Rifasamento Industriale Power Factor Correction. energy and more

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1 Rifasamento Industriale Power Factor Correction energy and more

2 Introduzione/Introduction Carichi Resistivi Resistive Loads Forni Industriali Industrial Ovens Lampade ad incandescenza Incandescent Lamps Carichi Induttivi Inductive Loads Sistema Elettrico Electric Plant Trasformatori MT/bt M.V. Transformers Motori Asincroni Asynchronous Motors Lampade fluorescenti Fluorescent Lamps

3 Per il suo funzionamento, un Carico Induttivo necessita di For its operation, an Inductive Load requires Potenza Attiva Active Power KWh Potenza Reattiva Reactive Power KVarh Queste Potenze, Attiva e Reattiva, sono associate alle Correnti assorbite dai Carichi Induttivi, pertanto si avranno anche una Corrente Attiva ed una Corrente Reattiva. Active and Reactive Powers, are associated with the absorbed Current by Inductive Load, and it will be an Active Current and a Reactive Current

4 Le due componenti di Corrente, Attiva e Reattiva, vengono sommate, ed il loro risultato è un Corrente Sfasata, rispetto alla Tensione di Alimentazione del Carico Active and Reactive Currents, are added, and their result is a Current out of Phase, respect to the Voltage supply of Load V IR φ I IL

5 Nella pratica però, è molto più frequente l uso delle Potenze, anziché delle Correnti In practice, however, is much more frequent use of Powers, instead of the Currents cos P A P 2 P Q 2 A Q φ P Quando il Cosfi è al di sotto di 0.9, si ha un addebito di Energia Reattiva When the Cosfi is less than 0.9, there is a charge of Reactive Energy

6 Cos è il Rifasamento Industriale? What is Power Factor Correction? Il Rifasamento Industriale, produce in loco la Potenza Reattiva tale da riportare il valore del Cosfi > di 0.9 Power Factor Correction, produces on site, the Reactive Power to bring back the Cosfi value > 0.9

7 I vantaggi del Rifasamento Industriale Benefits of Power Factor Correction Tecnici Aumento dell efficienza dell impianto (diminuzione delle perdite)/high Efficiency and low looses Risparmio nella realizzazione dell impianto/savings in the realization of Electric plant Economici Azzeramento dell addebito di Potenza Reattiva in bolletta Reset of charge for Reactive Power in the Energy bill Il Rifasamento, è un investimento che si recupera in MESI Power Factor Correction is an investment is recovered in MONTHS

8 Come si effettua il Rifasamento Industriale How to make the Power Factor Correction Rifasamento Distribuito Distributed Power Factor Correction Le unità rifasanti vengono disposte in prossimità di ogni singolo carico da rifasare. We have to install a single PFC for any load. Rifasamento Centralizzato Centralized Power Factor Correction Viene installata una sola unità rifasante, a monte di tutti i carichi dell impianto. Is installed a single PFC on the top of Electric plant

9 Come dimensionare un Sistema di Rifasamento How to size a Power Factor Correction Per il corretto dimensionamento di un Sistema di Rifasamento Industriale, occorre sapere: For a correct sizing of a Power Factor Correction, need to know: Potenza Attiva impegnata nell impianto (KW) Active Power in the electric plant (KW) Valore del Cosfi all interno dell impianto Cosfi value on the electric plant Q P k Valore del Cosfi desiderato (standard 0.95) Desired Cosfi value (standard 0.95)

10 Come scegliere la Potenza del Rifasamento How to choose the Power of Power Factor Correction Valori / Values Coefficiente K / Coefficient K Cosφ* ottimale / optimal tanφ cosφ

11 Rifasamento dei Trasformatori MT/bt Power Factor Correction on M.V. Transformers E un Rifasamento Fisso, che serve per compensare la Potenza Reattiva assorbita dal trasformatore, nel suo funzionamento a vuoto Is a Fixed Power Factor Correction, which compensate the Reactive Power, absorbed by the transformer, in its no-load operation (vacuum) Q I 0 % P n 100 Potenza / Power (kva) Trasformatori in olio / Oil A vuoto / vacuum Transformers Q r (Kvar) A carico / vacuum Trasformatori in resina / Resin Transformers A vuoto / vacuum Q r (Kvar) A carico / load , ,0 10, , , , , , ,

12 Rifasamento dei Motori Asincroni Power Factor Correction on Asynchronous Motors Un ulteriore esempio di Rifasamento, è quello dei Motori Asincroni trifase, i quali (nel caso di rifasamento fisso), vengono rifasati localmente. La potenza viene calcolata attraverso la tabella a fianco. A further example of Power Factor Correction, is on Three-Phase Asynchronous Motors, which (in the case of fixed power factor correction), are compensated locally. The power is calculated through the table. Potenza Nominale / Rated Power Velocità di Rotazione (giri/min.) / Rotation Speed (speed/min.) (kw) (Cv)

13 Le armoniche nelle Reti Elettriche Harmonics distortions on the Electric Network Le armoniche, sono fenomeni che si manifestano nelle reti elettriche, determinando sovraccarichi sui condensatori e che possono essere amplificate dai condensatori stessi. Questo, non è soltanto causa di danneggiamenti alle apparecchiature di rifasamento, ma presenta nocive ripercussioni anche sui controlli elettronici. Nella maggior parte dei casi, si ha una forte presenza di distorsione armonica laddove si trovino installati Inverter, Raddrizzatori, Azionamenti in CC, forni ad arco. Queste apparecchiature consentono si un grande beneficio in termini di produttività, affidabilità e resa, ma pongono il progettista e l installatore in condizione di dover tener conto di parametri prima trascurati. The harmonics distortions, are phenomena which occur in electrical networks, determining overloads on the capacitors and which can be amplified by the capacitors themselves. This is not only due of damage to the PFC Equipment, but it has harmful repercussions on electronic controls. In most cases, there is a strong presence of harmonic distortion,where they are installed inverters, rectifiers, DC drives, arc furnaces. These devices allow you a great benefit in terms of productivity, reliability and efficiency, but put the designer and installer in the position of having to take into account parameters before neglected.

14 Le armoniche nelle Reti Elettriche Harmonics distortions on the Electric Network Una corrente non sinusoidale, provoca in Rete, cadute di tensione distorte, per cui anche la tensione, in un punto della Rete diventerà distorta. Il parametro utilizzato per determinare il livello di distorsione armonica, è il THDr% (Total Harmonic Distortion) A non-sinusoidal current, causes the Net, voltage drops distorted, whereby also the voltage, at a point of the network will become distorted. The parameter used to determine the level of harmonic distortion present in a Power Grid is the THDr% (Total Harmonic Distortion) THD% k 2 I 1 I 2 k

15 Le armoniche nelle Reti Elettriche Harmonics distortions on the Electric Network La presenza di armoniche di corrente nell impianto, è sempre causa di una distorsione della forma d onda della corrente stessa, ed influisce su tutti i fenomeni legati all aumento di frequenza: aumento delle perdite per effetto Joule e per effetto Pelle, nei cavi aumento delle perdite per isteresi e per correnti parassite nel ferro, nei trasformatori e nei motori. diminuzione della reattanza capacitiva con conseguente aumento della corrente nei Condensatori The presence of current harmonics in the plant, is always due to a distortion of the waveform of the current itself, and affects all phenomena associated with increasing frequency: increased losses due to the Joule effect and skin effect, the cables increased losses due to hysteresis and eddy currents in the iron in transformers and motors. decrease of capacitive reactance with a consequent increase of the current in capacitors.

16 Le armoniche nelle Reti Elettriche Harmonics distortions on the Electric Network Cause ed Effetti delle distorsioni Armoniche Causes and effects of Harmonics Distortions

17 Scelta del Condensatore Choose of Capacitor La scelta del tipo di Condensatore da utilizzare all interno di un quadro di Rifasamento, deve sempre avvenire in funzione del valore di THD presente all interno della Rete che si vuol rifasare The choice of the type of Capacitor to be used within a framework of PFC Units, must always occur as a function of the value of THD present within the Network that we want to rephase THDi < 15 % Condensatore a 415 V Capacitor at 415 V Serie TELEGROUP TL415, Resina TELEGROUP Series TL415, Resin filled THDi < % Condensatore a 450 V Capacitor at 450 V Serie TELEGROUP TL450, Resina TELEGROUP Series TL450, Resin filled THDi < 25 % Condensatore a 440 V Capacitor at 440 V Serie TELEGROUP TL440G, Gas TELEGROUP Series TL440G, Gas filled

18 Scelta del Condensatore Choose of Capacitor Quando il contenuto armonico presente all interno della Rete, è superiore al 25 %, è necessaria l installazione di un quadro di Rifasamento con: When the harmonic content present within the network, is more than 25%, it is necessary to install a Power Factor Correction Equipment with: THDi > 25 % Condensatore Capacitor + Reattanza di filtro Detuning Chokes Condensatore a 480 V Capacitor at 480 V Serie TELEGROUP TLFG, Gas TELEGROUP Series TLFG, Gas filled

19 Messa in Servizio di un Sistema di Rifasamento Start-up of Power Factor Correction Equipment 1 L allacciamento e la messa in funzione di un Quadro Automatico di Rifasamento, è subordinata al corrente posizionamento del T.A. (Trasformatore Amperometrico) The Connection and Start-up of an Automatic Power Factor shall be subject to the current position of the CT (Current Transformer) 2 La scelta del T.A., è dettata dal valore di corrente all intero dell impianto, indipendentemente dalla potenza del quadro di Rifasamento The choice of CT, is in base of the current inside of the electric plant, indipendently of the power of Power Factor Correction. 3 Il T.A. deve essere SEMPRE posizionato a monte dei carichi e della derivazione che alimenta il quadro di Rifasamento CT, must be EVER installed on the top of the loads in the electric plant.

20 T.A. C.T. R S T M.T. M.V. Rifasamento fisso Fixed PFC Posizionamento del T.A. CT Positioning B.T. L.V. R S T Carichi Loads

21 R S T N Contatore di corrente Current Meter Posizionamento del T.A. CT Positioning T.A. C.T. Carichi Loads

22 Regolatore del Fattore di Potenza Power Factor Controller Il Regolatore del Fattore di Potenza è un elemento fondamentale all interno di un Sistema di Rifasamento, svolgendo le seguenti funzioni: PFC Controller, is one of the most important components in a PFC Systems, performing the following functions: 1 Inserimento e disinserimento delle batterie di Condensatori, in funzione del carico Insertion and disinsertion of Capacitor banks, in function of actual load 2 Garantisce uniformità di utilizzo delle batterie di Condensatori Ensures the uniformity of use of Capacitor banks 3 Riconoscimento automatico del senso della corrente Automatic recognition of current direction

23 Regolatore del Fattore di Potenza Power Factor Controller Protezioni ed Allarmi Protection and Alarms Misura del Cosfi medio settimanale Weekly average Cosfi measurement Misura di corrente, tensione, temperatura e THD in Rete Current, Voltage, Temperature and Network THD measure Protezione per Sovracorrente e Sovratemperatura Overcurrent and overtemperature protection Protezione contro le Microinterruzioni Microinterruption protection

24 Via L. Da Vinci n. 100, Tavarnelle Val di Pesa, Loc. Sambuca, FIRENZE ITALY