Relè sganciatori e funzioni ANSI, verifiche TA/TO e celle MT
La progettazione elettrica in ambito industriale o della distribuzione di potenze rilevanti, presenta sicuramente elementi di maggior complessità rispetto alla distribuzione civile.
Tra questi si possono sicuramente annoverare gli sganciatori associati alle protezioni, i trasformatori di corrente che li pilotano e in generale la gestione della catena di celle di media tensione nei power center.
Il software di calcolo elettrico Ampère Professional 2021, approfondisce la gestione dei dispositivi di protezione dotati di relè sganciatori, estendendo le classi di funzione svolti da questi ultimi secondo la classificazione ANSI/IEEE C37.2, permettendo l’impostazione dei parametri elettrici delle funzioni previste da queste classificazioni.
Oltre a questo, è stata ulteriormente potenziata la verifica dei TA / TO / TV, trasformatori di misura e protezione che vanno a pilotare i relè sganciatori.
In tal senso sono analizzati ora anche gli elementi non induttivi, ossia i TA o TV elettronici; inoltre sono state estese le verifiche di saturazione anche ai TA di misura secondo lo standard IEC.
Infine, e non da ultimo, è stata riorganizzata la gestione delle celle di MT, per ottenere una rappresentazione, sia in magliatura sia negli schemi unifilari, conforme ai dettami consolidati per questo tipo di situazioni.
Electro Graphics ha dato quindi una notevole stimolo allo sviluppo della linea di calcolo Ampère, estendendo e integrando le verifiche sui dispositivi tipici delle reti in MT, sempre più presenti nella progettazione dei sistemi di distribuzione dell’energia.
Relè sganciatori con funzioni secondo ANSI/IEEE C37.2
I dispositivi elettrici in media tensione di tipo Relè sganciatore, propongono ora la gestione di Ulteriori funzioni ANSI.
Tali relè, utilizzati nei punti più importanti di un impianto elettrico, come i power center, le unità di generazione, i trasformatori, nelle sottostazioni, etc., possiedono controlli/funzionalità per proteggere e controllare la rete.
Possiamo trovare controlli per la tensione, la frequenza, la potenza, il sincronismo dei motori e altro, denominati da una codifica comune che prende origine dal documento ANSI/IEEE C37.2.
A oggi, le ulteriori funzionalità associabili a uno sganciatore di una utenza in media tensione, hanno uno scopo descrittivo, comunque utili per completare le informazioni e le funzioni di cui la protezione è responsabile. Tali caratteristiche saranno riportate nelle stampe relative alle protezioni, e in particolare nella stampa Tarature, importante per la regolazione finale delle protezioni.
Modalità di inserimento
Dalla finestra di editazione dati di una utenza, portarsi nel pannello Protezione di una utenza in media tensione. Nel riquadro Tipologia sarà presente la riga Ulteriori funzioni ANSI, con il relativo comando di scelta. Inizialmente, con la protezione priva di codici materiali, il comando richiama una finestra che presenta la lista delle funzionalità ANSI gestite da Ampère. Perciò, è possibile assegnare quelle che si ritengono ‘necessarie’ all'utenza, e che funzioneranno da filtro nella ricerca del Relè sganciatore della protezione nell'archivio Dispositivi.
A questo punto, dopo aver inserito l’interruttore, eseguire il comando per l’inserimento del relè sganciatore. La finestra Dispositivi si predisporrà con i filtri di ricerca già impostati, e tra questi anche la lista delle funzionalità selezionate.
La figura mostra il risultato di una ricerca effettuata, per la quale un relè sganciatore risponde ai requisiti richiesti: selezionandolo tramite un doppio click del mouse, esso è assegnato alla protezione dell’utenza.
Se la protezione è assegnata da archivio Dispositivi, e quindi le funzionalità ANSI sono proprie del relè scelto, sarà possibile modificarne le tarature e l’eventuale attivazione / disattivazione solo dalla finestra Taratura. Per ogni funzionalità è possibile impostare i valori dei parametri, normalmente entro i limiti proposti.
Nota. Le modifiche alle funzionalità 67N sono ammesse anche dal comando dedicato Protezione 67N, già presente da tempo in Ampère.
Magliatura
Le utenze che possiedono Ulteriori funzionalità ANSI hanno una rappresentazione dedicata in Magliatura, dove è messa in evidenza la lista delle funzioni attive, senza di quelle eventualmente disabilitate. Tale rappresentazione è attiva se è attivata la proprietà Protezioni in media con notazione ANSI nella scheda Modalità operative della finestra Proprietà.
Stampe
La stampa Tarature è adibita a fornire il maggior numero di informazioni relative all'installazione e alla messa in funzione delle protezioni. Con i dati delle funzioni ANSI, essa è il riferimento del responsabile di impianto che tara le protezioni come riportato nel documento. Data la mole di informazioni, possono essere necessarie due pagine per una utenza con ulteriori funzioni ANSI abilitate.
Archivio dispositivi
Le funzioni ANSI sono impostate nella finestra di editazione dati delle protezioni, parimenti alle altre informazioni relative al relè. A questo livello le finestre di editazione permettono l’inserimento completo dei dati: tarature, limiti inferiori e superiori e l'escludibilità. La struttura della finestra di editazione è simile a quella di Taratura.
Verifiche su TA / TO di misura e TA di protezione
Trasformatori di corrente e di tensione elettronici
L’inserimento di TA o TV elettronici in Ampère, già presente nella versione 2020 attraverso la definizione di TA o TV di tipo Non-induttivo, è stato corredato con la possibilità di editare, o inserire da archivio, TA elettronici aventi segnale d’uscita in [mV].
Gli LPCT (low power current transformer) o sensori di corrente sono caratterizzati dall'assenza di saturazione e dalla capacità di garantire la propria precisione all'interno di un ampia estensione di correnti primarie. Le verifiche di linearità e di saturazione non sono applicabili a questa tipologia di TA. Nella finestra di dialogo Proprietà TA sono stati aggiunti i campi di corrente nominale primari estesa e corrente nominale primaria minima utili a descriverne le caratteristiche. Possono inoltre avere un uscita in [A] o in [mV]. Per questo tipo di TA (non-induttivi) non è specificata una prestazione nominale e non ha quindi senso alcuno definire l'entità del carico applicato.
Verifiche su TA di protezione secondo standard IEC
Sono state estese le verifiche di saturazione anche ai TA di misura. Contrariamente a quanto avviene per i TA di protezione, la saturazione del nucleo del trasformatore di misura è auspicata in caso di correnti elevate; in tal modo si assicura l'integrità della strumentazione collegata a secondario. Rimane invece immutata la verifica del carico effettivo (Carico effettivo < Prestazione nominale).
È stato introdotto nel tool di analisi delle verifiche sui TA la scheda Misura, volta a mettere in evidenza i parametri caratterizzanti l'avvolgimento di misura. La finalità di questo avvolgimento è quella di raggiungere la saturazione per correnti inferiori a quelle che determinerebbero la rottura o il danneggiamento del carico ad esso collegato (20*In).
La strumentazione collegata a secondario tipicamente è in grado di sopportare correnti pari a 20 * In. Tuttavia, attraverso la finestra Proprietà, è possibile modificare il valore di questa costante moltiplicativa settando il campo Grado di sopportazione strumenti di misura, presente nella finestra di dialogo Norma di riferimento. La figura seguente illustra quanto appena descritto.
Nota. In Ampère è possibile definire TA che presentano fino a tre avvolgimenti distinti. Ciò comporta nei casi più complessi di dover analizzare un TA con un avvolgimento di misura e due avvolgimenti di protezione o più raramente un TA con un avvolgimento di protezione e due avvolgimenti di misura.
In definitiva, estendendo lo studio anche alla caratteristica di protezione, il problema che si presenta è quello di rappresentare le caratteristiche di misura e protezione del TA sotto esame nel tool di analisi verifiche TA tenendo conto che una finalità di queste due (misura o protezione) può venire espressa da più di un avvolgimento.
La scelta che si fa è quella di considerare l'avvolgimento meno performante; ciò si traduce in due linee guida:
• TA con almeno due avvolgimenti di protezione è preso in esame l'avvolgimento di protezione che mostra un fattore limite effettivo minore a parità di carico applicato.
• TA con almeno due avvolgimenti di misura è preso in esame l'avvolgimento di misura che mostra un fattore limite effettivo maggiore a parità di carico applicato.
Disattivazione verifiche sui TA di un’utenza
Nel pannello TA TV presente nella scheda Protezione è stato aggiunta una casella di spunta per disabilitare le verifiche sui TA assegnati all’utenza. Infatti, presa in considerazione l'attitudine delle moderne protezioni digitali di garantire lo scatto anche in presenza di misure deformate per effetto della saturazione magnetica dei TA, laddove ci sia la garanzia da parte del costruttore dell’affidabilità dell’accoppiamento TA/protezione, è possibile inibire le verifiche sopra descritte ponendo la spunta sulla casella sopraccitata ed evidenziata nella immagine a seguire.
Generazione di schema unifilare con celle MT/AT
Le celle MT/AT sono quadri metallici contenenti i dispositivi tipici di sezionamento e protezione degli impianti in media tensione. Essi possiedono delle configurazioni molto standard ed in numero limitato, con alcune particolarità proprie dell’esercizio in media tensione. Per questi motivi, Ampère instrada/filtra tali protezioni per agevolare il loro inserimento e fornire una rappresentazione grafica dedicata. Quindi, utenze di distribuzione in media/alta tensione possiedono una caratteristica in più, potendo essere definite come Quadro generico o Cella MT/AT.
Scegliendo Cella MT/AT, la lista del Tipo protezioni viene filtrata come la figura seguente.
La scelta Cella MT/AT influenza anche la modalità di scelta delle protezioni: gli interruttori con relè possono essere inseriti solamente con i comandi Inserisci interruttore e Relè sganciatore. Inoltre, gli IMS (interruttori di manovra sezionatore) si suppone che siano a tre stati, ed in tal modo sono rappresentati in Magliatura e nello Schema unifilare. Scegliendo in archivio il Relè da associare ad un interruttore, il software non impone un filtro agli sganci richiesti (50, 51, 51N, 67N), ed in base alla scelta effettuata, esso associa automaticamente la corretta tipologia di protezione all'utenza.
La figura seguente dà un esempio di quanto finora descritto. La freccia rossa indica il simbolo associato all'interruttore di manovra sezionatore a tre stati, e la sua posizione ad inizio cella.
Inoltre, si disegna il solo interruttore, senza il riquadro con le caratteristiche di sgancio, informazione demandata ai nuovi riquadri contenenti le tipologie di apertura ANSI rappresentate a fianco delle utenze assieme ad un simbolo di relè.
La tracciatura dello schema unifilare tramite il comando File>Stampa>Stampa Schema utenze è stata aggiornata con i simboli relativi alle celle di media tensione. Pertanto la rappresentazione è arricchita della simbologia propria dei sezionatori di manovra e della simbologia degli sganciatori, congiuntamente ad un cartiglio dedicato alle utenze in media tensione.
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