Photo. Soluzioni tecnologiche per garantire carichi privilegiati dalle discontinuità del servizio. Ing. Antonio Ardito - CESI S.p.A.

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1 Workshop PRESENTAZIONE DELL'INDAGINE SULLA QUALITÀ DELLA DISTRIBUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA 17 Dicembre Auditorium Assolombarda Milano Photo Soluzioni tecnologiche per garantire carichi privilegiati dalle discontinuità del servizio Ing. Antonio Ardito - CESI S.p.A. - Milano

2 Evitare i danni provocati dalle interruzioni del servizio e le ricadute negative sul business aziendale Prevenire e fronteggiare le interruzioni del servizio in funzione della durata attesa, tramite: interventi sulla rete di alimentazione del Distributore; installazione di dispositivi di compensazione (gruppi di continuità o altro) all interno della rete del Cliente (o al punto di consegna). Analisi costi/benefici

3 Qualità tecnica del servizio Continuità del servizio (regolamentata da deliberazioni AEEG) interruzione: U < 1% Un interruzioni con preavviso (programmate) interruzioni senza preavviso (accidentali) lunghe (d > 3 min) brevi (1 s > d < 3 min) transitorie (d < 1 s)

4 Qualità tecnica del servizio Qualità della tensione (normata) CEI EN Caratteristica della tensione fornita dalle reti pubbliche di distribuzione dell energia elettrica CLC/TR Guide for the application of the European Standard EN 50160

5 Qualità tecnica del servizio Qualità della tensione (normata) disturbi condotti disturbi di frequenza (f <49.5 Hz; f >50.5 Hz) variazioni lente di tensione BT (Urms 10 min: Urms<Un-10%95% [-15%100%]; Urms>Un+10%) MT (Urms 10 min: Urms<Uc-10%; Urms>Uc+10%) variazioni rapide di tensione (BT: U> 5 10% Un); (MT: U> 4 6% Uc) (fluttuazioni della tensione) flicker

6 Qualità tecnica del servizio Qualità della tensione (normata) (continua) disturbi condotti buchi di tensione (1% Un < U < 90% Un ) sovratensioni temporanee a frequenza di rete sovratensioni transitorie tensioni armoniche ed interarmoniche squilibri di tensione segnali trasmessi sulla rete di alimentazione (transitori di commutazione notches )

7 Interventi sulla rete di alimentazione del Distributore: ad es., linea dedicata (eventualmente in cavo) da semisbarra di cabina primaria, con linea condivisa, alimentata da altra semisbarra, mantenuta quale alimentazione di riserva (con trasfer rapido in caso di disalimentazione della linea dedicata). Rimedi scarsamente (o per nulla) efficaci per disturbi di qualità della tensione (buchi, ecc.), a meno di sbarra (trasformazione) dedicata (molto costosa)

8 Sensibilità dei Clienti e suscettibilità dei processi interruzioni brevi e lunghe (d > 1 s) interruzioni transitorie (d< 1 s) buchi di tensione (1% Un < U < 90% Un) Indagine CESI Ricerca di Sistema con Università dell Aquila: anno 2002, 25 aziende in Abruzzo, alimentate 73% in MT e 27% in AT

9 68% dotato di impianti di climatizzazione 80% dotato di saldatrici 64% dotato di inverter (ASD) 52% dotato di Gruppi Elettrogeni 74% dotato di UPS 83% dotato di rifasatori automatici

10 % di aziende che adottano apparecchiature per la mitigazione dei disturbi: Apparecchiature Adottate 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% filtri RC filtri armonici regolatori di tensione trasformatori di isolamento scaricatori di sovratensioni

11 Costo (danno) annuo dichiarato dei disservizi ( ): Costo del disservizio 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% < oltre

12 Willingness to pay per eliminazione interruzioni (il 65% del campione ha risposto): 80% non è disponibile a riconoscere nulla 20% del campione è disponibile a riconoscere annualmente 5 /kw (kw = potenza di picco annua)

13 Indagine CIGRE (TF anno 2002): danno economico (costo) per interruzione di durata definita, rapportato alla potenza di picco assorbita dal cliente (US$/kW - valor medio): US$/kW durata Canada Danimarca Regno Unito Norvegia Svezia 1 min ND 2 min ND ND ND ND ora ore ore

14 Indagine CIGRE (TF anno 2002): danno economico (costo) per interruzione di durata definita, rapportato al consumo annuo del cliente (US$/kWh - valor medio): US$/kWh durata Australia Canada Regno Unito 1 min ora ore ore

15 Metodologie per il calcolo del costo complessivo dei disservizi (IEEE Std ) : Durata dell arresto della produzione Qualità del prodotto Costi vari Immobilizzo merci nei magazzini Lavoro perso Scarti Rilavorazioni Insoddisfazione clienti Penali Sicurezza Manodopera inutilizzata Produzione persa Costo riparazioni Costo ripristino produzione

16 Costo medio dei disservizi Indagine USA su 210 grandi consumatori (IEEE Transactions on Industry Applications vol.33, no. 6, 1997): Interruzione di 4 ore senza preavviso Interruzione di 1 ora senza preavviso Interruzione di 1 ora con preavviso Buco di tensione Microinterruzione Costo totale medio per evento ($) Costo per evento per kwh consumato mensilmente ($)

17 Dispositivi per la compensazione di interruzioni Gruppi Statici di Continuità (UPS - Uninterruptible Power Supply) (BT, raramente MT) Gruppi di continuità rotanti (MT e BT) Gruppi Elettrogeni (MT e BT) Dispositivi di parallelo, ridondanza e sincronizzazione, basati su STS (Static Transfer Switch o Solid State Transfer Switch)

18 Dispositivi per la compensazione di disturbi diversi dalle interruzioni Filtri passivi (MT e BT) Filtri attivi (MT e BT) SVC (Static Var Compensator) (MT) DVR (Dynamic Voltage Restorer) (MT) D-STATCOM (Distribution Static Compensator) (MT) UPFC (Unified Power Flow Controller) (MT)

19 Schema di principio di un UPS (serie)

20 Schema di un UPS serie (senza unità di riserva)

21 Schema di principio di D-STATCOM Rete "carico disturbante" o rete Inverter Accumulo

22 Schema di principio di DVR Rete Carico "privilegiato" Inverter Accumulo

23 Schema di principio di STS (o SSTS) Feeder 1 Carico "privilegiato" Feeder 2 Interruttori statici

24 Schema di principio di D-STATCOM + STS (UPS derivato) Rete Interruttore statico Carico "privilegiato" Inverter Accumulo

25 Schema di principio di UPFC (Unified Power Flow Controller) Rete Carico "privilegiato" Convertitore 1 Convertitore 2 = =

26 Mercato dei dispositivi di compensazione PQ (fonte ABB - CIRED 2001 paper 2_56)

27 Esempio di analisi costi/benefici per applicazione di dispositivi alternativi per compensazione di buchi di tensione ed interruzioni (fonte ABB - CIRED 1999 paper 2_25) Ipotesi: costo equivalente di un interruzione transitoria stimato in 100 kus$ carico da proteggere: 4 MVA ammortamento su 5 anni con tasso 10% costi di esercizio includono costo perdite

28 SSTS Solid State Static Switch: si assume la disponibilità di un alimentazione indipendente di soccorso (a costo nullo) DVR Dynamic Voltage Restorer (detto anche SSC) UPS Uninterruptible Power Supply, associato a batteria elettrochimica SMES Superconducting Magnetic Energy System I costi risparmiati tengono conto del diverso comportamento (efficacia) dei dispositivi

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30 Costo di un UPS con autonomia di 10 min COSTO UPS Aut. 10' ( ) POTENZA (KVA)

31 Costo di un UPS con autonomia di 30 min COSTO UPS Aut. 30' ( ) POTENZA (KVA)

32 Gruppo Elettrogeno MT: 1 5 MVA; BT kva adatto a compensare le interruzioni lunghe (> 3 min) (per basse potenze) può essere associato ad UPS statico per compensare tutte le interruzioni ed anche i buchi di tensione (UPS ibrido)

33 Costo di un Gruppo Elettrogeno COSTO G.E ( ) Potenza (KVA)

34 Confronto costi Gruppo Elettrogeno 200 kva 35 k UPS 200 kva autonomia 10 min 45 k UPS 200 kva autonomia 30 min 60 k

35 Gruppo rotante di continuità adatto a compensare tutte le interruzioni ed i buchi assicura il disaccoppiamento galvanico tra rete di alimentazione e rete interna

36 Schema di un gruppo rotante di continuità

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