Come Rilevare e Prevenire l'Isolamento nelle Sistemi Fotovoltaici a Rete

Oliver Watts

Campo: Ispezione e prova

China

Definizione dell'Effetto Isolamento

Quando l'energia elettrica della rete di distribuzione viene interrotta a causa di guasti, errori operativi o interruzioni programmate per manutenzione, i sistemi di generazione energetica rinnovabile distribuita possono continuare a funzionare e fornire energia alle carichi locali, formando un "isolato" autosufficiente al di fuori del controllo della società di gestione della rete.

Pericoli Causati dall'Effetto Isolamento

Perdita del Controllo della Tensione e della Frequenza: L'azienda elettrica non può regolare la tensione e la frequenza all'interno della sezione isolata. Se questi parametri si discostano oltre i limiti consentiti, le apparecchiature connesse potrebbero subire danni.
Rischio di Sovraccarico: Se la richiesta di carico supera la capacità nominale dell'inverter, la sorgente di alimentazione potrebbe sovraccaricarsi e subire danni termici o guasti.
Danni da Ricomposizione Automatica: La ricomposizione automatica degli interruttori su una sezione isolata può causare immediatamente un nuovo scatto e potenzialmente danneggiare gli inverter o altre apparecchiature.
Rischio per la Sicurezza del Personale: Le linee collegate all'inverter rimangono sotto tensione durante le interruzioni, ponendo rischi di elettroscossi gravi per le squadre di manutenzione e compromettendo la sicurezza complessiva della rete.

Metodi di Rilevamento dell'Effetto Isolamento

Vengono utilizzati diversi metodi principali per rilevare l'isolamento:

Rilevamento dello Sfasamento di Frequenza: In una microrete isolata, la frequenza del sistema tende a deviare dal valore nominale della rete principale. Il monitoraggio delle variazioni di frequenza aiuta a identificare le condizioni di isolamento. Questo può essere implementato utilizzando dispositivi dedicati per il monitoraggio della frequenza o sistemi SCADA.
Rilevamento della Variazione della Potenza Reattiva: Senza accesso al supporto di potenza reattiva della rete principale, la relazione tra la potenza reattiva prodotta dal generatore e le variazioni del carico diventa distintiva in modalità isolata. Il monitoraggio della potenza reattiva o del fattore di potenza consente il rilevamento dell'isolamento.
Rilevamento di Anomalie di Tensione: Le fluttuazioni di tensione in una microrete isolata spesso differiscono significativamente da quelle della rete principale. Il rilevamento di tali anomalie tramite dispositivi di monitoraggio della tensione può segnalare l'isolamento.
Analisi della Correlazione Frequenza-Tensione: La relazione dinamica tra frequenza e tensione in un sistema isolato può differire da quella in modalità connessa alla rete. L'analisi di questa correlazione aiuta a distinguere gli eventi di isolamento.
Rilevamento del Flusso di Potenza Inverso: Durante l'isolamento, i generatori distribuiti possono inviare potenza verso una linea che dovrebbe essere senza energia. Il monitoraggio della direzione del flusso di potenza utilizzando analizzatori di potenza o relè di protezione può indicare l'isolamento.

Nota: A seconda della configurazione specifica della microrete e del contesto operativo, un singolo metodo potrebbe non essere sufficiente. Spesso, viene impiegata una combinazione di tecniche di rilevamento passive e attive. Inoltre, la selezione, la taratura e la manutenzione corretta dei dispositivi di monitoraggio sono essenziali per garantire un rilevamento affidabile e accurato.

Strategie di Prevenzione e Mitigazione dell'Effetto Isolamento

Per prevenire o mitigare efficacemente l'isolamento, vengono comunemente adottate le seguenti misure:

Monitoraggio e Controllo Centralizzato: Implementare un sistema centralizzato per monitorare continuamente lo stato di interconnessione e i parametri operativi sia della microrete che della rete principale. Nel caso di rilevamento dell'isolamento, il sistema dovrebbe disconnettere automaticamente la sezione isolata.
Logica di Coordinamento Antisolamento Affidabile: Utilizzare una logica di commutazione robusta che assicuri la riconnessione alla rete principale solo dopo aver confermato condizioni stabili, prevenendo ricomposizioni insicure.
Dispositivi di Protezione Intelligenti: Distribuire relè di protezione intelligenti capaci di monitorare in tempo reale la tensione, la frequenza e altri parametri critici. Questi dispositivi possono disconnettere autonomamente gli inverter o i circuiti quando viene rilevato l'isolamento.
Controller Logici Programmabili (PLC): Utilizzare PLC o controller avanzati per automatizzare le procedure di disconnessione e riconnessione in base a regole di sicurezza predefinite e condizioni di rete.
Gestione Intelligente del Carico: Integrare sistemi di controllo intelligente del carico per bilanciare dinamicamente o ridurre i carichi durante l'operazione isolata, prevenendo sovraccarichi e migliorando la stabilità del sistema.
Test di Conformità e Sorveglianza Regolamentare: Aderire agli standard pertinenti (ad esempio, IEEE 1547, IEC 62109) e condurre test di conformità regolari per garantire che le funzioni antisolamento soddisfino i requisiti di sicurezza e prestazioni, minimizzando così i rischi per la rete e gli utenti finali.

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