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Analisi Reti Elettriche di Potenza

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Studi sulle reti elettriche

Per la verifica, la pianificazione, e la gestione ottimale degli impianti

Un classico dell'offerta WEMES Consulting: da più di vent'anni possiamo vantare di aver risolto i problemi delle principali aziende che operano in Italia e all'estero, soprattutto nel campo siderurgico, ma anche negli impianti per la produzione di energia, come nelle medie e piccole realtà industriali.  

Verificare il rifasamento dei filtri, la potenza attiva e reattiva, l'alta tensione, l'emissione di armoniche, la variazione e la distorsione armonica di tensione, sono solo alcuni dei servizi che offriamo e che mirano ad aumentare l'efficienza di un impianto, per migliorare il rapporto, a volte molto complesso,

con il fornitore di energia riducendo quello che è uno dei costi principali per un'azienda. 

 

Esempio dell'esecuzione di uno studio su una rete elettrica di cogenerazione in MT e BT interconnessa con la rete AT 400kV.

 

Descrizione del lavoro

Dagli schemi unifilari si evince che la rete oggetto dello studio è composta (tra parentesi i valori comprensivi delle espansioni future) da:

 

·      n° 2 (3)            generatori MT a 33 kV da 30 e 100 MVA con relativi trasformatori step-up con rapporto di trasformazione regolabile a prese, percorsi in cavo, per un totale di 6 (9) nodi elettrici;

·      n° 1                 quadro/sbarra principale AT a 400 kV composto di 1 (2) nodi elettrici;

·      n° 1 (2)            trasformatori AT/MT da 150 MVA con rapporto di trasformazione regolabile a prese, percorsi in cavo, per un totale di 6 (9) nodi elettrici;

·      n° 1                 quadro principale MT a 33kV composto da 1 (2) nodi elettrici;

·      n° 5 (7)            quadri secondari MT a 33kV composti ciascuno di 1 solo nodo elettrico principale o da 2 per il quadro QSG, per un totale di 6 (8) nodi elettrici, con relativi cavi di collegamento al quadro principale BT; per il “Quadro Teleriscaldmento” non è disponibile al momento alcun dettaglio;

·      n° 62 (84)        feeder MT, più altri eventuali relativi al “Quadro Teleriscaldamento”, con relativi cavi ed estremi terminali, alimentanti carichi di vario tipo, tra cui sono per ora individuabili:

·      n° 26 (36)        carichi rotanti (motori)

 

Si tratta quindi in totale di circa 82 (114) nodi elettrici integrali, esclusi altri eventuali nodi nel “Quadro Teleriscaldamento”; probabilmente è possibile ridurre il numero di nodi rendendo equivalenti alcuni carichi secondari in BT.

 

Descrizione grafica della rete elettrica AT-MT-BT di un impianto siderurgico

 

#

Descrizione attività,

Note

1

Disegno dello schema unifilare della rete con il programma (circa 80 nodi, 2 generatori, 3 trasformatori con relativi cavi, cavi tra i QP e gli MCC e/o i quadri secondari, cavi feeder, carichi PQ, motori).

Attività necessaria per il successivo inserimento dei dati e per la visualizzazione dei risultati

2

Primo dimensionamento dei cavi in base ai valori dei carichi (circa 110-120 cavi MT), con la considerazione del derating di portata dovuto alle condizioni di posa e alla vicinanza

Il primo dimensionamento verrà sottoposto a calcolo di verifica ed eventuale modifica in base agli esiti di LF e CC

3

Inserimento dati per i calcoli statici: caratteristiche allacciamento alla rete in MT (tensione di esercizio, potenza di CC), tensioni nominali dei nodi, parametri dei trasformatori, parametri dei cavi, reattanze dei generatori, carichi PQ, assorbimento motori e loro contributo al CC.

E’ una delle fasi più laboriose e che richiede maggiore attenzione

4

Calcolo di LF per un numero prefissato di configurazioni, per esempio 1 a minimo carico (verifica eventuali sovratensioni) e 2 a massimo carico (esempio notte/giorno con diverse tensioni ); per ogni caso preparazione dei risultati in forma grafica e tabulare (con evidenziazione degli aspetti rilevanti) da allegare al rapporto finale.

Per ogni configurazione aggiuntiva e che non comporti modifiche rilevanti della rete,  comprensiva di preparazione dei risultati in forma grafica e tabulare

5

Calcolo di CC trifase e monofase per per un numero prefissato di configurazioni, per esempio 1 minima assoluta (1 solo generatore, nessun carico rotante) e 3 massime; per ogni caso preparazione dei risultati in forma grafica e tabulare (con evidenziazione degli aspetti rilevanti) da allegare al rapporto finale.

Il calcolo è eseguito a Norma IEC909 o con il metodo completo. Per ogni configurazione aggiuntiva e che non comporti modifiche rilevanti della rete, di preparazione dei risultati in forma grafica e tabulare

6

Verifica del dimensionamento dei cavi ed eventuale correzione di cavi inadeguati; in tal caso, rifacimento dei punti 4 (LF) e 5 (CC) fino alla scelta definitiva.

 

7

Coordinamento, selettività e setting delle protezioni.

La taratura delle protezioni dei generatori potrebbe richiedere l’esito delle simulazioni di stabilità transitoria

 

Le seguenti attività possono essere eseguite solo a condizione che siano state eseguite anche le precedenti voci 1-6.

#

Descrizione attività,

Note

8

Inserimento dati aggiuntivi per i transitori elettromeccanici, esclusi i regolatori di tensione e di velocità/potenza dei generatori.

Vanno inseriti i parametri dinamici dei generatori e dei motori.

9

Inserimento dei regolatori di tensione e di velocità/potenza dei generatori, secondo modelli standard presenti nelle librerie.

Nel caso si tratti di regolatori particolari (non IEEE standard né reperibili nelle librerie) il costo di questa voce è da concordare. 

10

Esecuzione di casi di stabilità transitoria (guasti sulle sbarre principali e sul montante di macchina con ricerca del tempo critico e verifica delle protezioni, avviamento motori, richiusura in controfase, etc.) con produzione degli oscillogrammi, evidenziazione degli aspetti più significativi, etc.

I  casi sono da concordare. 

11

Inserimento dati aggiuntivi per i transitori elettromagnetici.

Caratteristiche di saturazione delle correnti di eccitazione dei trasformatori

12

Esecuzione di casi di transitori elettromagnetici (inrush trasformatori, dimensionamento e verifica degli scaricatori).

I  casi sono da concordare. 

 

 

 

 

#

Descrizione attività

Note

 

1

Disegno dello schema unifilare della rete (3 stalli AT, cabine MT trasformatori con relativi cavi, cavi tra i Quadri Principali e gli MCC e/o i quadri secondari, carichi PQ, motori DC).

Attività necessaria per il successivo inserimento dei dati e per la visualizzazione dei risultati

 

2

Inserimento dati per i calcoli statici: caratteristiche allacciamento in AT (tensione di esercizio, potenza di Cortocircuito), tensioni nominali dei nodi, parametri dei trasformatori, reattanze dei forni, carichi PQ, assorbimento motori e loro contributo al CC.

E’ una delle fasi più laboriose e che richiede maggiore attenzione

 

 

Definizione rete

Dipendente dalle dimensioni della rete, in questo caso

 

 

LF

HF

CALCOLI STATICI

Strettamente dipendenti dalle dimensioni della rete e dai casi da analizzare

 

3

Calcolo di Load Flow  per configurazioni, per esempio 1 a minimo carico (verifica eventuali sovratensioni) e 2 a massimo carico (esempio notte/giorno con diverse tensioni); per ogni caso preparazione dei risultati in forma grafica e tabulare (con evidenziazione degli aspetti rilevanti) da allegare al rapporto finale.

Per ogni configurazione aggiuntiva e che non comporti modifiche rilevanti della rete, comprensiva di preparazione dei risultati in forma grafica e tabulare

 

4

Calcolo di Harmonic Flow  per configurazioni, per esempio 1 a minimo carico (verifica di eventuali risonanze sulle tre sbarre principali con rifasamento più la rete) e 2 a massimo carico (esempio notte/giorno con diverse tensioni); per ogni caso preparazione dei risultati in forma grafica per le armoniche principali (con evidenziazione degli aspetti rilevanti) da allegare al rapporto finale.

Per ogni configurazione aggiuntiva e che non comporti modifiche rilevanti della rete, è comprensiva di preparazione dei risultati in forma grafica e tabulare

 

5

Calcolo di Cortocircuito trifase, bifase, bifase a terra e monofase a terra  per configurazioni, congiuntore aperto e chiuso (1 sola linea AT, tutti i carichi rotanti); per ogni caso preparazione dei risultati in forma grafica e tabulare (con evidenziazione degli aspetti rilevanti) da allegare al rapporto finale.

Il calcolo è eseguito a Norma IEC909 o con il metodo completo.

Per ogni configurazione aggiuntiva e che non comporti modifiche rilevanti della rete, è comprensiva di preparazione dei risultati in forma grafica e tabulare

 

 

Totale calcoli statici

Per questi calcoli sono necessari i punti 1 e 2

 

 

 

CC

CALCOLI TRANSITORI

El.Meccanici + El.Magnetici

 

6

Inserimento dati aggiuntivi per i transitori elettromeccanici, escluso il regolatore di tensione e di velocità/potenza del generatore.

Inserimento dei parametri dinamici del generatore. Vanno inseriti i parametri dinamici dei motori.

 

7

Inserimento dei regolatori di tensione e di velocità/potenza/coppia dei motori, secondo modelli standard presenti nelle librerie.

Nel caso si tratti di un regolatore particolare (non IEEE standard né reperibile nelle nostre librerie) il calcolo è aggiuntivo

 

8

Esecuzione casi di stabilità transitoria elettromeccanica.

Cortocircuito monofase di un forno, avviamento forno, con stampa degli oscillogrammi principali, evidenziazione degli aspetti più significativi, etc.

Per ogni caso aggiuntivo

 

9

Inserimento dati aggiuntivi (oltre a quelli già inseriti precedentemente per i casi Elettromeccanici) per i transitori elettromagnetici.

Caratteristiche di saturazione delle correnti di eccitazione del trasformatore, ecc.

 

10

Esecuzione di  casi di transitori elettromagnetici (inrush trasformatore forno, partenza motori, ecc.).

·        Partenza forno lato 21kV

·        Energizzazione del trasformatore forno lato 33kV

 

 

 

Calcoli E.mecc+E.mag

Per questi calcoli sono necessari i punti 1 e 2

 

 

 

CALCOLI PROTEZIONI

 

 

11

Definizione & Coordinamento, selettività e setting delle protezioni (dall’arrivo linea AT alla MT in sottostazione e linea forni dalla AT alla BT), con emissione della relativa scheda per la taratura.

La taratura delle protezioni dei forni potrebbe richiedere l’esito delle simulazioni di stabilità transitoria elettromeccanica per la partenza dei forni e funzionamento in varie condizioni di carico

 

 

 

CALCOLO CURVE DI LAVORO

Forni EAF+SR ed LF con FC

 

12

Calcolo ed analisi delle curve di lavoro del forno EAF con reattore (dall’arrivo linea AT alla MT in sottostazione e linea forni dalla AT alla BT), con emissione del grafico e della relativa tabella con le variabili necessarie al funzionamento dei forni e per la taratura del regolatore elettrodi

EAF+SR con LF in lavoro

21 TAP per 6 correnti DC

Tabella per regolatore

LF con e senza EAF in fusione

21 TAP

Tabelle per regolatore

 

 

Transitori elettromagnetici per le sovratensioni nei Filtri RC sugli interruttori sottovuoto

 

 

Opzioni

 

O1

Verifica del dimensionamento dei cavi in base ai valori dei carichi con la considerazione del derating di portata dovuto alle condizioni di posa ed alla vicinanza

Il primo dimensionamento verrà sottoposto a calcolo di verifica ed eventuale modifica in base agli esiti di LF, HF e CC

 

 

Reti elettriche (Flussi di carico, Correnti di Corto Circuito, Flussi Armonici, Stabilità del sistema)

 

       

Flussi di carico per l’ottimizzazione della gestione d’impianto        Flussi armonici e risonanze sul rifasamento

 

  

Stabilità dei generatori in caso di cortocircuito                                        Verifica dei parametri elettro-meccanici

 

   

Taratura computerizzata dei relè di protezione                                    Variazione di tensione dovuta ai cortocircuiti

 

 

Responsabile del coordinamento per l'Ingegneria: WEMES Consulting

Dr. in Physics Alberto Fragiacomo (Engineering Coordination Manager)

Via Rossini 31/A, I-30171 Mestre-Venezia (VE), ITALY;  Winter Local Time: GMT+1
Tel. :                                      Fax to email: +39 02 30132890
Mob.:  +39 347 2618940  ;   Email: wemes@wemes.it 
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Update the: 25 settembre 2013