Questa è una domanda che si fanno in molti e la risposta è piuttosto semplice: che tu gestisca una linea di produzione automatizzata, un data center o una centrale fotovoltaica, questi cinque indicatori fondamentali-armoniche, sfarfallio, squilibrio, abbassamento e frequenza-devono essere monitorati. Funzionano come un controllo sanitario completo, misurando le reali condizioni della rete elettrica da diverse dimensioni. Di seguito analizzeremo questi concetti uno per uno, utilizzando i casi che abbiamo gestito.
Le armoniche sono essenzialmente distorsioni ad alta-frequenza sovrapposte alla tensione e alla corrente sinusoidali standard. Maggiore è il numero di carichi non lineari presenti in una fabbrica, come inverter, alimentatori a commutazione e sistemi UPS di grande capacità, più sporca diventa la forma d'onda. Per quelli di noi che lavorano su soluzioni di protezione relè, i problemi causati dalle armoniche non si limitano al surriscaldamento della linea neutra o alla durata ridotta di trasformatori e condensatori; più seriamente, possono interferire gravemente con le decisioni in materia di protezione. Le terze armoniche che fluiscono attraverso la linea neutra spesso causano errori di intervento dei relè di sovracorrente a sequenza zero, disconnettendo i circuiti di produzione che non dovrebbero intervenire. Pertanto, i nostri terminali di protezione digitale calcolano la distorsione armonica totale in tempo reale, separando i componenti armonici dalle correnti di guasto per evitare falsi interventi e aiutare a individuare la fonte delle armoniche.
Il termine "sfarfallio" può sembrare poco familiare, ma il fenomeno è certamente familiare-le luci tremolano in modo irregolare, causando affaticamento degli occhi dopo un'esposizione prolungata. Lo sfarfallio riflette fluttuazioni rapide e ripetitive nell'ampiezza della tensione, spesso causate da carichi d'urto come forni elettrici ad arco o grandi saldatrici a punti che assorbono ripetutamente energia dalla rete di distribuzione. Negli ambienti di lavorazione meccanica di precisione, confezionamento di semiconduttori e imaging medicale, queste fluttuazioni di tensione a livello di millisecondi- possono distruggere interi lotti di prodotti. Abbiamo integrato nei nostri relè di tensione una valutazione dello sfarfallio a breve-tempo basata sugli standard IEC. Una volta che il valore accumulato si avvicina al limite, avvisa il personale di manutenzione prima che si verifichi un incidente relativo alla qualità, fornendo un approccio proattivo di gran lunga superiore alla risoluzione dei problemi post-incidente.
Lo squilibrio è spesso un killer sottovalutato e ad azione lenta-. Un sistema trifase ideale ha ampiezze uguali e una differenza di fase di 120-gradi. Tuttavia, in realtà, numerosi carichi monofase-, connessioni obsolete e guasti ai fusibili monofase-interrompono questo equilibrio. Lo squilibrio genera un campo magnetico a sequenza-inversa all'interno del motore, inducendo il doppio della corrente a-frequenza di potenza, causando un surriscaldamento localizzato del rotore-un surriscaldamento che la protezione da sovraccarico convenzionale non è in grado di rilevare. Abbiamo riscontrato numerosi casi di motori della sala pompe che si bruciavano ripetutamente, la causa principale era costantemente uno squilibrio di tensione trifase superiore al 3%. Pertanto, nei nostri dispositivi di protezione integrati, abbiamo incorporato la corrente di sequenza negativa-come elemento di protezione separato per affrontare in modo specifico questo tipo di "corrente nascosta", risolvendo molti guasti inspiegabili del motore sul posto.
I buchi di tensione sono ancora più problematici per le fabbriche delle interruzioni di corrente prolungate. I fulmini, il contatto dei rami degli alberi con le linee aeree, i cortocircuiti nelle officine adiacenti e persino l'avviamento diretto di motori di grandi dimensioni possono causare una caduta di tensione al di sotto del 10% del valore nominale entro mezzo ciclo, per una durata di solo decine o centinaia di millisecondi. Sfortunatamente, la protezione da sottotensione di PLC, contattori e convertitori di frequenza scatta in questo istante, spegnendo l'intera linea di produzione, ma nella registrazione dei guasti non è possibile trovare alcuna corrente di cortocircuito-. Il nostro dispositivo di monitoraggio della tensione integra i criteri della curva di tolleranza dell'abbassamento, distinguendo chiaramente tra guasti permanenti che richiedono un intervento immediato e disturbi temporanei che possono essere "trattenuti", riducendo così in modo significativo i tempi di fermo della produzione non necessari.
La frequenza, d’altro canto, riflette costantemente l’equilibrio dinamico tra produzione e consumo di energia. Nei sistemi a 50 Hz o 60 Hz, anche una deviazione di 0,5 Hz indica uno stress della rete- potenzialmente un grosso generatore che scatta o una grave carenza di energia all'interno di una rete in isola. Piccole deviazioni prolungate possono causare la deriva della velocità del motore sincrono e l'affaticamento delle pale della turbina a causa della risonanza. Per la protezione dei relè, i relè di frequenza vengono comunemente utilizzati per il rilevamento in isola di fonti di alimentazione distribuite e come ultima linea di difesa contro la riduzione del carico a bassa-frequenza. In un precedente progetto di aggiornamento della microrete dell’isola, il regolatore di un generatore diesel ha oscillato improvvisamente, fluttuando rapidamente tra 49,2 e 50,4 Hz. Solo rilevando il tasso anomalo di variazione della frequenza siamo stati in grado di implementare in tempo una strategia di adattamento del carico, evitando un blackout sull’intera isola.
Questi cinque indicatori non sono mai isolati; il deterioramento di un’area spesso innesca una reazione a catena. Integriamo l'analisi armonica, la valutazione dello sfarfallio, i criteri di squilibrio, la registrazione del abbassamento e la protezione della frequenza su un'unica piattaforma di protezione relè. Il nostro obiettivo è fornire giudizi attuabili piuttosto che gestire una moltitudine di allarmi sparsi. Se si sta configurando uno schema di protezione per il sito, fornire dettagli sui tipi di carico tipici e sull'architettura di alimentazione in modo da poter trovare insieme le impostazioni dei parametri e le combinazioni di protezione più adatte.
