Curva capability P/Q da modello costruttore e curva capability V/Q

Il software Ampère serie 2025 permette di inserire le curve di capability, che descrivono il reale comportamento dei generatori, inverter e sistemi di accumulo; i costruttori possono fornire famiglie di curve P/Q che riportano i valori di potenza reattiva Q in funzione delle potenze attive P, perché ogni curva può dipendere e/o dalla tensione di rete e/o dalla temperatura ambiente.

Ogni curva possiede una anagrafica e una serie di punti, ricavati dalla curva originale presa dal catalogo costruttore; i valori delle potenze possono essere forniti in valore assoluto, o in valore relativo p.u. rispetto ad una potenza nominale.

La versione Ampère Evolution calcola anche la curva di capability V/Q, che fornisce la variazione in termini relativi (V/Vnom) della tensione nel punto di consegna (fornitura) al variare della potenza reattiva.

Pertanto indica quanto la produzione di energia influisce sul livello di tensione della rete a cui l’impianto è collegato, principalmente lungo i punti di lavoro a massima potenza attiva erogata.

Il grafico fornisce anche le eventuali intersezioni con i limiti Q/Pmax a -35% e a +30% per impianti fotovoltaici secondo allegato A.68 di Terna, altrimenti +20% per impianti eolici (allegato A.17).

I software di progettazione elettrica di Electro Graphics, forniscono soluzioni affidabili ed efficaci alle problematiche degli impianti di generazione da fonti FER distribuite e producono documentazione chiara ed esaustiva per l’allaccio degli impianti alla rete di trasmissione nazionale.

Archivio curve P/Q di capability secondo modello del costruttore

Curve P/Q di capability secondo modello del costruttore, con curve per punti

I software della linea Ampère, permettono di inserire le curve di capability effettive, che descrivono il reale comportamento dei generatori, inverter e sistemi di accumulo, nella sezione Curve di capability del database Dispositivi.

I costruttori delle macchine, possono fornire famiglie di punti di lavoro che riportano i valori di potenza reattiva Q in funzione delle potenze attive P, perché ogni curva può dipendere e/o dalla tensione di rete e/o dalla temperatura ambiente.

Ogni curva è definibile con una anagrafica e una serie di punti, ricavati dalla curva originale presa dal catalogo costruttore. I valori delle potenze possono essere forniti in valore assoluto, o in valore relativo p.u. rispetto ad una potenza nominale.

Inserimento della curva

A tale scopo, aprire l’archivio Dispositivi e selezionare Curve di capability.

Tramite il comando Inserisce si attiva la finestra di editazione con i dati di costruttore, serie e sigla dell’apparecchiatura (generatore, convertitore o accumulo); l’archivio definisce come Identificatore univoco dell’apparecchiatura la combinazione Costruttore + Serie + Sigla.

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Per inserire una curva, premere il pulsante Edita, che richiama l’interfaccia per inserire i punti delle curve. La tabella superiore contiene l'elenco delle curve per livello di tensione e temperatura. Si dovranno aggiungere tutti i livelli di tensione e temperatura necessari per descrivere tutte le curve fornite dal costruttore.

Nell’esempio riportato in figura sono necessari tre livelli, di cui due si sovrappongono, perché la curva rossa è associata ai livelli di tensione 1.0 e 1.1 p.u.

Inserire il livello di tensione 1.0, e successivamente si aggiungerà il livello 1.1, per sfruttare la proprietà del software di duplicare i punti selezionati quando si crea un nuovo livello. Questo è un caso particolare da sfruttare, perché i due livelli sono coincidenti.

La tabella inferiore contiene i punti della curva selezionata, i quali possono essere inseriti manualmente o tramite una procedura guidata, come spiegato di seguito.

La finestra permette di selezionare l'unità di misura dei punti [kW-kVAR, p.u.]; per l’esempio considerato, scegliere [kW-kVAR], e impostare a 60 kW la potenza nominale presente nel riquadro Caratteristiche.

Il software gestisce internamente i punti in modalità relativa, ossia come p.u., tramite la conversione data da:

p.u = kW / Potenza.

Attenzione. Attualmente il software non sviluppa analisi di capability con livelli di tensione di fornitura diversi da 1.0 p.u.

La funzione sarà implementata in futuro, nel frattempo è bene inserire i dati completi in archivio; la temperatura ambiente, invece, è utilizzata nella scelta della curva.

Procedura guidata Curva di capability per punti

1. copiare negli appunti l’immagine della curva da archiviare ed eseguire il comando Incolla immagine della curva tramite il pulsante Incolla immagine. E’ possibile caricare una immagine da file tramite il comando Apri immagine. In caso di errore utilizzare il comando Rimuovi immagine per ricominciare;

2. Taratura grafico: seguire le istruzioni a video;

3. selezionare il punto di origine del grafico;

4. regolare l'asse X, inserire la misura;

5. regolare l'asse Y, inserire la misura. In questo caso, sapendo il valore dal grafico, è possibile editarlo per inserire il valore esatto;

6. Acquisisci curva: selezionare i punti sul grafico. Procedendo in modo orario o antiorario, scegliere i punti lungo la linea rossa. Man mano che si procede, il software indica l’area coperta dai punti che vengono aggiunti in lista. Il software chiude sempre i punti estremi, quindi non occorre che l’ultimo punto sia sovrapposto al primo. Suggeriamo di partire da (0, +Q) e proseguire in senso antiorario fino a (0, -Q).

7. Termina operazione. Chiude le operazioni e i dati vengono memorizzati. Volendo è sempre possibile eseguire delle modifiche mirate editando i valori direttamente nella lista dei punti.

Aggiungere il livello di tensione 1.1 p.u. partendo dal set di punti a 1.0 p.u., il software propone una nuova tabella duplicando i punti di partenza, funzione da sfruttare considerando l’esempio proposto.

Aggiungere il livello di tensione 0.9 p.u. partendo da set di punti con 1.0 p.u., il software duplica i punti, ma va dato il comando Acquisisci per ripartire, ed ottenere una situazione simile alla figura che segue.

Completare con il comando Chiudi per tornare alla finestra di anagrafica della curva. Confermare con OK per inserire la curva nell’archivio Dispositivi.

Ora la curva di capability appena inserita in archivio può essere associata al corrispondente inverter, entrando nella finestra di editazione dati e nella sua scheda Capability.

Scegliere Tipo curva Curva fornita dal costruttore e con il comando Inserisci selezionare la curva

appena compilata come a figura che segue.

Associazione curve P/Q per punti agli elementi di rete

Il software permette di associare curve di capability che descrivono il reale comportamento della macchina selezionata (generatori, inverter, sistemi di accumulo). I costruttori possono fornire famiglie di punti che riportano i valori di potenza reattiva Q in funzione delle potenze attive P.

Si intende famiglie di punti perché una macchina può avere prestazioni diverse in funzione della tensione nominale della rete e in funzione della temperatura ambiente.

Quindi ad ogni macchina possono essere associate più curve, ed il software sceglie quella che risponde alla tensione di lavoro ed alla temperatura ambiente selezionata.

Dalla lista Tipo curva, scegliere Curva fornita dal costruttore.

Premere il pulsante [...] e accedere direttamente all’archivio Curve di capability di Dispositivi, dal quale è possibile scegliere una curva salvata e associarla alla macchina.

Con il comando Modifica è possibile accedere alle informazioni delle curva, come rappresentato nella prossima figura. Nell’esempio si presenta una Curva semicircolare limitata, definita con dati espressi in p.u., con tensione nominale di riferimento unitaria e temperatura ambiente di 30°C.

Normalmente non occorre assegnare direttamente la Curva del costruttore, ma assegnare da archivio Dispositivi l’inverter, il generatore o il sistema di accumulo, i quali a loro volta possono far riferimento alla curva di capability del relativo costruttore.

Scegliendo il dispositivo, l’utenza eredita in automatico anche la curva di capability, utilizzando le informazioni ‘esatte’ del costruttore per eseguire lo studio di producibilità da consegnare all’ente di fornitura elettrica.

Generazione della curva di capability V/Q dell’impianto

Ampère Evolution calcola anche la Curva di capability V/Q, che fornisce la variazione in termini relativi (V/Vnom) della tensione nel punto di consegna (fornitura) al variare della potenza reattiva.

Tale curva indica quanto la produzione di energia influisce sul livello di tensione della rete a cui l’impianto è collegato, principalmente lungo i punti di lavoro a massima potenza attiva erogata.

Gli allegati A.17 e A.68 di Terna, per le curve V/Q riportano:

La curva di capability V/Q alla massima potenza Pnd richiesta (senza elementi di compensazione capacitivi opzionali) è rappresentata in figura con bordo rosso.

Il software Ampère recepisce l’indicazione per la compensazione capacitiva verificando, prima di iniziare il calcolo, che sia deselezionata l’opzione Considera Banchi di Condensatori, invitando l’operatore a deselezionare l’opzione.

Per quanto riguarda la massima potenza Pnd, si considera una fascia del 5% di potenza attiva nell’intorno della massima potenza erogata, entro i cui valori si calcolano le variazioni di tensione nel punto di fornitura, considerando le impedenze dirette massime lato fornitura moltiplicate per le correnti di impiego Ib immesse in rete, applicando il metodo di caduta di tensione utilizzato per le utenze trifasi 3F.

Dal grafico si evince l’andamento tipico della tensione, che aumenta all’aumentare della potenza capacitiva Q erogata. La curva riportata in blu deve rimanere entro il 5%, e comunque entro il riquadro con bordo rosso.

Impianti di produzione da fonti rinnovabili hanno il problema del cosiddetto innalzamento delle tensioni a vuoto. Di notte, senza produzione, la tensione delle linee e in fornitura si alzano a causa delle correnti capacitive comunque assorbite dalle linee, che si comportano da condensatori.

Nella figura successiva sono riportati i valori di tensione nominale relativa V/Vnom al variare della potenza reattiva Q. Come già indicato precedentemente, con Pnd si intende la massima potenza attiva Pnd erogata, con una fascia del 5%. Ogni punto del grafico ha come coordinata in ascissa il rapporto Q/P, dove appunto P varia nell’intorno di Pnd.

Il grafico fornisce anche le eventuali intersezioni con i limiti Q/Pmax a -35% e a +30% per impianti fotovoltaici (allegato A.68), altrimenti +20% per impianti eolici (allegato A.17).

La piccola croce nera indica la tensione al punto di lavoro dell’impianto, ossia nello stato della magliatura nominale con cui si è calcolata la rete e si è fatto accesso alla finestra Fornitura, e avente potenza attiva e reattiva come riportato nei dati in alto a sinistra del report.

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