Dispositivo di Interfaccia Problemi e Soluzioni Rev. 01 12 Giugno 2012 Premessa Il presente documento vuole essere d aiuto per pianificare i settaggi dei relè di protezione degli impianti di produzione elettrica, argomento non affrontato dalla Norma CEI 11-20. In ogni caso non vuole sostituirsi ad uno studio di coordinamento delle protezioni. Marco Dal Prà (Email) Introduzione L allegato di Terna, prescrive dei requisiti minimi di funzionamento per tutti gli impianti di produzione di energia elettrica, in modo che questi accompagnino la rete nazionale nel suo funzionamento ordinario. In particolare i valori di tensione e frequenza a regime della rete pubblica potrebbe scostarsi dai valori nominali anche sensibilmente, ma ciò non deve essere interpretato dalle protezioni dell impianto di produzione come una condizione di guasto che provochi il distacco dello stesso impianto dalla rete. Per contro l impianto deve comunque essere dotato di dispositivi di protezione configurati con opportune soglie di sicurezza che disconnettano l impianto di produzione dalla rete in caso tali soglie vengano oltrepassate. Riferimenti AEEG Delibera 84/2012 TERNA Allegato al Codice di Rete 1
Prescrizioni per la Frequenza A seconda del valore che assume la frequenza della rete pubblica (considerando la situazione di assenza di guasti), per un impianto di produzione si vengono a creare i seguenti obblighi : f Cosa chiede TERNA* Cosa chiede il Distributore** > 51,5 Hz Nessuna prescrizione L impianto deve disconnettersi 51,5 Hz 50 Hz 47,5 Hz In quest area l impianto deve funzionare senza disconnettersi dalla rete Nessuna Prescrizione < 47,5 Hz Nessuna Prescrizione L impianto deve disconnettersi Prescrizioni per la Tensione A seconda del valore che assume la tensione della rete pubblica, per un impianto di produzione si vengono a creare i seguenti obblighi : U Cosa chiede TERNA* Cosa chiede il Distributore** > 120 % L impianto deve disconnettersi 111%...120% Nessuna prescrizione Nessuna prescrizione 110 % Vn 85 % In quest area l impianto deve funzionare senza disconnettersi dalla rete Nessuna Prescrizione 80% 84% Nessuna Prescrizione < 80 % Nessuna Prescrizione L impianto deve disconnettersi Come si vede, per la tensione le soglie prescritte hanno delle aree di libertà per il produttore, * Al fine di garantire la sicurezza del sistema elettrico nazionale; ** Al fine di garantire la sicurezza dei dipendenti del distributore; 2
Tabella 1 ESEMPIO di Ripartizione dei requisiti dell Allegato all interno di uno stesso impianto di produzione composto da GENERATORI STATICI (inverter) si applica agli impianti dotati di Dispositivi di Interfaccia Esterno, connessione MT Protezione di Inverter Interfaccia 5. Minima Tensione 80% Vn 85 % 200ms * 5. Massima Tensione 120% Vn 115 % 200ms * 5. Minima Frequenza 47,5 Hz 47 Hz 200ms ** 5. Massima Frequenza 51,5 Hz 52 Hz 200ms** 7.1.1 a. Non variare la potenza 7.1.1 b. Ridurre la potenza per scarto positivo di f 7.1.1 Riconnessione in funzione della frequenza [quando la rete è entro le soglie 47,5-51.5Hz] Avviamento graduale della Potenza Immessa 7.1.2 Non aumentare la produzione prima di 5 minuti 7.1.2 Gradiente di Potenza * Per evitare le sovratensioni dell apertura del DDI ; ** soglie di Backup rispetto al SPI è il DDI che riconnette l impianto e di conseguenza provoca l accensione degli inverter nell inverter deve essere programmato il tempo di avvio da quando la frequenza di rete è stabile entro il campo 49,9 50,1 Hz Pendenza = 20% della potenza MINALE al minuto 7.2.1 Insensibilità ai transitori di tensione (LVFRT) Nel DDI è intrinseca nelle soglie 3
Tabella 1b ESEMPIO di Ripartizione dei requisiti dell Allegato all interno di uno stesso impianto di produzione composto da GENERATORI STATICI (inverter) si applica agli impianti dotati di Dispositivi di Interfaccia Esterno, connessione BT Protezione di Inverter Interfaccia 5. Minima Tensione 80% Vn 85 % 200ms * 5. Massima Tensione 120% Vn 115 % 200ms * 5. Minima Frequenza 49 Hz 49 Hz 200ms * 5. Massima Frequenza 51 Hz 51 Hz 200ms* 7.1.1 a. Non variare la potenza 7.1.1 b. Ridurre la potenza per scarto positivo di f 7.1.1 Riconnessione in funzione della frequenza [quando la rete è entro le soglie 47,5-51.5Hz] Avviamento graduale della Potenza Immessa 7.1.2 Non aumentare la produzione prima di 5 minuti 7.1.2 Gradiente di Potenza * I settaggi dell inverter, diventano praticamente soglie di Backup rispetto al SPI è il DDI che riconnette l impianto e di conseguenza provoca l accensione degli inverter nell inverter deve essere programmato il tempo di avvio da quando la frequenza di rete è stabile entro il campo 49,9 50,1 Hz Pendenza = 20% della potenza MINALE al minuto 7.2.1 Insensibilità ai transitori di tensione (LVFRT) Nel DDI è intrinseca nelle soglie 4
Tabella 2 ESEMPIO di Configurazione degli Inverter a seconda del tipo di connessione Impianto connesso Impianto connesso in BT senza DDI in MT o BT con DDI esterno esterno 5. Minima Tensione 85% Vn 85 % 200ms * 5. Massima Tensione 110% Vn 115 % 200ms * 5. Minima Frequenza 49 Hz 47 Hz 200ms * 5. Massima Frequenza 51 Hz 52 Hz 200ms* 7.1.1 b. Ridurre la potenza per scarto positivo di f 7.1.1 Riconnessione in funzione della frequenza [quando la rete è entro Non Influente** le soglie 47,5-51.5Hz] Avviamento graduale della Potenza Immessa 7.1.2 Non aumentare la produzione prima di 5 minuti 7.1.2 Gradiente di Potenza * I settaggi dell inverter, diventano praticamente soglie di Backup rispetto al SPI **Perché è compito del DDI riconnettere gli inverter alla rete. nell inverter deve essere programmato il tempo di avvio da quando la frequenza di rete è stabile entro il campo 49,9 50,1 Hz Pendenza = 20% della potenza MINALE al minuto 5
Tabella 3 ESEMPIO di Ripartizione dei requisiti dell Allegato all interno di uno stesso impianto di produzione GENERATORI ROTANTI SENZA necessità di funzionare in ISOLA Protezione di Interfaccia Protezioni del Generatore 5. Minima Tensione 85% Vn * * Soglia a protezione del generatore 5. Massima Tensione 110% Vn * * Soglia a protezione del generatore 5. Minima Frequenza 47,5 Hz * * Soglia a protezione del generatore 5. Massima Frequenza 51,5 Hz * * Soglia a protezione del generatore 7.1.1 a. Non variare la potenza 7.1.1 b. Ridurre la potenza per scarto positivo di f? Abilitazione avviamento Generatore quando f rete ritorna entro le soglie 47,5-51,5 Hz Nei limiti di funzionamento meccanico della macchina La PI abilita l avviamento della macchina generatrice Riconnessione in funzione della frequenza (Abilitazione al Parellelo), dopo 5 minuti Necessario dotare la PI di un ulteriore relè di uscita, per comunicare al DDG che la rete è entro le soglie 49,9 50,1 Hz? Parallelo con la rete il DDG che esegue il parallelo tramite proprio sincronoscopio (relè 25) 7.1.2 Gradiente di Potenza Pendenza = 25 50 kw/secondo 7.2.1 Insensibilità ai transitori di tensione (LVFRT)?? Nel DDI è intrinseca nelle soglie 6
Tabella 4 ESEMPIO di Ripartizione dei requisiti dell Allegato all interno di uno stesso impianto di produzione GENERATORI ROTANTI CON necessità di funzionare in ISOLA (ospedali, aeroporti, stazioni, industrie, servizi pubblici non interrompibili, luoghi di pubblico spettacolo, ecc ) Protezione di Protezioni del Interfaccia Generatore 5. Minima Tensione 85% Vn??? ** 5. Massima Tensione 110% Vn??? ** 5. Minima Frequenza 47,5 Hz*??? ** 5. Massima Frequenza 51,5 Hz*??? ** 7.1.1 a. Non variare la potenza 7.1.1 b. Ridurre la potenza per scarto positivo di f? Abilitazione al Rientro in rete della porzione di impianto in isola Riconnessione in funzione della frequenza, entro le soglie 49,9 50,1 Hz n.a. n.a.? Parallelo con la rete * Eventualmente da restringere per assicurare il funzionamento dell isola, ed evitare lo spegnimento del generatore ** Soglia a protezione del generatore (che deve coprire sia in isola che in parallelo rete) Nei limiti di funzionamento meccanico della macchina La PI abilita le operazioni di Rientro in Rete quando f rete ritorna entro le soglie 47,5-51,5 Hz per almeno 5 minuti N APPLICABILE : questo tipo di utente richiede la riconnessione in rete nel più breve tempo possibile il DDG che esegue il parallelo tramite proprio sincronoscopio (relè 25) 7.1.2 Gradiente di Potenza Pendenza = 25 50 kw/secondo 7.2.1 Insensibilità ai transitori di tensione (LVFRT)?? Nel DDI è intrinseca nelle soglie 7
SOGLIE DI DISTACCO utilizzate dagli inverter nei paesi EUROPEI PS : si può notare come le vecchie soglie italiane 49,7 50, 3Hz (0,1s) fossero praticamente le più restrittive d Europa. Fonte : Manuale Kostal Solar Electric 8