Il meccanismo di influenza delle armoniche sulle caratteristiche di funzionamento dei dispositivi di protezione differenziale è molto complesso. In circostanze diverse, anche i fattori che determinano l'affidabilità del funzionamento delle correnti armoniche sui dispositivi di protezione differenziale sono diversi. Questo articolo discute principalmente l'influenza delle forme d'onda armoniche sull'affidabilità dei dispositivi di protezione differenziale. Non consideriamo gli effetti della saturazione magnetica e dell'isteresi, supponendo che la forma d'onda della corrente di dispersione sul lato primario possa essere trasmessa accuratamente al lato secondario, e analizziamo l'impatto delle armoniche di ordine basso e alto sui dispositivi di protezione differenziale.
L'impatto delle armoniche sui dispositivi di protezione contro le dispersioni a terra
Sia le armoniche di basso ordine che quelle di alto ordine influiscono sul funzionamento affidabile dei dispositivi di protezione differenziale, ma i fattori principali che le influenzano sono diversi. L'influenza delle armoniche di basso ordine include due aspetti: l'ampiezza delle armoniche e la fase delle armoniche. Le variazioni di fase e ampiezza delle armoniche causeranno un'evidente distorsione della forma d'onda della corrente di dispersione, modificheranno il fattore di ampiezza della forma d'onda della corrente di dispersione e causeranno errori o fluttuazioni di protezione. Sebbene le armoniche di alto ordine cambino rapidamente, la forma d'onda cambia periodicamente 49 volte in un ciclo di frequenza industriale e il fattore di fase ha un impatto limitato sul valore di intervento del dispositivo di protezione differenziale. Tuttavia, analogamente alle armoniche di basso ordine, anche la sua ampiezza influirà sulla protezione.
Anche l'influenza delle armoniche sui diversi tipi di dispositivi di protezione differenziale (elettronici, elettromagnetici) è diversa. I dispositivi di protezione differenziale elettronici possono ridurre efficacemente l'impatto delle armoniche sulla sensibilità dei dispositivi di protezione contro le correnti di dispersione, grazie agli elementi filtranti presenti nei componenti elettronici che filtrano le armoniche sul lato secondario del trasformatore di corrente di dispersione e quindi applicano il segnale di corrente di dispersione elaborato al relè. Pertanto, sono più affidabili dei dispositivi elettromagnetici quando utilizzati.
Contromisure per l'impatto delle armoniche sui dispositivi di protezione differenziale
In questo articolo vengono proposte alcune misure pratiche per ridurre l'impatto delle correnti armoniche nella rete elettrica sull'affidabilità di funzionamento dei dispositivi di protezione differenziale e migliorarne l'affidabilità.
• L'interferenza armonica generata dai motori monofase durante l'avviamento e il funzionamento, inclusa l'ampiezza e la durata delle armoniche, è correlata all'angolo di fase iniziale della tensione ai terminali dei motori monofase, alla distanza tra i motori monofase e le scatole di distribuzione a bassa tensione e al numero di motori monofase collegati a una determinata fase. Per eliminare o ridurre il malfunzionamento dei dispositivi di protezione dovuto all'interferenza armonica, è possibile adottare i seguenti metodi:
Distribuire il carico del motore monofase il più uniformemente possibile sulle tre fasi ed evitare un eccessivo contenuto armonico in qualsiasi circuito di fase. Aumentare opportunamente la corrente residua nominale di funzionamento del protettore, il che può ridurre notevolmente il malfunzionamento del protettore causato da interferenze armoniche durante l'avviamento del motore monofase.
• Per quanto riguarda l'impatto delle armoniche generate dalle apparecchiature a frequenza variabile utilizzate nelle reti elettriche rurali a bassa tensione sui dispositivi di protezione differenziale, è possibile aumentare il valore di impostazione della corrente di intervento e il tempo di intervento del dispositivo di protezione differenziale totale per sopprimere le interferenze causate dalle armoniche generate dalle apparecchiature a frequenza variabile. Regolando il tempo di intervento e il valore di impostazione della corrente di intervento del dispositivo di protezione differenziale totale pulsato e utilizzando la protezione coordinata della protezione totale e della protezione finale, è possibile evitare efficacemente l'intervento del dispositivo di protezione dovuto a un'azione di salto.
• Oltre ai metodi sopra indicati, la riduzione del contenuto armonico nella corrente di linea mediante la governance armonica può anche ridurre l'impatto delle armoniche nella rete elettrica sui dispositivi di protezione da dispersione a terra.
Per i dispositivi di protezione differenziale elettromagnetica installati nelle reti rurali, poiché non dispongono di elementi filtranti elettronici, l'impatto delle armoniche sull'affidabilità della protezione è relativamente elevato. Pertanto, è consigliabile aggiungere dispositivi di filtro all'uscita della protezione per ridurre la corrente armonica che fluisce nel dispositivo di protezione differenziale.
Nelle aree in cui si prevede di installare dispositivi di protezione differenziale nelle reti rurali, si raccomanda di aumentare l'uso di dispositivi elettronici di protezione differenziale e di sfruttare i loro elementi filtranti interni per ridurre l'impatto delle armoniche sulla protezione.
Data di pubblicazione: 06-05-2025