Stefano Bifaretti. Laurea Magistrale in Ingegneria Energetica

Transcript

1 Laurea Magistrale in Ingegneria Energetica Corso di Elettronica di Potenza (12 CFU) ed Elettronica Industriale (6CFU) a.a. 20I2/2013 Stefano Bifaretti

2 2/31

3 3/31

4 4/31

5 In questa fase vengono effettuate le prime valutazioni di progettazione: Si decide la posizione di installazione dei moduli (angolo di tilt e orientamento) e degli altri componenti che fanno parte dell impianto; Vengono rilevate le distanze di eventuali ombreggiamenti. 5/31

6 Viene rilevata la clinometria del sito (ovvero le altezze di ostacoli naturali quali colline, montagne, ecc.) e la superficie disponibile; Viene valutato il punto di aggancio alla rete. 6/31

7 7/31

8 Rappresenta la fase più importante poiché, quanto produrrà l impianto PV, dipende dalle soluzioni progettuali adottate. In particolare il progettista: deve scegliere la posizione ottimale dell impianto per ottimizzare al meglio la lunghezza dei cavi (possibili cadute di tensione elevate); deve ottimizzare la scelta dei cavi e delle protezioni in generale; deve ottimizzare i costi e le efficienze dell impianto. 8/31

9 Scelta non condizionata dell orientamento 9/31

10 Scelta vincolata dell orientamento 10/31

11 La gestione dell energia resa disponibile dalla sorgente fotovoltaica viene generalmente affidata ad un opportuno sistema elettronico la cui complessità dipende principalmente da: potenza della sorgente; tipo di carico da alimentare (c.c. o c.a.); presenza di un sistema di accumulo. 11/31

12 La tensione della sezione in corrente continua di un generatore fotovoltaico deve essere opportunamente scelta, in funzione della tipologia e dei componenti utilizzati. Tensione massima: è data dalla somma delle V oc dei moduli collegati in serie (stringa fotovoltaica); Tensione di funzionamento: è determinata dal punto di lavoro del generatore fotovoltaico (per sistemi che utilizzano sistemi di conversione dell energia è sempre quello di massima potenza MPP). 12/31

13 Un corretto accoppiamento generatore fotovoltaico inverter impone che la tensione in uscita dal campo fotovoltaico sia contenuta all interno di un range di tensioni di ingresso ammissibili dall inverter. 13/31

14 Occorre verificare che le tensioni di lavoro critiche del campo fotovoltaico si trovino all interno della finestra di tensione in corrente continua ammessa dall inverter. 14/31

15 15/31

16 PROTEZIONE DA CONTATTI ACCIDENTALI CONTATTO DIRETTO CONTATTI ACCIDENTALI Contatto accidentale con una parte normalmente in tensione durante l utilizzo. Diretti Indiretti CONTATTO INDIRETTO Contatto accidentale con parte metallica che può andare in tensione a seguito di un guasto di isolamento. 16/31

17 Parte attiva Isolamento funzionale Isolamento principale Parte metallica normalmente in tensione durante il funzionamento Isolamento tra le parti attive e tra queste e la carcassa Isolamento delle parti attive necessario per assicurare la protezione contro la folgorazione Isolamento supplementare Doppio isolamento Isolamento previsto per garantire la sicurezza in caso di cedimento dell isolamento principale Insieme dell isolamento principale e supplementare 17/31

18 Protezione da contatti indiretti La protezione contro i contatti indiretti consiste nel predisporre le misure atte a proteggere le persone contro i pericoli risultanti dal contatto con parti conduttrici che possono andare in tensione in caso di cedimento dell isolamento principale. La protezione mediante interruzione automatica dell alimentazione è richiesta quando a causa di un guasto, si possono verificare sulle masse, tensioni di contatto di durata e valore tali da rendersi pericolose per le persone. Le prescrizioni da ottemperare per conseguire la protezione contro i contatti indiretti sono stabilite dalle Norme CEI 64-8 per gli impianti elettrici utilizzatori a tensione non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua e dalle Norme CEI 11-8 per gli impianti utilizzatori in media e in alta tensione. 18/31

19 Protezione da contatti diretti Il ruolo degli interruttori differenziali Se avviene un contatto diretto, per imprudenza dell utente o perché viene meno la protezione passiva, la corrente che attraversa il corpo umano non è sufficiente per provocare l intervento dei dispositivi di massima corrente; L unico dispositivo in grado di intervenire è l interruttore differenziale ad alta sensibilità (I Dn non superiore a 30 ma). 19/31

20 Protezione da contatti diretti Il ruolo degli interruttori differenziali L interruttore differenziale non è sufficiente per garantire da solo la protezione da contatti diretti ma è una protezione addizionale da contatti diretti che comunque non può sostituire le misure passive. La presenza del differenziale garantisce una azione attiva sul circuito in caso di contatto diretto, disalimentando il circuito interessato dal contatto diretto. Rappresenta inoltre una ottima misura di protezione contro contatti indiretti ed il suo uso evita l obbligo di realizzare impianti di terra con bassissime resistenze. La presenza del differenziale unita all impianto di terra costituisce una misura di protezione davvero efficace perché non appena il guasto di isolamento si manifesta il differenziale interviene eliminando la situazione pericolosa. 20/31

21 L interruttore differenziale L interruttore differenziale perlaprotezionedacontatti diretti ed indiretti è un dispositivo in grado di aprire un circuito quando si manifesta una differenza di correnti superiore a un determinato limite, a seguito di un guasto a terra. Modulo differenziale da accoppiare ad un magnetotermico. Il differenziale si distingue per la presenza del tasto di prova e del dispositivo di riarmo. 21/31 21/87

22 Le sovratensioni 22/31

23 Le sovratensioni 23/31

24 24/31

25 Le sovracorrenti Generalità e definizioni Tutte le volte che una apparecchiatura è interessata, per varie cause, da una intensità di corrente che supera il valore nominale si dice che funziona in regime di sovracorrente. Le cause delle sovracorrenti possono essere molteplici, ma tutte riconducibili ad una delle seguenti tipologie: Sovracorrenti dovute a sovraccarichi; Sovracorrenti dovute a guasti o cortocircuiti. 25/31

26 Il sovraccarico Le sovracorrenti Il sovraccarico è tipico di un circuito elettricamente sano, interessato da una corrente non troppo maggiore di quella nominale (fino a 6-8 volte) che può essere sopportata per un determinato tempo e produce essenzialmente sollecitazioni termiche. Sono esempi di funzionamento in sovraccarico: L avvio di un motore asincrono trifase; Ilfunzionamentodiuncavoadunregimetermicomaggioredi quello previsto dal suo isolamento; Il funzionamento di apparecchiature in un regime superiore a quello normalmente previsto; 26/31

27 Il sovraccarico Le sovracorrenti Il regime di sovraccarico non può esser tollerato indefinitamente in quanto sottopone i vari componenti interessati ad una sollecitazione termica superiore di quella nominale; Gli isolamenti possono superare i limiti di sovratemperatura previsti, le prestazioni degradano rapidamente, si accelera l invecchiamento e potrebbero verificarsi scariche tra parti in tensione. In condizioni non controllate un sovraccarico può certamente degradare in cortocircuito, per questo è necessaria una idonea protezione che deve intervenire tanto più rapidamente quanto intensa è la corrente (caratteristica a tempo inverso). 27/31

28 Le sovracorrenti Il cortocircuito È una sovracorrente dovuta ad un contatto di impedenza quasi sempre trascurabile tra due parti a tensione diversa, che esclude la parte di impianto a valle del guasto. La corrente, limitata da una impedenza molto bassa, diventa molto intensa in un brevissimo tempo. Si sviluppa generalmente a causa di guasti (cedimento di isolamenti, riduzione della distanza tra parti in tensione) e comporta sollecitazioni termiche (adiabatiche) e meccaniche per sforzi elettrodinamici e spesso può provocare archi elettrici che possono innescare incendi ed esplosioni. Dato che il funzionamento in cortocircuito produce danni in brevissimo tempo le protezioni devono intervenire in modo istantaneo. 28/31

29 Protezioni e relè Protezione dalle sovracorrenti La protezione contro le sovracorrenti è affidata generalmente a relè, integrati in interruttori, oppure grazie a fusibili; I fusibili intervengono direttamente determinando l apertura del circuito interessato mentre i relè agiscono su un interruttore e sono detti anche sganciatori; L insieme di uno o più relè e relativo interruttore costituisce un interruttore automatico che, oltre alla manovra manuale, è in grado di aprire il circuito quando la sovracorrente è tale da determinare l intervento del relè. 29/31

30 Protezione dalle sovracorrenti Classificazione dei relè I relè possono esser classificati in base a vari criteri, ad esempio: In base alla grandezza fisica agente (amperometrici, voltmetrici,, frequenziometrici, ecc.); In base al principio di funzionamento (elettromagnetici, elettrodinamici, ad induzione, statici, termici); In base al valore della grandezza agente (di massima, di minima, differenziali, direzionali); In base al tipo di azione (ad azione diretta, indiretta, con blocco, senza blocco); In base all azione espletata (di blocco, di segnalazione); In base al tempo di intervento (a tempo indipendente, a tempo dipendente, a scatto istantaneo, a scatto ritardato). 30/31

31 I fusibili Generalità Il fusibile è un dispositivo atto alla protezione da sovraccarico e da cortocircuito. Si compone essenzialmente delle seguenti parti: Due terminali per il collegamento (in serie) all impianto da proteggere; Un elemento conduttore avente temperatura di fusione dipendente dalla portata; Una custodia esterna; Un elemento spegniarco contenuto nella custodia; Un sistema visivo di segnalazione dell intervento; Per l utilizzo in bassa tensione si distinguono fusibili per uso da parte di persone non addestrate da fusibili per l uso da parte di persone addestrate. 31/31