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.

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1 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.

2 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.

3 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.

4 Qualità della alimentazione (“fornitura”)
Power Quality La Power Quality (Qualità della potenza) dovrebbe essere connessa a: Tensione e Corrente Qualità della alimentazione (“fornitura”) Qualità del “prelievo” Power Quality = Qualità dell’alimentazione (della “fornitura”) e del “prelievo”

5 Disturbo a “bassa” frequenza
Qualità della tensione: rappresenta la ‘vicinanza’ delle forme d’onda reali a quelle ideali Forme d’onda ideale t V + Disturbo a “bassa” frequenza t V t V Forma d’onda reale

6 Classificazione dei disturbi (alta e bassa frequenza)
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.

7 Disturbi a bassa frequenza Andamento delle tensioni
in assenza di disturbi Carico C A.T. M.T. B.T.

8 Disturbi a bassa frequenza
Andamento della tensione in presenza di Distorsioni Carico C A.T. M.T. B.T. Convertitori Cause: componenti non lineari o tempo-varianti (convertitori statici)

9 Disturbi a bassa frequenza
Andamento delle tensioni in presenza di Dissimmetrie Carico C A.T. M.T. B.T. Carico monofase Cause: carichi monofase, dissimmetrie di linee

10 Disturbi a bassa frequenza
Andamento della tensione in presenza di fluttuazione della tensione Carico C A.T. M.T. B.T. Forno ad arco Cause: carichi con potenze variabili rapidamente

11 Statistica di lamentele utenti
Vuoti di tensione (32 %) Interruzioni (24 %) * Armoniche e flicker (12 %) Dissimmetrie (1 %)

12 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]. 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 D = 100 % Interruzione breve t [s] V V nom t > 10 % D Vuoto di tensione

13 Vuoti di Tensione: cause
Cortocircuiti Inserzione dei trasformatori Avviamento di motori

14 Vuoti di tensione dovuti a cortocircuiti
x AT MT L A B C LB-LC t [s] 0.1 0.3 30 180 ICC IN VN LA Senza richiusura Con richiusura LB-LC t [s] 0.1 0.3 30 180 ICC IN VN LA LB-LC t [s] 0.1 0.3 30 180 ICC IN VN LA LB-LC t [s] 0.1 0.3 ICC IN VN LA chiuso aperto

15 Vuoti di tensione dovuti a cortocircuiti
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

16 Vuoti di tensione dovuti a cortocircuiti
durata Tensione residua x L A C La durata dipende principalmente dai tempi caratteristici dei sistemi di protezione .

17 Cortocircuiti nel sistema
durata Tensione residua x L A C Nel caso di corto circuito monofase: stellate concatenate stellate concatenate Nel caso di corto circuito trifase: A C B Nel caso di corto circuito bifase: stellate concatenate La tensione residua (ampiezza) dipende dal tipo di cortocircuito e dal punto in cui esso si verifica

18 Vuoti di Tensione e brevi interruzioni: cause
Inserzione dei trasformatori Cortocircuiti Avviamento di motori

19 Inserzione dei trasformatori
I vuoti di tensione dovuti alla inserzione dei trasformatori sono caratterizzati da: improvviso abbassamento della tensione lento ripristino della tensione. Il trasformatore può assorbire, all’atto della sua inserzione, tre correnti di fase elevate e con alta distorsione armonica Andamento nel tempo del valore istantaneo Andamento nel tempo del valore efficace Le utenze sono sottoposte ad un buco di tensione di tipo dissimmetrico

20 Buchi di Tensione e brevi interruzioni: cause
Cortocircuiti Inserzione dei trasformatori Avviamento di motori

21 Avviamento di motori I vuoti di tensione dovuti all’avviamento dei motori asincroni sono caratterizzati da: improvviso abbassamento della tensione lento ripristino della tensione. Andamento nel tempo del valore istantaneo Andamento nel tempo del valore efficace Il motore asincrono assorbe, all’atto dell’avviamento, una corrente di valore elevato Le utenze sono sottoposte ad un buco di tensione di tipo simmetrico

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

23 Caratterizzazione di un singolo evento
IEC (IEEE 1564) - Individua due indici congiunti: Tensione residua (ampiezza): minimo rms di tensione durante il vuoto di tensione Durata: tempo nel quale la tensione si mantiene al di sotto dei valori di soglia durata Tensione residua

24 Caratterizzazione di un nodo
x L A B C Al fine di caratterizzare completamente un nodo del sistema elettrico nei riguardi dei vuoti di tensione è necessario conoscere: ampiezze; durate; frequenze. Tabelle o grafici

25 Grafici caratterizzanti il nodo
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% 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 L A B C

26 Caratterizzazione di un sistema
8 7 6 5 4 3 2 1 9 17 10 11 12 13 14 15 16 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 ………….. ……………

27 Caratterizzazione di un sistema: il SARFI
SARFI System Average RMS variation Frequency Index Istantaneous Momentary Temporary 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

28 Effetti dei vuoti di tensione
Attenzione agli “effetti indiretti” (danno causato) !!!!!!!!!

29 Curve di “suscettibilità”
Effetti dei vuoti di tensione Curve di “suscettibilità” Componente immune ???? Componente non immune

30 Curve CBEMA e ITIC per PC
Effetti dei vuoti di tensione Curve CBEMA e ITIC per PC CBEMA ITIC

31 Effetti dei vuoti di tensione
AZIONAMENTI !!!!!!! MOTORE MACCHINA OPERATRICE RETE CONTROLLO E COMANDO DC AC

32 Contattori elettromagnetici
Effetti dei vuoti di tensione Contattori elettromagnetici 150 p=100% 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 160 180 200 220 240 260 280 Dt [ms] [V] 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Vn% p=0 0<p<50 50%<p<100

33 Vuoti di tensione: provvedimenti
Interventi a costo crescente Utilizzatori Rete Controlli Motori Altri carichi a) sul singolo apparecchio b) su gruppi di apparecchi b) Sull’interfaccia utente d) Sul sistema di distribuzione

34 Contattori a sgancio ritardato
Vuoti di tensione: provvedimenti Contattori a sgancio ritardato

35 Vuoti di tensione: provvedimenti
Altro carico sensibile

36 Vuoti di tensione: provvedimenti
DIESEL UPS cinetico + Gruppo elettrogeno

37 Sistema a sbarra comune in c.c.
Vuoti di tensione Sistema a sbarra comune in c.c. M 3 Alimentazione in c.a. Sbarra comune in c.c. Sistema accumul. energia

38 Dynamic Voltage Restorer
Vuoti di tensione: provvedimenti Dynamic Voltage Restorer V d guasto carico sensibile Voltage Restorer Dynamic V - V d

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44 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

45 Responsabilità : tutte le interruzioni
Interruzioni : senza preavviso lunghe Territorio : Media concentrazione Indicatore : numero di interruzioni per cliente all'anno esercente regione Provincia 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Enel distribuzione Tos cana PISA 4,6 7,0 5,2 4,3 3,5 2,9 2,2 1,5 1,8

46 Responsabilità : tutte le interruzioni
Interruzioni : senza preavviso lunghe Territorio : Media concentrazione 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 23 34

47 Responsabilità : tutte le interruzioni
Interruzioni : senza preavviso lunghe Territorio : Media concentrazione 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

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