Sia in ambito civile che soprattutto in quello industriale la qualità dell'energia elettrica riveste oggi un'importanza fondamentale. Ancor di più con l'avvento degli impianti ad energia rinnovabile che, connessi alla rete elettrica pubblica, dipendono, nel loro corretto funzionamento, da una buona qualità della stessa rete pubblica. Possiamo affermare che in generale la qualità del servizio elettrico prende in considerazione:

• la continuità dell’alimentazione, intesa come assenza di interruzioni nella fornitura di energia elettrica;

• la qualità della tensione, intesa come qualità della forma d’onda (ampiezza, frequenza, variazioni, ecc.).

Esistono numerosi fattori che influiscono sulla qualità dell’energia elettrica ed in particolare:

• dipendenti dal Distributore (gestione ed esercizio della rete, manutenzione, ...);

• dipendenti dal Cliente (guasti presso impianto del Cliente, disturbi emessi sulla rete, ...);

• indipendenti (fattori ambientali, eventi atmosferici, danni prodotti da Terzi, ...)

Vediamo quindi velocemente quali possono essere i principali disturbi che si manifestano in una fornitura elettrica. Sono racchiusi nella seguente immagine:

INTERRUZZIONI BREVI: Le interruzioni di tensione si dicono brevi se inferiori a 3 minuti, altrimenti si definiscono lunghe. Generalmente il 70% delle interruzioni brevi ha una durata inferiore a 1 s. I limiti imposti dalla Norma sono generici. Di interruzioni lunghe non ne sono ammesse più di 50 l’anno, escluse quelle programmate.

BUCHI DI TENSIONE: Si definiscono buchi gli eventi in cui il valore efficace della tensione scende al di sotto del 90% rispetto a quello nominale, per un tempo compreso tra 10 ms e 1 minuto. La Norma indica dei limiti generici in termini di numero di eventi l’anno, da qualche decina fino a mille, in relazione al tipo di fornitura. L’origine dei buchi di tensione va ricercata nel verificarsi di guasti o di manovre particolari o di sovracorrenti dovute all’inserzione di carichi elevati. Gli effetti comprendono malfunzionamenti delle apparecchiature elettroniche, intervento di relè di minima tensione e spegnimento delle lampade a scarica in gas.

FLICKER: Il flicker è un fenomeno prodotto dalle variazioni repentine e ripetitive della tensione. Esso è dovuto all’inserzione e alla disinserzione frequenti dei carichi e si manifesta, come disturbo, con un’impressione visiva di instabilità sulla luminanza degli apparecchi illuminanti. La Norma impone che la severità di lunga durata dell’intensità di disturbo del flicker, misurata secondo la Norma CEI EN 60868-0 (Classificazione CEI 110-14) sia non superiore a 1 per il 95% del tempo.

DISTORSIONE ARMONICA: Le armoniche introducono una distorsione nella forma originale della sinusoide. Esse hanno una frequenza multipla rispetto a quella fondamentale a 50 Hz. Per esempio, la terza armonica ha una frequenza di 150 Hz; vale a dire tre volte quella fondamentale. La quinta armonica ha una frequenza di 250 Hz, e via dicendo. La Norma impone che la distorsione armonica totale THD (Total Harmonic Distortion) non superi l’8%, prendendo in considerazione fino alla 40a armonica. Inoltre, i valori efficaci della tensione per ogni armonica devono rispettare i limiti della Norma per il 95% di ogni settimana di fornitura. Tali valori vengono mediati su quelli misurati nell’arco di 10 minuti. L’origine delle armoniche è essenzialmente l’azione svolta da carichi non lineari, tipo i convertitori statici, gli azionamenti a velocità variabile, le saldatrici ad arco, i controlli di potenza a diodi controllati, ecc. Effetti imputabili alle armoniche In termini complessivi, le armoniche di corrente sono in grado di ridurre il rendimento di un sistema elettrico, di danneggiarne gli isolanti (sulle linee e sulle utenze) e di creare anomalie di funzionamento su diversi componenti. Un effetto particolare, dovuto alla presenza della terza armonica (la più importante per ampiezza), è quello del sovraccarico del neutro.

VARIAZIONI DI FREQUENZA: La frequenza europea di 50 Hz deve mantenersi per il 95% dell’anno di fornitura entro una tolleranza di ±1%, mentre, in qualsiasi momento, non deve superare un incremento del 4% o un decremento del 6%. Come valore medio, la Norma assume quello misurato entro un intervallo di 10 s. Ciò che sta all’origine di una variazione di frequenza sono i guasti nel sistema di generazione e di trasmissione, oppure anche le disattivazioni improvvise di grandi generatori. Gli effetti negativi si manifestano in termini di variazione di velocità dei motori e di possibili anomalie funzionali sulle apparecchiature elettroniche.

SQUILIBRIO DELLE TENSIONI: In condizioni normali, le tensioni di alimentazione sono simmetriche ed i carichi equilibrati. Si hanno disimmetrie e squilibri in caso di guasti (rottura dell’isolamento) ed interruzioni di fasi. Inoltre, con carichi monofase, l’equilibrio può essere solo di tipo statistico. Sulla base di ciò, si ottiene che ogni sistema trifase, comunque disimmetrico e squilibrato, può scomporsi in tre sistemi trifasi, che si riconducono allo studio separato di tre circuiti monofase, corrispondenti, rispettivamente, alla sequenza diretta, alla sequenza inversa, alla sequenza omopolare. La normativa EN50160 definisce, relativamente ai sistemi elettrici in BT, che “in condizioni di normale esercizio per ogni periodo di una settimana, il 95% dei valori medi efficaci, calcolati in 10 minuti, della componente a sequenza inversa della tensione di alimentazione deve essere compreso nell’intervallo tra 0 e 2% della componente a sequenza diretta”.

Tutti questi fenomeni posso influire se connesso alla rete elettrica pubblica siamo in presenza di un impianto ad energia rinnovabile come un impianto fotovoltaico. E' importante quindi eseguire un'accurata analisi della rete elettrica in caso di problemi o malfunzionamenti del nostro impianto.

ESEMPIO DI ANALISI DELLA RETE ELETTRICA CON FOTOVOLTAICO

Analizziamo la situazione di un impianto fotovoltaico della potenza di 100 kWp in scambio sul posto, quindi collegato alla rete elettrica pubblica. Si procede con l'analisi della qualità della rete elettrica per via di buchi di produzione rilevati dal cliente.

La campagna di misure può essere effettuata sui seguenti parametri di rete:

· Tensione fase-neutro Fase1-N, Fase2-N e Fase3-N

· Tensione concatenata V1-2, V1-3 e V2-3 · Tensione neutro-terra VN-PE · Frequenza di rete in Hz

· Corrente di neutro IN · Corrente di fase I1,I2 e I3

· Corrente concatenata trifase · Potenza totale in produzione, potenza di fase PF1, PF2 e PF3

· Potenza attiva media, Potenza reattiva media

· Carico induttivo di fase Q1i, Q2i e Q3i, Carico capacitivo di fase Q1c, Q2c e Q3c

· Carico capacitivo totale Qtc e carico induttivo totale Qti

· Potenza apparente di fase S1, S2 e S3 e totale St

· Fattore di potenza di fase e totale sia capacitivo che induttivo

· Sfasamento Cos Phi di fase e totale sia capacitivo che induttivo

Da un'analisi approfondita di tutte le grandezze registrate sarà quindi possibile risalire alle cause dei problemi riscontrati per un corretto ed ottimale funzionamento dell'impianto analizzato.

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Siamo a disposizione di privati e installatori per le verifiche tecniche ispettive e la redazione di perizie anche per uso legale (CTP). Contattaci info@st-ingegneria.com

Attenzione: in data 07/11/2011 il CEI ha pubblicato (già in vigore) la variante V1 alla Guida CEI 82-25. 

Sottolineamo quindi l'importanza della conformita degli strumenti utilizzati per le verifiche tecniche sui moduli fotovoltaici alle nuove norme CEI 82-25 variante V1 e che eventuali misure condotte con strumenti NON conformi comporterà l'esecuzione di misure NON conformi alla normativa vigente. Quindi le verifiche non risulteranno utilizzabili per eventuali fini legali o di richiesta riparazione/sotituzione in garanzia verso la casa produttrice.