Il caso che desideriamo presentare riguarda la compensazione dell’energia reattiva di un grande stabilimento, fabbricante cavi elettrici. L’istallazione elettrica è composta principalmente da n.2 trasformatori da 1250 KVA ciascuno, collegati permanentemente in parallelo, di un quadro di distribuzione nel quale sono distribuiti tutti i carichi (ognuno protetto da interruttore magnetotermico).
I tipi di carichi sono prevalentemente degli inverter che comandano motori di trafilatrici, di nuova e vecchia generazione, e altre macchine automatiche necessarie per la produzione di fili in rame e alluminio. L’obiettivo è di compensare l’energia reattiva con un rifasatore globale da installare a livello del quadro di distribuzione, per garantire un cosφ minimo di 0,95 sul contattore energetico generale, installato su lato Alta Tensione.
Per ottenere tale risultato è necessario innanzitutto compensare la corrente
magnetizzante a vuoto dei trasformatori. Per essere sicuri che sia ben compensata tutta l’energia reattiva dei carichi (considerando che è molto improbabile che i due trasformatori eroghino in modo equo la potenza richiesta) si sono installati due TA, uno a valle di ciascun interruttore automatico generale, e un TA sommatore 5+5/5 A che fornisce il segnale al rifasatore automatico. Lo schema di principio completo di rifasatori è riportato qui di seguito:
I due trasformatori da 1250 kVA non sono di tipo normalizzato, si tratta di un’installazione in un paese extra-europeo, e presentano una corrente magnetizzante a vuoto Iµ=2%, da qui la scelta di installare due apparecchiature di tipo fisso da 25 kvar ciascuna.
Per quanto riguarda il dimensionamento per l’apparecchiatura automatica, abbiamo eseguito una campagna di misure con un analizzatore di rete a livello dell’interruttore magnetotermico DISJ1.
Di seguito si riportano i grafici riguardanti i dati salienti, in assenza della compensazione, necessari per la scelta del rifasatore più idoneo.
Tensione Fase-Fase
| Nome | Data | Tempo | MED | MIN | MAX | Unità | Durata | Unità |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| U12 rms | 21/07/16 | 11.32.00.000 | 379,429 | 367,400 | 390,400 | V | 10:00,000 | (min : sec) |
| U23 rms | 21/07/16 | 11.32.00.000 | 374,124 | 358,800 | 385,100 | V | 10:00,000 | (min : sec) |
| U31 rms | 21/07/16 | 11.32.00.000 | 377,938 | 363,900 | 390,200 | V | 10:00,000 | (min : sec) |
Com’è possibile notare, all’attivarsi delle macchine di produzione la tensione cala, a causa di una forte domanda di corrente. Tale fatto è ancora più evidente se si analizza in contemporanea anche il grafico qui sotto riportato, della variazione della potenza totale richiesta.
Variazione della Potenza Attiva
| Nome | Data | Tempo | MED | MIN | MAX | Unità | Durata | Unità |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PT (W) | 21/07/16 | 11.32.00.000 | 544,976 | 425,528 | 637,237 | kW | 10:00,000 | (min : sec) |
THD% in tensione e in corrente
| Nome | Data | Tempo | MED | MIN | MAX | Unità | Durata | Unità |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A1 THDf | 21/07/16 | 11.32.00.000 | 11,450 | 9,800 | 13,500 | % f | 10:00,000 | (min : sec) |
| A2 THDf | 21/07/16 | 11.32.00.000 | 10,897 | 9,400 | 12,500 | % f | 10:00,000 | (min : sec) |
| A3 THDf | 21/07/16 | 11.32.00.000 | 11,190 | 9,500 | 13,100 | % f | 10:00,000 | (min : sec) |
| V1 THDf | 21/07/16 | 11.32.00.000 | 6,810 | 5,500 | 7,800 | % f | 10:00,000 | (min : sec) |
| V2 THDf | 21/07/16 | 11.32.00.000 | 4,923 | 3,900 | 5,800 | % f | 10:00,000 | (min : sec) |
| V3 THDf | 21/07/16 | 11.32.00.000 | 7,123 | 5,700 | 8,300 | % f | 10:00,000 | (min : sec) |
Andamento Tg φ
| Nome | Data | Tempo | MED | MIN | MAX | Unità | Durata | Unità |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tan φT | 21/07/16 | 11.32.00.000 | 1,329 | 1,150 | 1,448 | 10:00,000 | (min : sec) |
Sulla base di tali rilievi e in considerazione che è stata prevista un’estensione delle linee di produzione nei prossimi mesi, in comune accordo con il cliente, abbiamo consigliato l’installazione di un rifasatore automatico con induttanze di blocco rinforzate, serie AAR/D20 (capace di supportare sovraccarichi armonici in tensione THDVmax=20%), di potenza 1150 kvar. L’apparecchiatura è composta dai seguenti gradini fisici: 2×25+50+4×75+5×150 kVAr e è gestita da un regolatore COMAR, di nuovissima generazione,HPR12 con dodici relé di uscita.
Noi abbiamo impostato il regolatore per raggiungere un cosφ medio di 0,98 (Tgφ = 0,2). Sottoponiamo all’attenzione che, al fine di ottenere un cosφ così elevato, l’apparecchiatura è dotata di gradini di 25kVAr (circa il 2% della potenza totale de rifasatore), al fine di poter ottenere una compensazione fine della potenza reattiva istantanea.
Dopo l’installazione di tutti i rifasatori, sia fissi che automatici, abbiamo eseguito un’altra campagna di misura e i risultati ottenuti, come si può notare dai grafici, sono ottimi. Innanzitutto i trasformatori non sono più sovraccaricati (poiché è stata compensata pressoché tutta la corrente reattiva induttiva), infatti la tensione ora si attesta a 407V.
La serie dei rifasatori AAR/D20 è concepita principalmente per carichi particolarmente gravosi, tipici nelle seguenti applicazioni: trafilerie, fonderie, laminatoi, ecc.
Tensione Fase-Fase
| Nome | Data | Tempo | MED | MIN | MAX | Unità | Durata | Unità |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| U12 rms | 21/07/16 | 11.07.00.000 | 406,171 | 390,500 | 419,600 | V | 9:00,000 | (min : sec) |
| U12 rms | 21/07/16 | 11.07.00.000 | 407,437 | 393,600 | 413,800 | V | 9:00,000 | (min : sec) |
| U12 rms | 21/07/16 | 11.07.00.000 | 407,827 | 393,400 | 416,800 | V | 9:00,000 | (min : sec) |
Qui sotto riportiamo l’andamento del Tgφ, che risalta come l’apparecchiatura automatica AAR/D20 reagisce nel tempo al variare del carico.
Andamento Tg φ
| Nome | Data | Tempo | MED | MIN | MAX | Unità | Durata | Unità |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tan φT | 21/07/16 | 11.07.00.000 | 0,187 | 0,089 | 0,371 | 9:00,000 | (min : sec) |
