L’obbiettivo del presente lavoro è stato quello di verificare la capacità di un VSC-HVDC opportunamente sottodimensionato rispetto alla potenza nominale del collegamento LCC-HVDC nel sostenere la riaccensione di una rete in stato di blackout.
In seguito alla simulazione svolta si può affermare che il convertitore, dimensionato per una potenza apparente di 84 MVA, è stato in grado di provvedere alla ripresa in servizio della rete, senza superare i limiti imposti dalla propria capability.
Le criticità che hanno messo maggiormente alla prova il convertitore sono di seguito elencate:
1) Energizzazione a vuoto della linea lunga AC collegante il convertitore VSC alla centrale elettrica, con conseguente sovratensione a fondo linea. Ne consegue la possibilità di fallimento della riaccensione in seguito all’intervento delle protezioni di sovratensione. In questo frangente il valore istantaneo di tensione a fondo linea ha raggiunto i 900 kV per poi smorzarsi fino a valori nominali di tensione in pochi cicli di sinusoide (10 ms). Quanto esposto riguarda l’energizzazione a vuoto di una qualsiasi linea in alta tensione, non è perciò strettamente correlato al metodo usato per la messa in servizio della rete, né alle caratteristiche della fonte energetica utilizzata (VSC).
2) Inserzione a gradino dei carichi zavorra. Il problema, derivante dalla notevole potenza richiesta, è aggravato dall’impossibilità di conoscere con precisione il valore reale del carico inserito in rete. Il problema del cold load accentua ulteriormente la variabilità del carico. Il convertitore ha saputo reagire in maniera pronta al gradino di carico, data la possibilità di posizionamento istantaneo del vettore della tensione, permettendo una rapida regolazione di frequenza. Il picco minimo di frequenza raggiunta è stato di 49,55 Hz pari ad una deviazione dello 0,9 % rispetto al valore nominale.
3) Avviamento degli ausiliari di centrale, in particolar modo della pompa acqua alimento del gruppo termoelettrico che nella maggioranza dei casi è un asincrono ad inserzione diretta. La fase di spunto (resa più gravosa dai lunghi tempi necessari all’avviamento) ha richiesto un notevole impegno da parte del convertitore. Il VSC nonostante l’elevato grado di sfruttamento risultante dal
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punto precedente è riuscito a sostenere la fase di spunto fornendo la necessaria potenza reattiva.
4) L’inserzione dei carichi a gradino a seguito della manovra di parallelo con il generatore. In questa delicata fase è necessario che il generatore segua la rampa di presa di carico impostata senza uscire dai limiti di stabilità di caldaia. Per fare questo è stato necessario, da parte del convertitore, attuare un controllo della frequenza accurato e molto rapido al fine di far intervenire il meno possibile il regolatore primario della macchina sincrona. Nella fattispecie la variazione di potenza richiesta dal regolatore primario al generatore è risultata essere 6,9 MW che corrispondono, rispetto alla potenza meccanica del gruppo, ad una variazione del 2,16 %.
Il convertitore si è quindi rivelato in grado di regolare in maniera rapida sia il modulo della tensione che la frequenza in ciascuna delle condizioni sopra riportate, variando in maniera appropriata la potenza attiva e reattiva erogata.
Date le potenze in gioco ridotte rispetto a quella nominale dell’HVDC non è stato necessario attuare da parte del convertitore LCC all’altro capo del collegamento nessun intervento di regolazione, è stato quindi appropriato l’utilizzo di un ponte a diodi per la simulazione del convertitore in sostituzione di un modello a SCR con logica di controllo. Ulteriori sviluppi del presente lavoro possono riguardare l’utilizzo del convertitore VSC per la riattivazione del convertitore LCC di stazione durante il blackout e permettere il funzionamento in parallelo dei due. Questo comporterebbe la possibilità di sfruttare la piena potenza del collegamento HVDC per velocizzare la ripresa in servizio della rete, con il VSC utilizzabile per i servizi ausiliari di rete, fino alla completa ripresa delle funzioni del sistema elettrico di zona.
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