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Sistemi distributivi in CC nelle smart grid: gestione del neutro, criteri di protezione delle reti attive in CC e delle persone dai guasti

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Sistemi distributivi in CC nelle smart grid: gestione del neutro, criteri di protezione delle reti attive in CC e delle persone dai guasti

Il documento descrive l’attività di ricerca svolta allo scopo di analizzare le problematiche di guasto di una rete di distribuzione in Corrente Continua, considerando diversi criteri di gestione dello “stato del neutro”. Le analisi condotte attraverso ambiente di simulazione, riportate nel documento, hanno permesso di verificare i criteri di protezione per le persone e le apparecchiature contro i guasti e di verificare l’impatto determinato dai diversi metodi digestione del neutro.

La corrente continua trova da anni importanti sbocchi applicativi nella trasmissione di energia elettrica su lunghe distanze e in attraversamenti marini o nel campo della trazione elettrica. L’avvento della generazione distribuita da fonti rinnovabili e/o fossili e dei sistemi di accumulo, che di fatto funzionano in continua o che necessitano di uno stadio intermedio in continua, e la sempre maggiore diffusione di carichi elettrici di nuova generazione, che adottano componenti elettronici, può dare un grosso impulso allo sviluppo di reti in CC interfacciate con le reti in AC. La diffusione di questa tipologia di rete di distribuzione è legata, oltre che alla disponibilità di apparecchiature elettriche operanti in continua, anche al raggiungimento di elevati livelli di sicurezza, così come avviene per le reti in AC. Un aspetto di rilevante importanza che non sembra avere finora trovato i dovuti approfondimenti è quello riguardante lo studio del comportamento del sistema di distribuzione in CC in presenza di guasti ed in particolare di guasti verso terra. Per tale motivo merita ulteriori approfondimenti l’esame del comportamento del sistema di distribuzione in CC in relazione al cosiddetto “stato del neutro” al fine di progettare un’efficace sistema di protezioni per l’impianto e per le persone dai contatti indiretti. In queste tipologie di impianti, lo stato del neutro può essere esercito secondo molteplici configurazioni relative alle diverse modalità di collegamento verso terra delle parti attive dei due sistemi in CC e in CA e così pure delle diverse modalità di collegamento tra il sistema in CA e quello in CC. Il presente documento si prefigge lo scopo di verificare le problematiche di guasto verso terra, analizzando diversi schemi di gestione dello “stato del neutro”, al fine di individuare i metodi più efficaci per gestire le condizioni di guasto. Al fine di poter studiare un sistema che sia rappresentativo dipossibili scenari reali, si è ipotizzata una rete CC generica con presenza di elementi di accumulo in potenza ed in energia, di generatori distribuiti alimentati da fonti rinnovabili, di carichi variabili con diversi profili di potenza e con diverse esigenze di qualità dell’alimentazione. A partire dalla definizione di rete CC generica, sono state effettuate diverse analisi in ambiente di simulazione Matlab-Simulink attraverso il toolbox SimPowerSystem al fine di verificare le possibiliconseguenze di un guasto verso terra. In particolare sono stati analizzati i seguenti schemi: 1) Impianto in CC isolato da terra e centro stella del lato AC connesso francamente a terra; 2) Impianto in CC connesso a terra attraverso impedenza e centro stella del lato AC connesso francamente a terra. Lo studio ha permesso di analizzare i diversi metodi di gestione delle parti attive della sezione in continua rispetto a terra e ha inoltre consentito di valutare nelle diverse condizioni l’effetto di un eventuale guasto verso terra di uno dei due poli. Sono emerse differenze nel comportamento della rete in CC in funzione del punto di connessione a terra durante il funzionamento in assenza di guasto. Inoltre, durante i guasti le tensioni applicate a ciascun componente sono differenti in funzione del punto di connessione a terra, a parità di correnti circolanti nel convertitore di interfaccia. La connessione a terra della rete in CC deve essere valutata in funzione dell’applicazione e tale scelta è inoltre dettata da aspetti economici e di progettazione elettrica.

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