Rifasamento e filtraggio delle armoniche negli impianti elettrici
Quaderni di applicazione tecnica N.8
Negli impianti elettrici, gli utilizzatori assorbono dalla rete potenza elettrica (attiva) quale fonte di energia di alimentazione (es. PC, stampanti, apparecchiature diagnostiche, ecc.) oppure la convertono in un’altra forma di energia (es. lampade o stufe elettriche) o in lavoro utile (es. motori elettrici). Affinché ciò avvenga è spesso necessario che l’utilizzatore scambi con la rete (con un consumo netto nullo) energia reattiva principalmente di tipo induttivo.
Tale energia, pur non essendo direttamente convertita in altre forme, contribuisce ad incrementare la potenza totale transitante nella rete elettrica, dai generatori lungo tutte le condutture fino agli utilizzatori.
Per attenuare tale effetto negativo viene effettuato il rifasamento degli impianti elettrici utilizzatori. Il rifasamento, mediante l’utilizzo di batterie di condensatori per generare in loco l’energia reattiva necessaria per il trasferimento di potenza elettrica utile, consente quindi una gestione tecnico-economica migliore e più razionale degli impianti stessi.
Inoltre l’attuale diffusione di utilizzatori in corrente continua, quali circuiti elettronici e drives per azionamenti elettrici, comporta la generazione di armoniche di corrente che si riversano in rete, con il conseguente inquinamento e la distorsione delle forme d’onda su altri carichi allacciati. Pertanto, l’uso di filtri per armoniche sia passivi che attivi contribuisce a migliorare la power-quality complessiva della rete, effettuando anche il rifasamento alla frequenza di rete se tali filtri sono opportunamente dimensionati.
Il presente quaderno tecnico intende analizzare tali problematiche senza trattarne approfonditamente i dettagli tecnici, bensì, partendo dalla definizione di rifasamento, dall’analisi dei vantaggi tecnico-economici e descrivendo le forme ed i metodi di rifasamento, vuole condurre alla scelta appropriata dei dispositivi per il comando delle batterie di condensatori e di filtraggio delle armoniche.
Difatti, dopo una prima parte descrittiva, vengono fornite le offerte di ABB in termini di dispositivi per il rifasamento, intesi non solo come condensatori appropriati, ma anche come quei dispositivi atti a effettuare l’inserzione e la protezione delle batterie di condensatori stesse. Inoltre vengono fornite soluzioni per il filtraggio, sia in modo passivo che attivo, delle armoniche di corrente prodotte da carichi non lineari distorcenti.
A compendio del quaderno tecnico, sono altresì presenti sei appendici nelle quali vengono fornite:
- tabelle rapide per la scelta e coordinamento di interruttori e contattori per la manovra e la protezione di batterie di condensatori di una determinata potenza;
- indicazioni su come varia la potenza reattiva prodotta al variare della tensione di alimentazione e le considerazioni da effettuare al fine di non immettere potenza reattiva in rete;
- considerazioni sul rifasamento e filtraggio in regime deformato, per evidenziare come il rifasamento canonico porti di per sé ad una riduzione del valore delle armoniche presenti in rete;
- descrizioni degli andamenti di tensione e corrente durante l’inserzione e la scarica delle batterie di condensatori;
- considerazioni sul rifasamento in un impianto fotovoltaico;
- osservazioni sul contributo delle armoniche nella valutazione della corrente nel conduttore di neutro nei sistemi trifase
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