Perdita del coordinamento tra le protezion

In riferimento a quanto descritto nella sezione introduttiva del capitolo, si prende in considerazione l’impatto che la generazione distribuita ha sul coordinamento recloser/fusibile e fusibile/fusibile.

A. _{Perdita coordinamento recloser/fusibile.}

A seguito della connessione di generatori distribuiti cambiano i valori della corrente massima e minima di guasto nel feeder; per ogni guasto al carico, dunque, il fusibile vede una corrente più elevata del recloser. Inoltre i guasti temporanei, i quali occorrono più frequentemente nei feeder secondari, devono essere discriminati dalla caratteristica rapida del recloser, ma questo può non avvenire qualora il generatore sia installato al termine del feeder. In tal caso può accadere che il guasto temporaneo venga eliminato dal fusibile laterale, trasformandosi in guasto permanente. Si parla di fenomeno di “fuse blowing” il quale impatta negativamente sull’affidabilità del sistema.

Per comprendere il comportamento del sistema si prenda in considerazione la fig. 2.5, nella quale si assume il funzionamento di un solo generatore distribuito per volta [29].

31 Si prendono in considerazione dunque quattro casi, a seconda del generatore in funzione e della posizione del guasto, riportati in tabella 2.1. Qui, Ire If indicano rispettivamente la corrente di guasto

viste dal recloser e dal fusibile, mente Is e Idg indicano la corrente di guasto dalla sottostazione e dal

generatore.

Nel caso 1, la corrente di guasto vista dal recloser è pari a quella derivante dalla sottostazione, mentre la corrente di guasto vista dal fusibile è uguale alla somma della corrente della sottostazione e di quella del generatore. Quindi il problema del “fuse blowing” si verifica ogni qual volta che sia il generatore che il guasto si trovino oltre il recloser [30].

Nel caso 2 il generatore ed il guasto sono rispettivamente a valle ed a monte del recloser, il quale è attraversato da corrente in direzione opposta. Quindi stavolta è il fusibile a dover operare per primo. Tuttavia è possibile che intervenga la caratteristica rapida del recloser causando l’interruzione dei circuiti a valle dello stesso; in tal caso comunque l’alimentazione verrà ripristinata automaticamente dopo pochi cicli a seguito dell’eliminazione del guasto ad opera del fusibile, dando luogo cioè ad un interruzione trascurabile [30].

Caso Generatore Posizione guasto Descrizione 1 DG1 Guasto 1 Ir = Is e If= Is+ Idg 2 DG1 Guasto 2 Ir = Idg e If = Is + Idg

3 DG2 Guasto 1 Ir = If = Is+ Idg

4 DG2 Guasto 2 No Ir e If= Is+ Idg

Tabella 2.1: Descrizione della corrente di guasto vista dal recloser e dal fusibile Figura2.5: Esempio di sistema radiale con generazione distribuita

32 Nel caso 3, la stessa corrente attraversa sia il recloser che il fusibile, mantenendo apparentemente inalterata la coordinazione. Ad ogni modo, il contributo del generatore alla corrente di guasto comporta un aumento della corrente massima; in base alla taglia del generatore stesso è dunque necessario rivedere il range di coordinamento, pena l’inefficienza delle protezioni [30].

Nel caso 4, la corrente di guasto dalla sottostazione e dal generatore interessano direttamente il fusibile, per cui il recloser non rileva niente.

B. Perdita coordinamento fusibile/fusibile.

Le figure 2.6 e 2.7 mostrano come viene solitamente ottenuta la coordinazione tra fusibili nelle reti radiali con generazione distribuita.

Figura 2.6: Disposizione fusibili in rete radiale

33 Per ogni guasto nel feeder secondario, il fusibile1 deve operare prima che si danneggi il fusibile2: ciò avviene se la curva di funzionamento del primo (Fuse1 TC, fig. 2.7) sta sotto la curva di pre-arco del secondo (Fuse2 MM, fig.2.7), mantenendo un certo margine per ogni guasto sul feeder secondario. Riferendosi sempre alla fig. 2.7, questo significa che il coordinamento tra i due fusibili è garantito per ogni valore di corrente di guasto del feeder secondario compreso tra Ifmax e Ifmin [31].

La fig. 2.8 mostra una tipica rete di distribuzione con più fusibili: in assenza di generazione distribuita, le coppie di fusibili F1-F2, F2-F3, F3-F4, F5-F6 sono tra loro coordinate come precedentemente descritto.

Dopo la connessione dei generatori DG1, DG2 e DG3 si riscontrano i seguenti cambiamenti [31]:

1. Il minimo ed il massimo della corrente di guasto nella sezione HI incrementeranno per via della connessione di generazione a monte; F5 ed F6 non saranno comunque soggetti a correnti in direzioni opposte.

2. Per guasti nella sezione CD, F3 ed F4 saranno attraversati da corrente diretta a valle, mentre per guasti nella sezione AB la corrente si dirige a monte. L’intensità della corrente di guasto vista dai fusibili sarà la stessa sia per guasti nella sezione AB che in quella CD. La coppia di fusibili F1 ed F2 sarà soggetta alla medesima situazione per guasti a monte o a valle.

3. Per guasti nella sezione DE, la corrente di guasto (diretta a valle) vista da F2 sarà maggiore di quella vista da F3, mentre per guasti nella sezione BC la situazione si inverte (corrente diretta a monte).

Nel punto (1), la coordinazione tra fusibili non è influenzata dall’incremento della corrente di guasto, in quanto quest’ultima non inverte il proprio flusso rispetto all’assenza di generazione distribuita. Ciò che cambia è esclusivamente il range di coordinazione a seguito della variazione del minimo e

34 massimo valore della corrente di guasto stessa. Qualora poi l’incremento dovesse esser tale da eccedere l’estensione delle curve dei fusibili, allora ovviamente si avrebbe la perdita del coordinamento.

Nel punto (2) appare evidente il conflitto, in quanto viene meno la capacità del sistema di protezione di isolare esclusivamente la parte del sistema soggetta a guasto. Infatti, secondo tale principio, F3 dovrebbe intervenire prima di F4 per guasti nella sezione CD, mentre l’ordine di intervento dei fusibili dovrebbe invertirsi per guasti nella sezione AB. Poiché entrambe i fusibili sono soggetti alla medesima corrente, sia per guasti a monte che a valle, la condizione di intervento descritta non potrà essere rispettata. Le stesse osservazioni si possono ripetere per la coppia di fusibili F1-F2 in relazione ai guasti nelle sezioni EF e CD.

Nel caso (3) è presente un certo margine. La fig. 2.9 mostra le caratteristiche di F2 ed F3 senza considerare la generazione distribuita.

Per un guasto a valle, la corrente (IF2)che attraversa il fusibile F2 risulta maggiore di quella che

interessa F3 (IF3), di una quantità dipendente dal tipo e dalla taglia del generatore DG2. Fintanto che

IF2 > IF3 si mantiene dunque la coordinazione, in quanto F2 interviene sempre prima che F3 si

danneggi. Per guasti a monte è invece IF3 ad essere maggiore di IF2; se la differenza tra le correnti

risulta maggiore del margine mostrato in fig. 2.9, allora stavolta è F3 ad interviene prima che F2 si danneggi e quindi a mantenere la coordinazione. Se invece la differenza è minore del margine, allora la coordinazione tra fusibili viene compromessa.

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