Test sulla capacità di partenza senza alimentazione di rete e sulla capacità di funzionamento in isola

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1 Pagina 1 di 6 Test sulla capacità di partenza senza alimentazione di rete e sulla capacità di funzionamento in isola Autori: Marc Scherer, Walter Sattinger Rielaborazioni: Versione Data Autore / divisione Sezione Marc Scherer / SF-SD Affinamento Il presente documento è stato elaborato in consultazione e in collaborazione con i rappresentanti del settore. Restano riservati tutti i diritti, in particolare la riproduzione e altri diritti di proprietà. È severamente vietato riprodurre, interamente o in parte, il presente documento, oppure renderlo accessibile a terzi senza esplicita autorizzazione scritta da parte di swissgrid sa. swissgrid sa declina ogni responsabilità per errori nel presente documento e si riserva il diritto di modificarlo in qualsiasi momento e senza ulteriori avvisi.

2 Pagina 2 di 6 Indice 1 Riassunto 3 2 Premessa Organizzazione dei test 3 3 Test della capacità di partenza senza alimentazione di rete Esecuzione Requisiti relativi alle misurazioni 4 4 Test della capacità di funzionamento in isola Esecuzione Requisiti relativi alle misurazioni Estensione del test 6 5 Documenti di riferimento 6

3 Pagina 3 di 6 1 Riassunto Il presente documento descrive i test finalizzati al controllo della capacità di partenza senza alimentazione di rete e della capacità di funzionamento in isola di un unità di produzione 1 e si basa sulle esperienze effettuate in passato nell ambito delle prove DynaSim eseguite presso quattordici centrali elettriche della Svizzera [1]. 2 Premessa Ogni unità di produzione, che in virtù del contratto bilaterale 2 con swissgrid mette a disposizione la prestazione di servizio riguardante il sistema «capacità di partenza senza alimentazione di rete/capacità di funzionamento in isola deve essere controllata in base ai requisiti tecnici richiesti. A questo riguardo si distinguono due tipi di test: capacità di partenza senza alimentazione di rete viene controllato se l unità di produzione può essere attivata senza tensione fornita da terzi, ossia con la propria forza, e in seguito può essere fatta funzionare in modo stabile a un punto di lavoro inferiore (funzionamento a vuoto o copertura del fabbisogno proprio) (cfr. capitolo 3); capacità di funzionamento in isola viene controllato se l unità di produzione può mantenere operativa una rete parziale indipendente per più tempo in modo stabile, ossia con la regolazione attiva della tensione e della frequenza (cfr. capitolo 4). Rispetto al test della capacità di partenza senza alimentazione di rete, questo test pone all unità di produzione dei requisiti di gran lunga superiori. Mentre per il test della capacità di partenza senza alimentazione di rete sono necessarie unicamente misure a livello di centrale elettrica, per quello della capacità di funzionamento in isola occorrono preparativi notevolmente più ampi per garantire l operatività di una rete parziale nei pressi dell unità di produzione. 2.1 Organizzazione dei test I test non devono disturbare né compromettere l esercizio della rete. I test vanno eseguiti sotto la responsabilità del gestore della centrale elettrica. Per le centrali associate, i test vengono coordinati dall organo competente in materia di esercizio in collaborazione con il partner responsabile della gestione operativa. A seconda dei casi, si consiglia di avvalersi del supporto del produttore, di esperti del gestore di rete o di un consulente adeguatamente qualificato. I test devono essere strutturati in modo tale che non sussista mai alcun pericolo di danni ai componenti della centrale elettrica e che nessuno dei meccanismi di protezione e regolazione provochi disinserimenti durante le prove. A tal proposito non è consentito disattivare i dispositivi di protezione. L ideale è che i test vengano coordinati in concomitanza con i normali lavori di manutenzione per evitare che l unità di produzione resti indisponibile per più tempo. Il test della capacità di partenza senza alimentazione di rete e il test della capacità di funzionamento in isola possono essere eseguiti indipendentemente l uno dall altro (cfr. capitolo 4.3). La procedura esatta viene dapprima discussa con swissgrid. Le misurazioni (i risultati) vengono valutate da swissgrid o d intesa con il gestore della centrale elettrica da un organo indipendente designato da swissgrid e costituiscono la base per una prequalifica vincolante. 1 Nel contesto della capacità di partenza senza alimentazione di rete e della capacità di funzionamento in isola, un unità di produzione comprende perlopiù un livello idraulico di una centrale idroelettrica. 2 La scelta delle unità di produzione che partecipano è predefinita dal concetto di ripristino della rete.

4 Pagina 4 di 6 3 Test della capacità di partenza senza alimentazione di rete Il test della capacità di partenza senza alimentazione dimostra se un unità di produzione è in grado di essere avviata senza tensione fornita da terzi ed è pronta per la sincronizzazione con la rete d interconnessione. 3.1 Esecuzione Per permettere l avvio a partire dallo stato privo di tensione, il test deve prevedere i passi necessari e garantire la copertura del fabbisogno proprio (lubrificazione dei cuscinetti, pompe di circolazione, eccitazione). 1. Attivare senza tensione l unità di produzione, tenendo conto anche del fabbisogno proprio (distacco dalla rete d interconnessione). 2. Coprire il fabbisogno proprio (gruppo ausiliare) senza tensione fornita da terzi. 3. Avviare macchine a partire dallo stato privo di tensione. 4. Generare e aumentare la tensione fino al quasi raggiungimento del limite massimo di sincronizzazione (nessuna sincronizzazione). Per farsi un idea di questa situazione si può pensare a una barra collettrice 3 della rete di trasmissione. 5. Dopo una fase di arresto di al minimo 10 minuti avviene la sincronizzazione con la rete d interconnessione. Occorre osservare che in caso di guasto al generatore (rete d interconnessione priva di tensione), la fase di arresto può durare più di 30 minuti e l unità di produzione deve essere impostata in funzione di questa evenienza. L'impostazione precisa (livello di centrale, specifica del regolatore, tipo di gruppo ausiliare, tipo di comando per l avvio, copertura del fabbisogno proprio) e la procedura esatta (generazione e aumento della tensione, funzionamento a vuoto, sincronizzazione) nonché le misurazioni (cfr. capitolo 3.2) devono essere registrate ed eventualmente commentate. 3.2 Requisiti relativi alle misurazioni Per la documentazione è necessario registrare con un alta risoluzione temporale (raccomandati 100 ms) almeno le seguenti grandezze: potenza attiva del generatore potenza reattiva del generatore tensione del generatore regime del generatore e frequenza Tutte le misurazioni devono essere caratterizzate, in sincronia analogica, da contrassegno orario univoco ed essere disponibili come file di formato csv. 4 Test della capacità di funzionamento in isola L unità di produzione è capace di funzionare in isola se può garantire la stabilizzazione di una rete parziale isolata. A tale scopo, i regolatori di turbine e i regolatori di tensione devono essere in grado di stabilizzare gli aumenti improvvisi di carico e di potenza reattiva su tutta la banda di lavoro dell unità di produzione. Durante lo svolgimento del test della rete isolata, su quest ultima possono verificarsi marcate oscillazioni di tensione e di frequenza. Con un accurata pianificazione del test è possibile garantire che questi valori restino entro i limiti definiti dal Transmission Code [2] e non causino nessuna ulteriore apertura di protezione. 3 In particolare occorre garantire che l attivazione dell'interruttore del generatore su una barra collettrice priva di tensione non venga impedita da un dispositivo d interblocco.

5 Pagina 5 di Esecuzione Per poter eseguire questo test occorre dapprima approntare una rete isolata. Il carico della rete isolata deve corrispondere almeno al 10 % della potenza nominale dell unità di produzione da testare. Sono particolarmente adatti a tal fine gli impianti propri della centrale, ad es. le pompe di accumulo. L esecuzione precisa dei test varia a dipendenza della situazione sul posto, ma dovrebbe in sostanza comprendere le fasi di seguito descritte. 1. Se la potenza fra l unità di produzione e la rete isolata prevista è equilibrata avviene il distacco dalla rete d interconnessione e per minuti la rete parziale è operativa (stato quasi stazionario). 2. L unità di produzione deve poter stabilizzare sbalzi improvvisi, positivi e negativi, di potenza attiva e reattiva. Gli sbalzi corrispondono a 5 10 % della potenza nominale dell unità di produzione. La scelta precisa degli scenari deve essere appurata di caso in caso e adeguata alle circostanze. Caso normale dopo una ripetuta sincronizzazione con la rete d interconnessione, l interruttore collegato con quest ultima viene aperto a seconda dei differenti scenari d importazione o esportazione e dopo circa 30 minuti ci si può attendere uno stato quasi stazionario. Caso speciale i picchi di carico e gli aumenti del carico capacitivo (linee, trasformatori) che avvengono direttamente nella rete parziale, indipendentemente dalla rete d interconnessione, sono più impegnativi a livello dinamico. Questi scenari possono verificarsi di rado o solo limitatamente. L impostazione precisa del test (livello di centrale, specifica del regolatore, carico della rete isolata), la procedura esatta (formazione della rete parziale, attivazione dei parametri dell isola nel regolatore di turbine, eccitazioni, procedure di comando) nonché le misurazioni (cfr. capitolo 4.2) devono essere registrate ed eventualmente commentate. 4.2 Requisiti relativi alle misurazioni Per la documentazione è necessario registrare con un alta risoluzione temporale (raccomandati 100 ms per tener conto della dinamica del test) almeno le seguenti grandezze: potenza attiva del generatore potenza reattiva del generatore tensione del generatore regime del generatore e frequenza Opzionalmente per constatare tempestivamente eventuali instabilità si raccomanda di registrare anche le seguenti grandezze 4 : tensione di eccitazione e corrente di eccitazione realizzazioni di comandi (descrizione delle sequenze) pressione e portata nella condotta forzata pressione nel serbatoio piezometrico posizione delle valvole 5 Tutte le misurazioni devono essere caratterizzate, in sincronia analogica, da contrassegno orario univoco ed essere disponibili come file di formato csv. 4 Queste misurazioni sono molto utili per un eventuale realizzazione di un modello della centrale elettrica. 5 ad. es. posizione del dispositivo di comando (turbina Francis), posizione delle spine e del deflettore (turbina Pelton)

6 Pagina 6 di Estensione del test La combinazione delle impostazioni relative ai test della capacità di partenza senza alimentazione di rete e della capacità di funzionamento in isola («ripristino della rete») non è prevista perché troppo onerosa. Il test di prequalifica finalizzato alla verifica della capacità di regolazione primaria [3] può essere invece effettuato in relazione con il test della rete isolata poiché. 5 Documenti di riferimento [1] Harald Weber, Rainer Leskien, Walter Sattinger, Anwendung dynamischer Netzmodelle in Netzplanung und betrieb (Applicazione di modelli di rete dinamici nella pianificazione e nell esercizio della rete), bollettino SEV/AES 19/2007, pagg [2] swissgrid ag, Transmission Code (Svizzera), la versione valida e aggiornata è pubblicata in e in [3] Marc Scherer, Dominik Schlipf e Walter Sattinger, Test per determinare la capacità di regolazione primaria, la versione valida e aggiornata è pubblicata in

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