La bobina mobile Trench è una bobina a nucleo tuffante la cui
impedenza può essere variata con continuità cambiando la lunghezza
del traferro di aria. Lo spostamento del nucleo viene effettuato da un
meccanismo guidato da un motore posizionato sulla parte alta della
bobina, con indicazione della posizione sia locale che remota.
Sistema di controllo/accordo
Il Controllore determina in modo automatico il nuovo punto di accordo
della bobina al variare delle condizioni di rete e provvede allo
spostamento del nucleo della bobina per raggiungere il nuovo valore di
induttanza determinato, in tutto in maniera completamente automatica
senza l’ intervento di Operatori o sistemi esterni.
