Problemi di disconnessione dell inverter dalla rete elettrica: cause e soluzioni

Problemi di disconnessione dell inverter dalla rete elettrica: cause e soluzioni

Indice 1 Introduzione...1 2 Considerazioni sull anomalia Tensione di rete alta...1 3 Origine del fenomeno...2 3.1 Problema di sovratensione di rete dovuta ai cavi AC non adeguati...3 3.2 Esempi A, B, C...4 3.2.1 Tipologia A...4 3.2.2 Tipologia B...5 3.2.3 Tipologia C...5 3.3 Grafico della tensione e della corrente ai morsetti AC dell'inverter....6 4 Individuazioni di possibili soluzioni per sovratensione di rete...8 4.1 Azioni che richiedono l'intervento del distributore di energia elettrica:...8 4.1.1 Adeguamento cavi rete pubblica (unica vera soluzione del problema):...8 4.1.2 Spostamento della fase:...8 4.1.3 Riduzione della tensione all'origine:...8 4.2 Azioni che richiedono modifiche alla configurazione dell'inverter:...8 4.2.1 Modifica (innalzamento) della soglia di protezione di sovratensione:...8 4.2.2 Impostazione della limitazione della potenza attiva per sovratensione:...9 4.2.3 Abilitazione della funzione di regolazione automatica del cosφ (cosφ = f(p))...10

Introduzione 1 Introduzione Lo scopo del presente documento è quello di fornire indicazioni utili ad individuare le cause di disconnessione degli inverter dalla rete ed identificare possibili soluzioni per eliminare o ridurre il problema. Tale fenomeno è evidenziato dall inverter con l avviso Anomalia Per verificare il tipo di anomalia, è necessario portarsi nella sezione Lista Eventi dell inverter. 2 Considerazioni sull anomalia Tensione di rete alta L'avviso Anomalia può indicare che i valori della tensione e/o della frequenza della rete AC, presenti ai morsetti dell'inverter durante la fase di produzione (immissione di corrente in rete), sono al di fuori dei limiti di funzionamento impostati nella macchina (verificare in Lista Eventi ). Tale condizione non è generalmente da imputare ad un malfunzionamento dell'inverter. Per escludere che la problematica possa essere legata ad un malfunzionamento dell'inverter, è sufficiente eseguire un confronto tra le grandezze in esame (tensione e frequenza) visualizzate sul display dell inverter e una misura diretta, mediante l ausilio di un voltmetro calibrato con accuratezza pari a ± 0,5% fs, della tensione/frequenza di rete ai morsetti di uscita dell'inverter. In condizioni di rete stabile (condizione necessaria per evitare che fluttuazioni di rete possano portare ad una errata lettura a display) se i valori rilevati dall'inverter ed il voltmetro si discostano per più del ± 3% la problematica può essere attribuita all'inverter. Durante la fase di set up dell inverter, è necessario porre molta attenzione ad effettuare la corretta selezione dello standard di rete relativo alla nazione di installazione. Infatti con la selezione della nazione vengono impostati nella macchina i limiti di tensione e di frequenza AC stabiliti dalle normative dei vari paesi che, se superati, causano il distacco dell'inverter. Questi limiti, preimpostati in fabbrica, possono essere modificati su richiesta del gestore della rete di distribuzione. Tali limiti possono essere corretti utilizzando il Software di configurazione SolarPower Browser, scaricabile gratuitamente presso il nostro sito www.solsonica.com. Dal sito è possibile anche scaricare il manuale e la guida con ulteriori istruzioni per la configurazione dei valori di rete. In Italia i valori di soglia limite vengono impostati secondo la norma CEI 0-21, la modifica di detti parametri nell inverter è possibile solo attraverso l immissione di una password. Si ricorda che per poter effettuare modifiche alle soglie di protezione è necessaria l autorizzazione del gestore della rete, che dovrà indicare il nuovo profilo di taratura in base alle esigenze di esercizio della linea su cui insiste l'impianto. A scopo esemplificativo sono riportati di seguito, evidenziati in giallo, i limiti preimpostati nello "standard di rete" CEI 0-21 utilizzato nelle macchine installate in Italia in impianti conformi alla CEI 0-21 con potenze < 6 kw. Problemi di disconnessione dell inverter dalla rete elettrica: cause e soluzioni 1

Origine del fenomeno Tabella 1: Esempio limiti di tensione e frequenza preimpostati negli inverter Solsonica SXTL Protezione (CEI 0-21) Soglia prescritta (1) Valori di soglia Standard di rete: Italia CEI 0-21 Soglia impostata (2) Tempo di intervento prescritto (1) Tempi di intervento Tempo di intervento impostato (2) Simbolo Protezione 59.S1-abilitata 1,10 Vn 253 V (1,10 Vn) 3 s 0,18 s [(U> (10 m)] 59.S2-abilitata 1,15 Vn 264,5 V (1,15 Vn) 0,2 s 0,18 s [U>>] 27.S1-abilitata 0,85 Vn 195,5 V (0,85 Vn) 0,4 s 0,38 s [U<] 27.S2-abilitata 0,4 Vn 92 V (0,4 Vn) 0,2 s 0,18 s [U<<] 81>.S1-disabilitata (6) 50,5 Hz 50,5 Hz 0,1 s 0,1 s [F>] 81<.S1-disabilitata (6) 49,5 Hz 49,5 Hz 0,1 s 0,1 s [F<] 81>.S2-abilitata 51,5 Hz 51,5 Hz 0,1 s 0,1 s [F>>] 81<.S2-abilitata 47,5 Hz 47,5 Hz 0,1 s 0,1 s [F<<] Comando locale Stato "ALTO" "BASSO" (9) Segnale esterno Stato "ALTO" "ALTO" (1) Valori prescritti da Norma CEI 0-21, par. 8.6.2.1, tab.8. (2) Valori modificabili attraverso il SolarPower (4) Misura a media mobile su 10 min, in accordo Browser. a CEI EN 61000-4-30 (6) Protezione disabilitata attraverso comando (9) Impostazione di default per rispettare quanto locale BASSO richiesto dall'allegato A70 al codice di rete di TERNA. Dalla Tabella 1 risulta che: 1) Tensioni di rete superiori a 253 Vac (misurate come valor medio su un periodo di 10 min) 2) Tensioni di rete superiori a 264 Vac (per un periodo di tempo maggiore 0.18 secondi) 3) Tensioni di rete inferiori a 195.5 Vac (per un periodo di tempo maggiore 0.38 secondi) 4) Tensioni di rete inferiori a 92 Vac (per un periodo di tempo maggiore 0.18 secondi) 5) Frequenza di rete superiore a 51.5 Hz (per un periodo di tempo maggiore 0.1 secondi) 6) Frequenza di rete inferiore a 47.5 Hz (per un periodo di tempo maggiore 0.1 secondi) causano la disconnessione dell'inverter dalla rete e il messaggio in Lista Eventi: Tensione di rete alta. 3 Origine del fenomeno A seguito di ripetute disconnessioni e segnalazioni Anomalia causate da Tensione di rete alta da parte dell'inverter è necessario individuare la causa del problema. Per quanto detto, ci sono 4 cause possibili: 1) Sovratensione ai morsetti AC dell'inverter (punti 1 e 2 elenco precedente) 2) Sottotensione ai morsetti AC dell'inverter (punti 3 e 4 elenco precedente) Problemi di disconnessione dell inverter dalla rete elettrica: cause e soluzioni 2

Origine del fenomeno 3) Sovrafrequenza ai morsetti AC dell'inverter (punto 5 elenco precedente) 4) Sottofrequenza ai morsetti AC dell'inverter (punto 6 elenco precedente) Si rende pertanto fondamentale analizzare il comportamento della rete per capire quale delle 4 possibili cause generino la disconnessione della macchina in modo da poter mettere in atto azioni atte a risolvere il problema. Per effettuare questa analisi possono essere eseguite le seguenti attività: Osservazioni dei valori di frequenza e tensione mostrati dal display dell'inverter per vedere se essi si avvicinano ai limiti di protezione. Utilizzare un analizzatore di rete che registra l'andamento della tensione e della frequenza nel tempo. Cercare di correlare il fenomeno della disconnessione ad eventi riconoscibili che possono influenzare i parametri della rete (per esempio: accensione di apparati elettrici/motori/pompe, correlazione del problema con il raggiungimento di elevati livelli di potenza immessa in rete, ecc.). 3.1 Problema di sovratensione di rete dovuta ai cavi AC non adeguati La disconnessione per sovratensione di rete risulta essere una delle cause più frequenti di perdita di connessione dalla rete negli impianti fotovoltaici. Una delle cause più plausibili, dopo aver verificato la corretta funzionalità dell inverter, è legata ad una elevata resistenza della linea AC, che risulta inadeguata a sostenere la potenza in immissione dell'impianto fotovoltaico. Tale fenomeno è tipico nelle linee terminali rurali e di montagna; tuttavia può manifestarsi in qualunque linea anche in dipendenza delle correnti prelevate (carichi) o delle correnti immesse (altri impianti fotovoltaici) in prossimità dell'impianto in questione. Per individuare se le disconnessioni dell'inverter sono dovute a tensione di rete troppo alta è sufficiente effettuare la lettura della tensione mediante il display, tramite un multimetro connesso ai morsetti AC dell'inverter oppure tramite sistemi di monitoraggio. Se, durante il periodo nel quale la macchina sta erogando potenza, accade che: 1) la tensione di rete tende ad aumentare all'aumentare della potenza o della corrente immessa in rete dall'inverter; 2) il valore della tensione di rete tende ad avvicinarsi alla soglia di protezione; 3) la tensione di rete si abbassa causando lo spegnimento dell'inverter; 4) l'accensione di carichi/utenze "locali" che assorbono potenza causano una riduzione della tensione di rete; possiamo dedurre che la corrente immessa in rete dall'inverter crea una caduta di tensione nei cavi AC tale da provocare un innalzamento della tensione ai morsetti dell'inverter. Problemi di disconnessione dell inverter dalla rete elettrica: cause e soluzioni 3

Origine del fenomeno Negli esempi successivi è illustrato come la resistenza dei cavi utilizzati possa provocare una caduta di tensione tale da innalzare la tensione di rete nel punto di immissione dell inverter. Il verso delle cadute di tensione sono illustrate con dei simboli rossi (+ e -) sopra i simboli di due resistenze che rappresentano schematicamente: la resistenza dei cavi AC dell'impianto FV dai morsetti dell'inverter fino al punto di connessione (Rete privata); la resistenza dei cavi AC della linea di distribuzione (Rete pubblica). Entrambe le resistenze dei cavi AC di impianto e cavi AC di rete di distribuzione pubblica contribuiscono a generare l'aumento di tensione AC ai morsetti dell'inverter, se non correttamente dimensionati per l utilizzo al quale sono destinati. E pertanto necessario accertarsi che la sezione dei cavi AC utilizzati nell'impianto fotovoltaico siano adeguati alla potenza dell'impianto, in modo tale da poter escludere problematiche derivanti dalla rete privata ed essere sicuri che il problema sia dovuto essenzialmente alla sola rete pubblica. 3.2 Esempi A, B, C Di seguito sono illustrate le tre tipologie di esempi che mostrano gli effetti della corrente immessa o prelevata dalla rete pubblica sulla tensione AC della rete domestica e sui morsetti dell'inverter (porre attenzione alla polarità della caduta di tensione sui cavi). 3.2.1 Tipologia A L'inverter è disconnesso, non produce energia e le utenze assorbono corrente esclusivamente dalla rete. In queste condizioni la tensione nell'impianto domestico si abbassa per effetto della caduta di tensione sui cavi della rete pubblica. Problemi di disconnessione dell inverter dalla rete elettrica: cause e soluzioni 4

Origine del fenomeno 3.2.2 Tipologia B L'inverter produce meno energia di quella utilizzata dalle utenze, pertanto non viene immessa corrente in rete (lato rete pubblica) e tutta l energia viene assorbita dalle utenze connesse. In queste condizioni la tensione ai morsetti dell'inverter si innalza per effetto della sola caduta di tensione sui cavi AC dell'impianto fotovoltaico; la tensione nell'impianto domestico si abbassa per effetto della caduta di tensione sui cavi della rete pubblica. 3.2.3 Tipologia C L'inverter produce energia ed essa non è utilizzata dalle utenze, quindi la totalità della corrente generata dall'inverter viene immessa in rete. In queste condizioni la tensione nell'impianto domestico ed ai morsetti dell'inverter si innalza per effetto della caduta di tensione sui cavi (sia sui cavi dell'impianto FV, sia sui cavi della rete pubblica, notare il cambio di verso rispetto alle due tipologie precedenti A e B della caduta di tensione ai capi della resistenza lato rete pubblica) in maniera maggiore di quanto illustrato nella Tipologia B (a parità di corrente generata dall'inverter). Problemi di disconnessione dell inverter dalla rete elettrica: cause e soluzioni 5

Origine del fenomeno 3.3 Grafico della tensione e della corrente ai morsetti AC dell'inverter. Nei grafici seguenti è mostrato l'andamento della tensione di rete ai morsetti di un inverter (linea verde) e della corrente immessa in rete dall'inverter (linea rosa), durante l'arco di una giornata, in un impianto affetto dal problema di elevata resistenza della rete. Nell'esempio la protezione di sovratensione di rete è impostata a 264 Vac. Quando la tensione di rete raggiunge i 264 Vac, l'inverter smette di produrre e si disconnette dalla rete riducendo a zero la corrente immessa; in questa condizione la tensione di rete si abbassa perché cessa l'effetto della caduta di tensione nei cavi dovuta alla corrente prodotta dall'inverter. Tensione di rete ai morsetti dell'inverter durante la giornata (la tensione di rete tende ad aumentare proporzionalmente alla corrente immessa dall'inverter ma vi sono anche leggere variazioni che non dipendono dall'inverter ma dalle naturali fluttuazione della rete stessa) Corrente immessa in rete dall'inverter (proporzionale alla potenza generata dall'impianto). La corrente si azzera quando l'inverter si disconnette. Problemi di disconnessione dell inverter dalla rete elettrica: cause e soluzioni 6

Origine del fenomeno Osservazione: se la tensione AC nell'impianto fotovoltaico e nelle utenze domestiche aumenta indipendentemente dalla potenza (corrente) prodotta dall'inverter, il problema deriva da cause esterne alla produzione di energia dell'impianto; in questi casi il gestore della rete pubblica deve dare spiegazioni ed intraprendere azioni correttive. Problemi di disconnessione dell inverter dalla rete elettrica: cause e soluzioni 7

Individuazioni di possibili soluzioni per sovratensione di rete 4 Individuazioni di possibili soluzioni per sovratensione di rete Una volta accertato che le disconnessioni dell'inverter sono causati da un innalzamento della tensione di rete dovute alla corrente erogata dall'inverter, possono essere effettuate le seguenti azioni per risolvere o ridurre il problema. 4.1 Azioni che richiedono l'intervento del distributore di energia elettrica: 4.1.1 Adeguamento cavi rete pubblica (unica vera soluzione del problema): E necessario richiedere al gestore di rete (che ha precedentemente autorizzato la connessione dell'impianto) l'adeguamento della linea con la sostituzione dei cavi della rete pubblica. 4.1.2 Spostamento della fase: Richiedere al gestore di rete lo spostamento, in caso di fornitura monofase, dell'impianto fotovoltaico su un'altra fase e verificare il risultato 4.1.3 Riduzione della tensione all'origine: Richiedere un leggero abbassamento della tensione in cabina per evitare il raggiungimento della tensione limite ai capi dell inverter. 4.2 Azioni che richiedono modifiche alla configurazione dell'inverter: Ogni modifica delle impostazioni di fabbrica menzionata precedentemente, ad eccezione del punto 4.1.3, deve essere preventivamente concordata con il gestore della rete di distribuzione. Si ricorda che l'inverter memorizza tutte le variazioni delle impostazioni di fabbrica effettuate dall'utente. La responsabilità di impostazioni difformi da quelle di fabbrica non potrà, in alcun modo, essere imputata a Solsonica. La funzioni di seguito elencate sono disattivate di default e si abilitano tramite Solar Power Browser, nella scheda CEI 0-21/CEI 0-16. 4.2.1 Modifica (innalzamento) della soglia di protezione di sovratensione: E possibile aumentare le soglie di protezione (253Vac, misurata come valore medio su 10 minuti e 264.5 Vac con intervento rapido dopo 0.18 secondi). Va però sottolineato che un innalzamento delle soglie di protezione di sovratensione comporta l'esercizio dell'impianto con tensioni non conformi alle norme vigenti, tra cui la norma EN 50160 che regola la qualità del servizio. Pertanto si sconsiglia di adottare questa soluzione se non in casi particolari (per esempio sui fine linea) ed esclusivamente dietro autorizzazione scritta da parte del Gestore della rete. Problemi di disconnessione dell inverter dalla rete elettrica: cause e soluzioni 8

Individuazioni di possibili soluzioni per sovratensione di rete Si deve tenere presente inoltre che eventuali danni o usura precoce alle apparecchiature installate nell'impianto di utenza cui è collegato l'impianto fotovoltaico, a causa del funzionamento a tensioni troppo elevate indotto dall'innalzamento delle soglie di protezioni, rimane a pieno carico e responsabilità dell'utente produttore. 4.2.2 Impostazione della limitazione della potenza attiva per sovratensione: Impostare nell'inverter la limitazione della potenza attiva per valori della tensione di rete prossimi al 110% del valore nominale (secondo quanto stabilito al paragrafo 8.5.3.1 CEI 021). Attivando la funzione P(Ugrid), la potenza attiva viene limitata automaticamente in funzione del raggiungimento della tensione di rete massima ammessa (dai limiti indicati nella scheda Italy Parameters ); questa impostazione limita automaticamente la potenza dell'inverter quando la tensione di rete si avvicina alla tensione di protezione ed evita la disconnessione dell'inverter. L'attivazione della limitazione riduce la potenza attiva immessa in rete dall'impianto ma ne migliora la produttività in quanto l'inverter rimane connesso alla rete evitando continue connessioni e disconnessioni. E una soluzione valida per distacchi non cronici e sporadici. Per regolare tale funzione, collegare l inverter al PC (vedere il documento Procedura impostazione soglie secondo CEI 0-21 con SolarPower Browser 2.9.2.6 per i dettagli) ed eseguire il SolarPower Browser. Attendere il collegamento con l inverter, quindi portarsi nella scheda CEI 0-21/CEI 0-16. Attenzione: SolarPower Browser in questa sezione ha due barre di scorrimento, per raggiungere la P(Ugrid) bisogna usare quella più interna. Una volta scelto ON e premuto il tasto SAVE, inserire la password xxxxx samilpower88. Questa funzione dovrebbe essere sufficiente a limitare i distacchi per tensione elevata. Se non fosse sufficiente, provare ad eseguire la procedura seguente al paragrafo 4.2.3. Problemi di disconnessione dell inverter dalla rete elettrica: cause e soluzioni 9

Individuazioni di possibili soluzioni per sovratensione di rete 4.2.3 Abilitazione della funzione di regolazione automatica del cosφ (cosφ = f(p)) Attivabile solo su prescrizione del gestore di rete, si possono ottenere dei benefici assorbendo corrente reattiva secondo i limiti prescritti dalla norma e seguendo delle curve di erogazione prescritte dal gestore di rete. La funzione si chiama cosφ =f(p) ovvero erogazione di potenza reattiva in funzione della potenza attiva erogata in rete e della tensione di rete. La potenza reattiva (e quindi il cosφ) massima ammessa da CEI 0-21 è di 0.95 per impianti da 3 a 6 kw e di 0.90 per impianti oltre i 6 kw. In aiuto a questa funzione e sempre dietro prescrizione del gestore di rete, esiste anche la funzione Q=f(V) ma il suo utilizzo è previsto solo per impianti superiori a 6 kw. Per regolare tale funzione, collegare l inverter al PC (vedere il documento Procedura impostazione soglie secondo CEI 0-21 con SolarPower Browser 2.9.2.6 per i dettagli) e lanciare il SolarPower Browser. Attendere il collegamento con l inverter, quindi portarsi nella scheda CEI 0-21/CEI 0-16. Nella funzione Cosphi=f(P) si possono impostare i parametri di default indicati da CEI 0-21 oppure quelli indicati da Enel per lo specifico impianto. Da notare l impostazione underexcited per la corrente induttiva. Problemi di disconnessione dell inverter dalla rete elettrica: cause e soluzioni 10