QuEEN e MonNaLiSa... e buchi di tensione

Sì, perché l’Italia su questo tema è all’avanguardia, grazie alla lungimiranza della Autorità per l’Energia italiana (ARERA) e alle competenze del centro Ricerca sul Sistema Energetico (RSE), società governativa che persegue lo sviluppo di attività di ricerca nel settore elettro-energetico, con particolare riferimento ai progetti strategici nazionali.

QuEEN

Possiamo datare intorno al 2005 l’inizio del percorso di monitoraggio della Qualità dell’ENergia Elettrica della rete pubblica italiana da parte di RSE, con l’installazione di quattrocento analizzatori di Power Quality sulle cabine MT (ciò equivaleva a monitorare circa il 10% della rete di distribuzione italiana).

Fu un risultato molto positivo per il sistema elettrico italiano: nacque quello che fu, forse a livello mondiale, il primo sistema di monitoraggio del Power Quality di un’intera rete nazionale di distribuzione.

I risultati via via raccolti sono stati analizzati ed utilizzati per interessanti studi sul PQ della rete di trasmissione e distribuzione italiana. Molte pubblicazioni sono disponibili sul sito http://www.rse-web.it/documenti. Tra queste, numerosi approfondimenti sono stati condotti da RSE sulla tematica dei buchi di tensione, che, come sappiamo, è la più fastidiosa in termini di problematiche provocate alle utenze.

I dati registrati dalle apparecchiature in campo sono disponibili, per analisi aggregate, all’indirizzo https://queen.rse-web.it/, dove sono disponibili i dati relativi all’andamento della tensione, squilibri, flicker, THDv, sovraelevazioni di tensione, interruzioni, buchi di tensione.

I dati possono essere filtrati per regione, per stato del neutro (isolato o compensato), per tipo di rete (aerea, in cavo, mista), per estensione kilometrica, per potenza del trafo AT/MT, per tensione nominale, per tipo di cabina (primaria/secondaria), per periodo temporale.

Pur essendo analisi aggregate, con tutti i filtri disponibili il Progettista o il Facility manager può impostare interessanti ricerche allo scopo di valutare il PQ che ci si può aspettare allacciandosi ad una determinata rete MT o AT e fare le opportune riflessioni conseguenti in base al livello di sensibilità del “suo” processo produttivo ai problemi di PQ.

Un ulteriore interessante strumento di lavoro che offre il portale QuEEN sono le mappe con curve di isolivello per la statistica annuale di buchi di tensione. Sono tracciate nel piano “tensione residua vs tempo” e tengono conto dei dati dei buchi di tensione registrati dal 95% delle apparecchiature in campo, trascurando il 5% restante, ovvero i casi peggiori. Come indicato nel sito, individuando un punto della mappa di coordinate (t, Vres%) che cade in corrispondenza della curva di isolivello X, significa che il 95% dei misuratori in campo ha registrato al massimo X buchi di tensione con tensione residua < di Vres% e con durata >t.

Un utente può quindi valutare, statisticamente, il numero di eventi annui che potrebbero disturbare le sue apparecchiature se sulla mappa disegna la sua curva di immunità, ed esegue i calcoli.

MonNaLiSa

Anche come naturale prosecuzione dell’esperienza QuEEN, nel 2010 ARERA avviò un percorso, iniziato con un’indagine pubblica e finalizzato allo scopo di arrivare all’emanazione di provvedimenti per migliorare la qualità dei servizi di trasmissione, distribuzione e misura dell’energia elettrica per il periodo di regolazione 2012-2015: tale lavoro si concretizzò nella delibera ARG/elt 198/11, e successivamente con la delibera 646/2015/R/EEL per il periodo regolatorio successivo.

La delibera ARG/elt 198/11 ha portato alla realizzazione di un sistema di monitoraggio della tensione delle semisbarre di media tensione di tutte le cabine primarie della rete di distribuzione italiana, da effettuarsi a carico dei distributori dell’energia elettrica.

Tale sistema (vedasi art Art.61 dell’allegato A della delibera ARG/elt 198/11) permette di:

• assicurare che vi sia un livello adeguato di qualità della tensione sulla rete di distribuzione italiana e che vengano ridotte le differenze di prestazione tra le reti di distribuzione di energia elettrica sul territorio nazionale;
• disporre di indicatori di qualità affidabili, comparabili e verificabili, per consentire un’adeguata informazione agli utenti interessati dai disturbi di qualità della tensione;
• costituire un punto di partenza per la disponibilità e pubblicazione, anche comparativa, di dati di prestazione, finalizzata ad un’eventuale futura introduzione di elementi di regolazione incentivante.

In seguito a ciò, RSE ha provveduto a realizzare, su incarico dell’ARERA, un’applicazione web, sistema super partes di analisi e rendicontazione dei buchi di tensione registrati dal suddetto monitoraggio nazionale: il sistema MonNaLiSA (Monitoraggio Nazionale a Livello di Stazione AT/MT).

È sostanzialmente un database che viene alimentato ogni anno con i dati inviati dai distributori relativi ai loro strumenti in campo. Questo database è interrogabile puntualmente dall’ARERA e dai singoli distributori. Inoltre MonNaLiSA mette a disposizione di ARERA le tabelle annuali con i dati dei buchi di tensione organizzati secondo indicazioni della norma CEI EN 50160.

I buchi di tensione registrati sono valutati per origine (AT, MT, tutti) e a livello di:

• singolo distributore;
• totale nazionale;
• regione;
• provincia;
• semi-sbarra.

Per ognuna di queste aggregazioni sono forniti anche degli indici sintetici di prestazione della rete nei confronti dei buchi di tensione contando gli eventi che cadono fuori dalle zone di immunità per le apparecchiature di Classe 2 e Classe 3. I distributori hanno a disposizione le stesse tipologie di aggregazione dei dati limitatamente alle semi-sbarre di propria competenza.

MonNaLiSA è quindi il sistema che fornisce ai distributori le informazioni essenziali per comunicare annualmente agli utenti MT:

• la numerosità dei buchi di tensione che hanno interessato la rete cui sono connessi;
• costituire un punto di partenza per la pubblicazione di dati, anche comparativa, mediante indici sintetici di prestazione;
• porre le basi per una successiva introduzione di elementi di regolazione e assicurare così un livello adeguato di qualità della tensione nell’intero territorio nazionale.

Quando un utente della rete italiana MT accede al portale del proprio fornitore per scaricare i dati dei buchi di tensione relativi al suo POD, indirettamente li preleva di fatto da MonNaLiSA.

Qualche considerazione

La raccolta dei dati è lunga e complessa, anche perché i dati grezzi devono essere elaborati per individuare ed eliminare quelli relativi ad eventi che sembrano buchi di tensione ma non lo sono (ad esempio determinate manovre di rete provocano la saturazione dei TV con conseguente registrazione di un “falso buco di tensione”). Questo spiega perché le statistiche dei buchi di tensione complessive di un determinato anno solare n sono disponibili all’incirca a settembre dell’anno n+1.

Relativamente alle classi 2 e 3 dei buchi di tensione: si considera che i buchi con caratteristiche che ricadono all’interno delle zone di Classe 2 e di Classe 3 sono tipicamente “a carico dell’utente” poiché con opportune apparecchiature e scelte impiantistiche può rendersi immune.

I buchi con caratteristiche “che fuoriescono” dalle zone di cui sopra sono considerati “a carico della rete”, poiché l’utente non può fare nulla per difendersi in termini di caratteristiche di “tenuta” delle sue apparecchiature in campo: i provvedimenti sono da intraprendersi a monte.

In realtà oggi, come sappiamo, sono disponibili sul mercato delle apparecchiature in grado di compensare, almeno parzialmente se non totalmente, i buchi di tensione (UPS, sag compensators).

Come diceva qualcuno, puoi migliorare solo ciò che misuri: il percorso di monitoraggio e miglioramento del Power Quality della rete italiana è partito molti anni fa ma è ancora in corso, e probabilmente l’ARERA pubblicherà nel futuro diverse delibere su questo tema. Quando il PQ sarà ulteriormente migliorato, sarà un vantaggio per tutto il Sistema Italia.

Oxygen, la soluzione Ortea

Soprattutto se le potenze in gioco sono importanti, le apparecchiature con back-up energetico (tipicamente si usano UPS) sono molto costose e ingombranti, a causa della dotazione di batterie (costi di manutenzione) e dei rendimenti non elevatissimi (costo dell’energia dissipata), Oxygen può essere una soluzione ottimale.

Oxygen, grazie ad un adeguato dimensionamento dei componenti di potenza e a una notevole velocità di risposta (<3 millisecondi) è in grado di risolvere i buchi di tensione con durata fino a un minuto.

I modelli attuali sono in grado di coprire i buchi di tensione fino al 50% del valore nominale (-50%).

L’energia richiesta per la compensazione del buco viene prelevata direttamente dalla rete: la compensazione di tensione sull’avvolgimento primario del trasformatore buck/boost viene eseguita da interruttori statici IGBT controllati da un microcontrollore.

L’utilizzo della tecnologia a doppia conversione garantisce l’isolamento dai disturbi e dalle distorsioni della rete e, insieme all’utilizzo dei condensatori elettrolitici, consente di realizzare macchine per carichi elevati.

L’interfaccia utente viene creata utilizzando un “touch display” (10”) multilingue; attraverso il menu di selezione è possibile visualizzare i valori elettrici e impostare i parametri operativi dell’apparecchiatura.

Inoltre può essere installata a bordo una sezione misure di alto livello, che consiste in uno o due analizzatori di rete in classe A secondo la normativa CEI EN 61000-4-30. La classe A garantisce ottima precisione e oggettività di misura, è in grado di intercettare tutte le anomalie del Power Quality definite nella normativa CEI EN 50160 (compresi i buchi di tensione, ovviamente). Installando a bordo due analizzatori, uno in ingresso ed uno in uscita, si valuta con precisione il beneficio apportato da Oxygen in termini di stabilità della tensione e compensazione dei buchi.

• Correzione dei buchi di tensione fino a -50% con regolazione continua fino a ±15%: correzione in meno di 3 millisecondi.
• Efficienza: >98% alla potenza nominale.
• Design industriale: progettato per carichi industriali standard con ammesso sovraccarico del 150% per 1 minuto (alla tensione di ingresso nominale).
• Costruzione modulare: manutenzione semplice e veloce.
• Senza accumulatori di energia: minima manutenzione e maggiore affidabilità.
• By-pass interno: interruttore statico interno che consente l’alimentazione del carico in caso di guasto.
• Connettività: Modbus TCP/IP.
• Display touch screen multilingual: facile da utilizzare con semplici controlli utente e registro eventi.

La gamma Oxygen:

• Oxygen 10-40 (da 200kVA a 2500kVA)

Compensazione della tensione in ingresso: ±10% continuo / -40% per 1 minuto (100% tensione nominale in uscita)

• Oxygen 15-50 (da 200kVA a 2000kVA)

Compensazione della tensione in ingresso: ±15% continuo / -50% per 1 minuto (100% tensione nominale in uscita)

Entrambi sono disponibili in versione K, con interruttore automatico in ingresso e in uscita e linea di by-pass manuale con interruttore automatico interbloccato.

Scopri di più