Novità introdotte dalle nuove Norme CEI 0-16 e CEI 0-21 al sistema di protezione di interfaccia per utenti attivi

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1 Novità introdotte dalle nuove Norme CEI 0-16 e CEI 0-21 al sistema di protezione di interfaccia per utenti attivi ing. Massimo Ambroggi Responsabile Service Tecnico THYTRONIC S.p.A. (MI)

2 PREMESSA Le novità qui presentate per il Sistema di Protezione di Interfaccia (SPI) per gli utenti attivi connessi alla rete MT, riguardano il documento CEI C.1109 (CEI 0-16 III edizione in inchiesta pubblica fino al ). Non vengono quindi considerate correzioni o eventuali modifiche apportate dal CT 316 successivamente all inchiesta pubblica. Le novità presentate per il SPI per gli utenti attivi connessi alla rete BT sono invece quelle contenute nella norma CEI 0-21 edizione giugno 2012 attualmente in vigore. 1

3 PER QUALE RAGIONE IL SISTEMA DI PROTEZIONE DI INTERFACCIA (SPI) VIENE MODIFICATO NELLE NUOVE NORME CEI 0-21 E CEI 0-16? In attesa di una infrastruttura di rete del Distributore che implementi la funzione di telescatto dei DDI degli utenti attivi, la Guida Tecnica/Allegato A.70 di Terna ha richiesto urgentemente modifiche alla logica di funzionamento delle protezioni di frequenza dei SPI, in ragione di due diversi obiettivi: 1) garantire il distacco rapido della generazione in occorrenza di guasti sulla rete a cui è connessa, consentendo il successo delle richiusure automatiche tripolari presenti nelle reti MT ed a beneficio della qualità del servizio; tale risultato è conseguibile con il ricorso a soglie restrittive di frequenza. 2) Garantire il mantenimento di connessione della generazione alla rete in caso di variazione lenta della frequenza (variazione che accompagna tipicamente perturbazioni sulla rete AT). Il risultato è conseguibile con il ricorso a soglie permissive di frequenza. La discriminazione tra i due comportamenti anzidetti è affidata al sistema di protezione di interfaccia (SPI). 2

4 NOVITA INTRODOTTE DALLA NORMA CEI 0-21 NUOVA GESTIONE DEL SEGNALE ESTERNO E COMANDO LOCALE Modalità Transitoria di funzionamento del SPI (stand alone) Segnale esterno: stabilmente alto (setting). Comando locale: impostato dall utente secondo le esigenze del Distributore 3

5 NUOVA GESTIONE DEL SEGNALE ESTERNO E COMANDO LOCALE Modalità Definitiva di funzionamento del SPI (con segnale esterno del Distributore su rete di comunicazione): Segnale esterno: basso (0 con rete di comunicazione OK) soglie permissive* alto (1 con rete di comunicazione NOT OK o guasto su rete MT) soglie restrittive Comando locale: permanentemente alto NOVITA INTRODOTTE DALLA NORMA CEI 0-21 *La protezione primaria contro l isola indesiderata è il telescatto 4

6 Utenti attivi connessi in MT con potenza complessiva dei gruppi di produzione fino a 30 kw e che non superi il 30% della potenza disponibile per la connessione. Si applica la norma CEI 0-21 SPI in BT più semplice e non sono necessari TV/sensori di misura. NOVITA INTRODOTTE DALLA NORMA CEI

7 Utenti attivi connessi in MT con potenza complessiva dei gruppi di produzione oltre 30 kw o che superi il 30% della potenza disponibile per la connessione. SPI secondo norma CEI

8 NUOVA LOGICA DI FUNZIONAMENTO A SBLOCCO VOLTMETRICO DELLE SOGLIE RESTRITTIVE DI FREQUENZA In assenza di guasti sulla rete MT cui è connesso l utente attivo, sono attive le soglie permissive di massima/minima frequenza (a bassa sensibilità e ritardate). In presenza di guasti sulla rete MT le soglie restrittive di massima/minima frequenza (rapide e ad alta sensibilità) vengono abilitate dallo sblocco voltmetrico. Lo sblocco voltmetrico si attiva per: massima tensione residua (59N), in occasione di guasti verso terra; minima tensione di sequenza diretta (27Vd), in occasione di cortocircuiti trifase; massima tensione di sequenza inversa (59Vi), in occasione di cortocircuiti bifase. Quando sarà disponibile il telescatto la logica di sblocco voltmetrico sarà di rincalzo in caso di anomalie sulla rete di comunicazione del Distributore. 7

9 NUOVA LOGICA DI FUNZIONAMENTO A SBLOCCO VOLTMETRICO DELLE SOGLIE RESTRITTIVE DI FREQUENZA 8

10 Modalità TRANSITORIA (stand alone) NOVITA INTRODOTTE DALLA NORMA CEI 0-16 Nessun segnale/comando da parte del Distributore su rete di comunicazione. se il comando locale è nello stato basso (0) funzionamento permanente in soglie permissive tranne che in caso di attivazione della funzione di sblocco voltmetrico che abilita le soglie restrittive; se il comando locale è nello stato alto (1) funzionamento permanente in soglie restrittive (legato a possibili esigenze del Distributore), indipendentemente dall attivazione o meno dello sblocco voltmetrico. Lo stato logico del comando locale di inclusione delle soglie restrittive è definito, prima della connessione, nel regolamento di esercizio stabilito tra Distributore e Utente. 9

11 Modalità DEFINITIVA di funzionamento (con rete di comunicazione del Distributore) Comando locale: lo stato di questo ingresso logico dovrà essere stabilmente basso (default). Il SPI è quindi permanentemente in soglie permissive; in caso di guasto sul feeder MT cui l Utente attivo è connesso, lo scatto del SPI è ottenuto mediante Telescatto (se la rete di comunicazione è operativa) oppure per scatto delle soglie restrittive abilitate dallo sblocco voltmetrico (se la rete di comunicazione non fosse operativa). Solo per eventuali necessità temporanee del Distributore, il comando locale può assumere la posizione di alto (deroga da parte del Gestore della rete di trasmissione), abilitando permanentemente le soglie restrittive. 10

12 REGOLAZIONI DEL SPI Distacca l utente se il valore efficace di tensione calcolato su 10 minuti supera il limite di 1,1 Vn dalla Norma CEI EN Sempre richiesta (scatto e sblocco voltmetrico) (sblocco voltmetrico) (sblocco voltmetrico) 11

13 NOVITA INTRODOTTE DALLA NORMA CEI 0-16 MISURA DI TENSIONI E FREQUENZA La misura di tensioni e frequenza può essere effettuata: mediante TV induttivi TV-I collegati fra due fasi MT o BT; mediante TV non induttivi TV-NI (sensori) collegati fase-terra; direttamente da tensioni concatenate in BT. Misure di tensione per protezioni 27 e 59: devono sempre essere misurate le tre tensioni concatenate. Misura di frequenza: con TV induttivi fase-fase: frequenza misurata su almeno una tensione concatenata. La misura di frequenza con TV induttivi fase-terra non è ammessa; con sensori fase-terra: la frequenza deve essere misurata dalle tre tensioni di fase oppure dalle tre tensioni concatenate (calcolate internamente al SPI). Se la misura di frequenza utilizza più di una tensione, lo scatto deve avvenire: - in caso di minima frequenza considerando il valore minore di frequenza misurato; - in caso di massima frequenza considerando il valore maggiore di frequenza misurato. Misura di tensioni di sequenza diretta inversa: da tensioni di fase o concatenate. Misura di tensione residua: direttamente da TV induttivi stella-triangolo aperto; come somma vettoriale delle tre tensioni di fase misurate da TV induttivi o non induttivi (sensori) fase-terra. 12

14 CARATTERISTICHE DEI TRASDUTTORI VOLTMETRICI PER MISURE DI TENSIONE E FREQUENZA DEL SPI classe di precisione 0,5-3P (era solo 3P). La maggior precisione viene richiesta per la protezione di massima tensione con media mobile su 10 minuti. fattore di tensione 1,9 x 30 s per sensori fase-terra 13

15 PROTEZIONE DEI TV INDUTTIVI (TV-I) DEL SPI Se posizionati a valle di DG e TA di fase non sono richieste protezioni dei TV-I. Se posizionati a monte del DG o dei TA di fase, i TV-I devono essere protetti sul lato MT con un IMS combinato con fusibili (In 6,3 A). A prescindere dalla posizione della terna di TV per misura delle tensioni e della frequenza, l intervento di eventuali fusibili primari determinerà lo scatto di SPI per intervento della protezione di minima tensione (27). Qualunque protezione dei TV induttivi stella-triangolo aperto per misura di tensione residua (magnetotermici, fusibili, etc), in caso di intervento, deve determinare l apertura del DDI. 14

16 VANTAGGI DEI TRASDUTTORI NON INDUTTIVI (SENSORI) E ammessa la loro installazione a monte del DG senza necessità di loro protezione (a differenza dei TV induttivi per cui sono richiesti IMS e fusibili) Sono esenti da saturazione magnetica Non introducono ferrorisonanza Riduzione degli ingombri Possibilità di combinare in un unico sensore misure amperometrica e voltmetrica Precisione garantita in un ampio campo di funzionamento, rendendo possibile affidare al relè anche funzioni di misura oltre che di protezione Drastica riduzione di errori di cablaggio 15

17 POSIZIONAMENTO DEI TRASDUTTORI DEL SPI Sia i trasduttori di tensione residua sia quelli per tensione e frequenza, sono di norma da installare a monte del DDI. 16

18 POSIZIONAMENTO DEI TRASDUTTORI DI TENSIONE E FREQUENZA DEL SPI Per i soli generatori statici (ed asincroni non autoeccitati), è ammesso installarli a valle del DDI ma: deve essere prevista l esclusione del SPI con DDI aperto (ad evitare che il SPI impedisca la chiusura del DDI) e alla chiusura del DDI (rimozione del segnale di esclusione), il SPI deve automaticamente impostare i tempi di intervento delle soglie 81>.S2, 81<.S2, 59N a 0,20 s (mantenendo inalterati i tempi di intervento delle restanti soglie) per un tempo di almeno 30 s dopo la chiusura del DDI. 17

19 POSIZIONAMENTO DEI TRASDUTTORI DI TENSIONE RESIDUA DEL SPI E ammesso installarli a valle del DDI ma, per evitare che alla richiusura del DDI venga alimentato un eventuale guasto monofase a terra fino allo scatto del SPI per protezione 59N (25 s), sono possibili le 2 seguenti alternative: per i soli generatori statici e asincroni non autoeccitati, il generatore deve attendere un tempo di almeno 30 s prima di effettuare il parallelo; per tutti i generatori (ad eccezione dei generatori sincroni) che il SPI, sulla base del comando di chiusura del DDI, imposti automaticamente i tempi di intervento delle soglie 81>.S2, 81<.S2, 59N a 0,20 s (mantenendo inalterati i tempi di intervento delle restanti soglie) per un tempo di almeno 30 s dopo la chiusura del DDI. 18

20 COLLEGAMENTI TRA PI E TV INDUTTIVI PER MISURA DI TENSIONE RESIDUA Dovrà essere realizzato mediante: NOVITA INTRODOTTE DALLA NORMA CEI 0-16 cavo bipolare twistato e schermato di sezione >= 1,5 mm 2 se PI e TV-I risiedono all interno dello stesso locale/cabina cavo bipolare twistato, schermato e armato di sezione >= 1,5 mm 2 se PI e TV-I non risiedono nello stesso locale/cabina (quindi con un percorso esterno ai locali). 19

21 PROTEZIONE 59N REMOTA In caso di SPI con misure di tensioni/frequenza in BT e distanze elevate dai trasduttori di tensione residua (oltre 300 m), è ammesso scorporare la funzione 59N ed installarla in prossimità di tali trasformatori. La funzione 59N remota invierà alla PI sia lo scatto sia l avviamento per sblocco voltmetrico. Con tale soluzione deve essere previsto un opportuno monitoraggio di continuità della connessione tra 59N e PI, prevedendo lo scatto della PI qualora la connessione risulti assente. 20

22 SPG E SPI INTEGRATO E previsto che SPG e SPI possano essere integrati in un unico dispositivo!!! E previsto l impiego di trasduttori amperometrici e voltmetrici non induttivi di tipo combinato!!! Minimizzazione di costi e ingombri 21

23 ALIMENTAZIONE AUSILIARIA DEL SPI Il sistema di alimentazione ausiliaria deve garantire il funzionamento del SPI per almeno 5 s dalla mancanza di alimentazione principale. Inoltre, alla mancanza di alimentazione principale, il sistema di alimentazione ausiliaria deve essere opportunamente dimensionato per mantenere per almeno 5 s la chiusura del DDI e dell eventuale dispositivo di comando per il rincalzo. 22

24 TIPOLOGIE DI SPI Il SPI può essere realizzato in due modalità: singoli PI, TV-I, TV-NI, ciascuno rispondente alle rispettive Norme di prodotto e con TV-I o TV-NI aventi le caratteristiche indicate (SPI non integrato). In tal caso il costruttore della PI dichiara la conformità della sola PI. un unica apparecchiatura integrata che svolga le funzioni di PI e TV-NI (SPI integrato), comunque realizzata a regola d arte. In tal caso il costruttore dichiara la conformità dell apparecchiatura integrata. 23

25 PROVE DEL SPI (ALLEGATO E) Ridefinite le prove funzionali di tipo (a cura del costruttore) misura precisione di soglie e tempi di intervento misura precisione del rapporto e tempo di ricaduta verifica dello sblocco voltmetrico verifica del temporizzatore di ricaduta del consenso voltmetrico verifica di insensibilità alle armoniche verifica del telescatto verifica del comando locale verifica di disabilitazione del SPI all attivazione dell ingresso digitale all apertura del DDI (opzionale) verifica di intervento in 0,2 s della protezione 59N per almeno 30 s dalla disattivazione dell ingresso digitale per chiusura del DDI (opzionale) verifica del comando di scatto per interruzione delle connessioni alla funzione di massima tensione residua remota (opzionale). Definite le prove funzionali in campo (a cura dell Utente) verifica di continuità dei circuiti voltmetrici del SPI verifica del circuito di sgancio verifica soglie e tempi di intervento verifica dello sblocco voltmetrico verifica del temporizzatore di ricaduta dello sblocco voltmetrico verifica del telescatto verifica di disabilitazione del SPI all attivazione dell ingresso digitale all apertura del DDI (se applicabile) verifica di intervento in 0,2 s della protezione 59N per almeno 30 s dalla disattivazione dell ingresso digitale per chiusura del DDI (se applicabile) verifica del comando di scatto del SPI per interruzione delle connessioni alla funzione di massima tensione residua remota (se applicabile). 24

26 Impianti dotati di generatori convenzionali sincroni, che: - non possono funzionare permanentemente con le regolazioni previste per il SPI previsto per la generalità degli utenti attivi, - in grado di passare al funzionamento in isola separata, - esportano una potenza attiva verso la rete esterna in MT non superiore al 30% della potenza attiva prodotta Oltre al SPI previsto per la generalità degli utenti attivi MT occorre un secondo SPI con con soglie di intervento e temporizzazioni più sensibili: minima tensione (27): 85% Vn - 0,2 s massima tensione (59): 110% Vn - 0,1 s minima frequenza (81<): 49,7 Hz - 0,1 s massima frequenza (81>): 50,3 Hz - 0,1 s Il secondo SPI viene disattivato da un relè direzionale di potenza quando il flusso di potenza attiva verso la rete esterna MT supera il 30% della potenza massima producibile dall impianto (con ritardo alla ricaduta di 60 s per impedire interventi intempestivi durante eventi transitori di rete). 25

27 NORMA CEI 0-21 EDIZIONE GIUGNO 2012: LE PROPOSTE THYTRONIC TIPO CARATTERISTICHE PRINCIPALI DISPONIBILITA DAL Relè di protezione di interfaccia (PI) NV021 Versione per misura con TV induttivi Versione per misura diretta in BT Protocollo IEC nativo (opzionale). Logica OR degli scatti e protezione 59N remota su rete di comunicazione Ethernet. Già disponibile con dichiarazione sostitutiva di atto notorio. Da gennaio 2013 disponibile con dichiarazione di conformità 26

28 NORMA CEI 0-16 III EDIZIONE: LE PROPOSTE THYTRONIC TIPO CARATTERISTICHE PRINCIPALI DISPONIBILITA DAL Relè di protezione di interfaccia (PI) NV10P Versione per misura con TV induttivi Versione per misura diretta in BT Protocollo IEC nativo (opzionale) Logica OR degli scatti e protezione 59N remota su rete di comunicazione Ethernet Fine marzo 2013 Sistema di protezione di interfaccia integrato NV10P+V-sensor Protocollo IEC nativo (opzionale) Logica OR degli scatti e protezione 59N remota su rete di comunicazione Ethernet Fine marzo 2013 Sistema di protezione generale e di interfaccia integrato NVA100+Thysensor+TO tipo P Protocollo IEC nativo (opzionale) Logica OR degli scatti e protezione 59N remota su rete di comunicazione Ethernet Fine giugno