Power quality

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Misura la qualità dell’Energia

La condizione qualitativa dell’energia elettrica che ritroviamo nella nostra rete di utilizzatori viene definita “Qualità dell’Energia” oppure “Power Quality”. Il controllo della qualità dell’energia elettrica (Audit di Power Quality) è un’attività tecnologica orientata alla verifica della qualità dell’alimentazione elettrica di un impianto di distribuzione in bassa tensione, secondo quanto definito nella CEI EN 50160.

// COSA FACCIAMO

L’audit di Power Quality

Tale valutazione di qualità si realizza grazie all’utilizzo di analizzatori di rete, con applicazione della competenza del tecnico che lo utilizza. Si tratta di strumenti specifici per rilevare valori di corrente, tensione o potenza, registrare altri parametri e/o informazioni che servono al rilevamento di disturbi elettrici e alla scoperta delle cause di eventuali guasti e deterioramenti ricorrenti.

Le misurazioni rilevate vengono analizzate dai tecnici specialisti per avviare una diagnosi delle eventuali anomalie riscontrabili, per suggerire le soluzioni di miglioramento più opportune, al fine di raggiungere ottimi livelli di continuità dell’alimentazione elettrica, ovvero disservizio ridotto ai minimi termini, e di qualità della tensione, in termini di frequenza, valore efficace e forma d’onda.

Viene definito il contesto della qualità dell’energia elettrica a disposizione – secondo CEI EN 50160 e CEI EN 61000-4-30 – andando a misurare lo stato delle correnti e delle tensioni armoniche presenti in rete.

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// Punti chiave

Rilevamento e analisi di:

Cali e buchi di tensione, straordinari o ripetuti
Riduzione ordinaria o anomala del fattore di potenza
Sbilanciamento del carico tra le fasi, casuale o anomalo
Distorsioni armoniche in tensione ed in corrente
Picchi di corrente e/o di tensione, ordinari e/o anomali
Variazioni della tensione neutro-terra

Vantaggi

// Il nostro servizio

Cosa possiamo fare
come MisuraLab

Quando nell’impianto elettrico utilizzatore sono presenti fenomeni che immettono segnali distorti, MISURA LAB è in grado di assistere il cliente in tutti gli aspetti connessi, al fine di ridurre oppure eliminare le manifestazioni di scarsa qualità dell’energia secondo CEI EN 50160.

Possiamo attiavre ispezioni mirate per analizzare la qualità dell’energia elettrica e valutare, nel caso in cui emergano anomalie, le soluzioni specifiche più adatte a garantire la migliore affidabilità funzionale dell’impianto elettrico.

Inoltre tra i nostri servizi di test abbiamo quelli per la qualità di rete elettrica nei laboratori: tramite l’impiego di strumentazione dedicata possiamo analizzare la qualità di rete, conformemente alle procedure IEC-IECEE CTL-OP 110, allo scopo di verificare che le fonti di alimentazione del laboratorio soddisfino i requisiti obbligatori di qualità.

Siamo in grado di effettuare anche la misura del consumo di energia in bassa potenza per apparecchi elettrici ed elettronici per uso domestico e per ufficio, secondo la norma CEI EN 50564.

Siamo disponibili per le verifiche tecniche ispettive e la redazione di perizie, anche per uso legale (in Consulenze Tecniche di Parte – CTP).

Perché siamo operativi in Emilia Romagna, Friuli, Lazio, Lombardia, Liguria, Marche, Piemonte, Toscana, Trentino, Umbria, Veneto.

Le attività presso la sede del Cliente sono comunque eseguite in tutta Italia.

Cosa determina la presenza di una scarsa Power Quality?

La cattiva qualità dell’energia è causata principalmente da apparecchiature elettroniche oppure da carichi non lineari connessi alla rete elettrica, come alimentatori switching, inverter, lampade a scarica, impianti fotovoltaici, azionamenti di potenza, macchine di saldatura.
Questi utilizzatori elettrici creano disturbi in rete che degenerano la forma d’onda teoricamente sinusoidale della alimentazione.

Come si manifestano i difetti di qualità dell’alimentazione?

Principalmente abbiamo microinterruzioni o buchi di tensione, sovratensioni e sovracorrenti impulsive, armoniche, generazione di energia reattiva, flicker, squilibri di corrente e tensione e altro meno ricorrente.

Continuità della tensione

Un’alimentazione si considera interrotta quando la condizione della tensione ai terminali di fornitura è inferiore al 10% della tensione nominale. In base alla durata, si classificano tre tipi d'interruzione:

lunghe: di durata superiore ai 3 minuti, sono causate da guasti permanenti e da interventi di manutenzione che richiedano il distacco della rete o del tratto di competenza; in quest'ultimo caso, gli utenti vengono avvisati in anticipo;
brevi: durano meno di 3 minuti e sono causate in genere da un guasto transitorio;
microinterruzioni: inferiori a 0,5 secondi, sono causate dall'intervento dell'interruttore in testa alla linea di alimentazione che opera una rapida procedura di apertura/richiusura. Tali microinterruzioni sono in genere della durata compresa tra i 200 e i 500 millisecondi, e in ogni caso risultano nocive per i sistemi elettronici presenti ormai nella maggior parte delle utenze diffuse negli impianti utilizzatori.

Fluttuazioni e Flicker

Sono variazioni rapide e ripetitive dell'ampiezza della tensione: nel caso di variazioni lente, la tensione devia per più del 10% rispetto al valore nominale per un tempo di almeno 10 secondi. Con il termine “flicker” si definisce la percezione visiva dello sfarfallio della luminosità prodotta da una sorgente luminosa (lampada) sensibile al fenomeno come lo erano le classiche tipologie ad incandescenza (o a fluorescenza), a causa della sensibilità dell’occhio umano alle variazioni di luminescenza in modo diverso a seconda della frequenza. Lo sfarfallio è provocato da variazioni di tensione che presentano frequenze modulate, mentre il disturbo è percepito dall'occhio umano come variazione del flusso luminoso della lampada. Queste variazioni più o meno lente della tensione sono da attribuire a carichi particolari come forni, saldatrici ad arco, grossi motori elettrici gestiti da inverter. Gli effetti sono individuabili con facilità nei malfunzionamenti di apparecchiature come relè e teleruttori, o storicamente nelle variazioni di luminosità delle lampade a incandescenza.

Armoniche

Un segnale (in tensione o di corrente) si può scomporre nella componente fondamentale oltre al le sue armoniche di frequenza multipla. Tali armoniche definiscono una distorsione della forma d'onda ideale, e sono prodotte da carichi non lineari come i convertitori di potenza alternata/continua, da carichi inseriti da organi di manovra oppure commutati con dispositivi creati dall'elettronica di potenza. Possono causare malfunzionamenti e guasti, ma anche degrado termico e dielettrico a lungo termine di molti componenti non correttamente dimensionati per sopportare sollecitazioni extra da armoniche di rete.

Qualità della tensione

È proporzionata inversamente alla differenza tra forma d'onda reale a quella ideale. In pratica, tale caratteristica della tensione riguarda la presenza dei disturbi, ovvero eventi che modificano il regime ideale preesistente in rete. Si valutano la frequenza, l’ampiezza dell'onda fondamentale (nel suo valore efficace), il contenuto armonico (la forma d'onda), la correlazione di fase tra le varie tensioni del sistema polifase.

Variazioni della frequenza

Definiscono un problema di modesto impatto, perché, se sappiamo che all'utente deve esser garantita una determinata frequenza di rete elettrica (in Europa è 50 Hz), è anche vero che le grandi dimensioni della rete stessa offrono una regolazione intrinseca della frequenza. Le cause principali sono da ricondursi alla generazione dell'energia e alla rete di trasmissione e trasporto, dove un guasto, un distacco di un certo gruppo di generatori o la manovra di un carico elevato può comportare la modifica transitoria della frequenza della tensione di fornitura al carico.

Variazioni dell'ampiezza

Rappresenta una problematica legata al funzionamento normale della rete come fenomeno determinato da guasti oppure inserzioni di carichi elettrici di notevole entità. In questo ambito sono messe in risalto le principali cause che determinano il peggioramento della qualità della tensione.

Buchi di tensione

I guasti non permanenti che si estinguono in tempi brevi e tali da non comportare l'intervento delle protezioni, comportano rapide diminuzioni improvvise e transitorie della tensione di alimentazione ad un valore compreso tra il 90% e l'1% della tensione nominale. Una delle principali cause casuali di questo fenomeno è rappresentato dall'inserzione di carichi importanti in relazione al valore di potenza di cortocircuito della rete. Vi sono utenze che avvertono il buco di tensione con una sensibilità tale da compromettere il normale funzionamento, basti pensare a computer, sistemi di controllo, contattori, illuminazione a scarica, apparecchiature elettroniche varie.

Transitori e squilibrio di tensione

In un sistema trifase equilibrato, le tensioni di fase devono essere pressoché uguali. Per squilibrio o sbilanciamento si intende la misura della diversità delle tensioni di fase. Lo squilibrio di tensione è la misura delle differenze di tensione tra le fasi di un sistema trifase; ad esempio esso degrada le prestazioni e riduce la durata dei motori trifase. L'impatto dei transitori sui motori - e non solo - può essere grave. L'isolamento degli avvolgimenti del motore può cedere e dare luogo a un guasto precoce e dispendioso del motore e a fermi macchina non programmati. I disturbi transitori sono variazioni di tensione di brevissima durata che possono durare da qualche decina di nano a qualche millisecondo. Dal punto di vista della forma d’onda, possiamo suddividerli in due tipologie: impulsivi e oscillatori. I primi sono caratterizzati da una variazione unidirezionale, “a impulso”, i secondi da una variazione di tipo sinusoidale smorzata. Le tensioni transitorie, vale a dire i picchi o le interruzioni di tensione temporanei indesiderati in un circuito elettrico, possono provenire da un numero qualsiasi di sorgenti, all'interno o all'esterno di un impianto di distribuzione elettrica. L'attivazione o disattivazione di carichi adiacenti, come la funzionalità delle batterie di condensatori di correzione del fattore di potenza possono generare tensioni transitorie nei sistemi di distribuzione. Tali transitori, che variano in ampiezza e frequenza, possono ridurre o addirittura causare il cedimento dell'isolamento negli avvolgimenti dei motori, come difetti funzionali in circuiti elettronici di potenza. L'individuazione della sorgente di questi transitori può essere difficile a causa della frequenza (bassa) di tali episodi e per il fatto che i sintomi possono presentarsi in modi diversi. Vista la loro durata molto breve (alcuni microsecondi) è necessario utilizzare in campo uno strumento di misura con una opportuna velocità di campionamento. E’ difficile - ma non impossibile - intercettare questi fenomeni con campagne di misura temporanee: se ad esempio l’evento è causato dalla manovra in rete di un’apparecchiatura che viene operata in determinate circostanze ripetitive, allora si può catturare il transitorio con misure che possono durare alcune settimane, al fine di avere la possibilità di "fotografare" il caso che interessa.

// COME SIAMO ORGANIZZATI

La strumentazione

Analizzatore di potenza e di qualità dell’energia elettrica per impianti di distribuzione trifase e monofase: misura tutti i parametri di tensione, corrente e potenze utili alla diagnostica, cattura e registra simultaneamente tutti i parametri elettrici, transitori, allarmi e le forme d’onda.

Analizzatore di spettro trasportabile, con sonda differenziale per misure selettive di disturbi condotti nella rete di distribuzione elettrica trifase e monofase da 150 KHz a 80 MHz.

Oscilloscopio digitale portatile a quattro canali, con sonda flessibile di corrente e differenziale di tensione, idoneo per eseguire una rapida analisi della forma d’onda nel dominio sia del tempo che della frequenza.