Perché l'analisi della qualità dell'energia
Con una completa analisi della qualità dell'energia, è oggi possibile individuare modifiche di sistema ed applicare migliorie/correzioni al fine di mantenere l'efficienza operativa di generatori, trasformatori e infrastrutture di trasporto, garantendo un'affidabilità a lungo termine. Gli intervalli di manutenzione diventano più lunghi e si possono evitare costosi tempi di fermo dovuti a cali di tensione o blackout.
Fonti di problemi nella qualità dell'energia
Vi sono svariate circostanze che possono compromettere la qualità dell'alimentazione e/o provocare dispersioni di energia, tra cui distorsioni armoniche, sbilanciamenti di carico, fluttuazioni di tensione, interruzioni di rete e carichi reattivi. Affrontando ciascuno di questi fattori, i gestori di rete possono offrire un servizio più affidabile e realizzare impianti più efficienti e meglio equilibrati, riducendo in maniera significativa gli overhead.
Le cause di deterioramento della qualità dell'alimentazione comprendono: -Squilibrio di tensione. Le condizioni di squilibrio sono il risultato di un caricamento asimmetrico delle fasi in un sistema elettrico trifase.
-Armoniche. La distorsione armonica dei segnali di corrente è provocata dalla presenza di carichi non lineari.
-Commutazione del carico. In molti casi la commutazione del carico è una delle cause principali di una cattiva qualità dell'energia.
-Transitori di tensione. I transitori di tensione possono essere particolarmente dannosi per un impianto elettrico.
Fonti di dispersione energetica
Idealmente l'energia dovrebbe essere trasferita e utilizzata in modo che si abbia il minimo di perdite durante il trasporto e in modo che tutta l'energia sia utilizzata nel modo più efficiente possibile. In un sistema alternato trifase, ciò si ottiene garantendo che le onde di tensione e di corrente siano puramente sinusoidali, e che non vi sia sfasamento tra tensione e corrente. Diversamente, ci saranno perdite in qualche punto del sistema dal momento che l'energia non è utilizzata nel modo più efficiente. Le principali fonti di perdita sono:
-Perdite dovute alla resistenza dei conduttori. Una fonte inevitabile di perdite è la resistenza del cablaggio.
-Perdita di potenza reattiva. La potenza reattiva avviene quando vi è uno sfasamento tra tensione e corrente.
-Potenza di squilibrio. Uno squilibrio negli impianti trifase indica che viene utilizzata dell'energia che non produce lavoro effettivo, ma è comunque conteggiata nei kWh totali della bolletta.
-Potenza delle armoniche. L'energia delle componenti armoniche non produce lavoro (tranne quando utilizzata per riscaldare) ma contribuisce anch'essa alla bolletta.
- Correnti di neutro. A causa di squilibri e armoniche, la corrente fluirà nel conduttore di neutro.
Strumenti di analisi
Originariamente gli strumenti portatili per l'analisi e la correzione della qualità dell'energia erano tutti monofase, semplicemente perché la tecnologia a semiconduttore utilizzata non riusciva a gestire le trasformate veloci di Fourier che il funzionamento multifase richiedeva. Successivamente, la crescente diffusione e miniaturizzazione dei circuiti integrati ha permesso lo sviluppo dei dispositivi trifase. Questo nuovo tipo di analizzatori oggi emergenti offre un numero molto maggiore di caratteristiche e funzioni rispetto ai dispositivi precedenti. Ciò significa che è possibile analizzare forme d'onda più lunghe e un numero maggiore di parametri.
Conformi agli standard IEC61000-4- 30 per la classe A (435-II) e IEC61000-4-30 per la classe S (434-II), i dispositivi 434-II/435-II di Fluke possono localizzare, predire, prevenire e risolvere i problemi sia negli impianti elettrici monofase che in quelli trifase. In questo modo, è possibile effettuare un'analisi più completa del sistema di alimentazione senza dover spendere troppo tempo o impiegare un numero eccessivo di risorse umane. La funzione di cattura-eventi disponibile sul modello 435-II fa sì che quando vengono rilevati un evento o una distorsione di tensione, il dispositivo memorizza automaticamente le forme d'onda di tensione/corrente su tutte e tre le fasi più neutro. Lo strumento inoltre si attiva quando si supera una determinata soglia di corrente. In questo modo è possibile catturare fino a 999 tra buchi, sovratensioni, interruzioni e transitori, automaticamente e senza la necessità di dover predisporre complesse apparecchiature.
La funzione di monitoraggio comprende un display per la visualizzazione della tensione efficace, armoniche, tremolii, interruzioni, variazioni rapide di tensione, sovratensioni e squilibri, mentre frequenza e segnali di linea vengono aggiornati in tempo reale, mostrando la conformità di ciascun parametro ai limiti imposti dalla EN50160. Le barre a colori mostrano con chiarezza quali parametri sono interni od esterni a questi limiti. Inoltre, Fluke ha sviluppato l'algoritmo proprietario Unified Power Measurement (UPM), incluso nella serie 430, per quantificare il costo delle perdite dovute a problemi di qualità nell'alimentazione elettrica. I calcoli vengono effettuati utilizzando altre informazioni specifiche dell'impianto, in modo che le perdite causate dall'energia dispersa possano essere monetizzate con precisione. Questa funzione permette di effettuare misure di potenza attiva e reattiva, al fine di esaminare i problemi di squilibrio e di armoniche presenti nel sistema e determinare i costi economici che ne derivano.
Ulteriori aspetti dell'analisi della qualità dell'energia
Aumentando la frequenza di alimentazione a 400 Hz, i trasformatori e i motori possono essere molto più piccoli e leggeri rispetto a quelli operanti a 60 Hz. Ciò può essere molto utile in situazioni in cui c'è poco spazio, nell'avionica e in applicazioni militari, e in svariate apparecchiature di dimensioni contenute. L'analizzatore di energia portatile Fluke 437-II cattura i parametri qualitativi dell'energia per questi tipi di sistemi e per i sistemi a 50/60 Hz e permette la migrazione verso frequenze più elevate. Questo dispositivo è particolarmente valido per impianti aerospaziali, apparecchiature per la difesa e altre applicazioni mission-critical con poco spazio a disposizione; esso permette di visualizzare contemporaneamente fino a 150 parametri e può memorizzare questi parametri sulla scheda SD incorporata a intervalli di 0,25 s. Tutti e tre gli analizzatori della serie 430 sono disponibili per il noleggio tramite la catena di distribuzione europea Livingston.
