Per il calcolo del Cosphi dell’impianto è necessario essere in possesso dei dati relativi ai consumi di Energia Attiva (kWh) ed Energia Reattiva (kVArh), oppure di Potenza Attiva (kW) ed Apparente (kVA).
Tali valori sono reperibili nella fattura dell’energia elettrica oppure attraverso un’analisi di rete.
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Per la definizione della potenza reattiva necessaria di un Quadro automatico, è indispensabile disporre di:
• Potenza Attiva (kW)
• Cos φ iniziale (desumibile anche dall’Energia Attiva e Reattiva consumata, vedi sopra)
• Cos φ desiderato
Formula: Q = P * k
• Q: Potenza reattiva necessaria (kVAr)
• P: Potenza Attiva (kW)
• K: coefficiente Cos φ da tabella >> allegato 1
Esempio
Impianto con potenza attiva 650 kW e Cos φ iniziale di 0,75, da riportare a 0,95.
Potenza reattiva necessaria?
500 kW *0,553 (coefficiente K per Cosphi da 0.75 a 0.95)
= 276 kVAr
Si consiglia di sovradimensionare la potenza reattiva necessaria di un 15-20%, in modo da mantenere un Cos φ medio di 0,95 anche con variazioni di carico e/o futuri ampliamenti.
Rifasamento dei Trafo MT/bt
Ai fini economici, è opportuno compensare la potenza reattiva che il Trasformatore assorbe per la magnetizzazione del nucleo e per le reattanze degli avvolgimenti.
La scelta della potenza Reattiva può essere fatta in base alla tabella >> allegato 2
Rifasamento dei Motori Asincroni
La potenza reattiva necessaria al rifasamento dei Motori Asincroni viene scelta dalla tabella >> allegato 2
In tali situazioni, è sempre opportuno tenere conto della possibile autoeccitazione dei Condensatori, motivo per il quale si preferisce l’installazione di un Quadro Automatico anziché Fisso.
E’ sempre opportuno tenere conto del possibile funzionamento del Motore come Generatore autoeccitato, e ciò può comportare tensioni notevolmente superiori a quelle di rete.
La corrente del T.A. deve essere scelta in funzione della corrente circolante nell’impianto indipendentemente dalla potenza in kVAr del rifasamento e dalla potenza disponibile. Un buon compromesso è scegliere un T.A. che abbia una corrente doppia di quella che normalmente circola nell’impianto. Si tenga presente che la sensibilità del regolatore riesce a controllare fino ad un minimo del 5% della corrente del T.A. Es: potenza disponibile 150 KW – potenza circolante 110 KW ( circa 165 A in reti a 400 V 50 Hz. ) , scegliere un T.A. con taglia variabile da 300 a 350 A.
Il T.A. deve essere posizionato a monte, sia dei carichi che dell’alimentazione al quadro di rifasamento. In definitiva il T.A. deve essere in grado di “sentire” sia il carico induttivo, che la potenza capacitiva dei condensatori.
Per comodità d’installazione indichiamo che nei nostri quadri, il T.A. venga inserito sulla fase R e nell’allacciamento al quadro di rifasamento sia rispettata la sequenza fasi R-S-T- . In realtà il T.A. può essere posizionato su una qualsiasi delle tre fasi. La fase scelta DEVE essere ancorata sul morsetto R del sezionatore del rifasamento.
Si vedano le istruzioni sul Manuale d’uso e manutenzione, scaricabile dalla Sezione Download
Il Regolatore non si accende
• Controllare i fusibili interni
• controllare che il connettore sia ben inserito
• controllare la tensione ai morsetti di alimentazione
Le batterie di condensatori non vengono inserite
• Controllare i fusibili interni
• controllare che il connettore sia ben inserito
• Il T.A. è inserito sui cavi che alimentano il quadro di rifasamento. Non “sente” la corrente induttiva del carico.
• verificare che il cosφ indicato sul display sia < di quello impostato
• verificare che Δkvar sia superiore al valore della prima batteria.
Esempio
cosφ indicato sul display 0,72
Δkvar 3,7
prima batteria del rifasamento 5 kvar
il quadro non inserirà.
Il valore del cosφ rimane invariato all’inserimento delle batterie
• Il T.A. è inserito solo sul carico, non “sente” la capacità dei condensatori.
• I fusibili ausiliari o quegli di potenza delle batterie dei condensatori sono interrotti.
Il Regolatore inserisce tutte le batterie ma il valore del cosφ non raggiunge il set point impostato.
• I fusibili ausiliari o di potenza delle batterie dei condensatori sono interrotti.
• La potenza del quadro è inferiore a quella necessaria
• Verificare la corrente delle batterie di rifasamento; potrebbero aver perso capacità.
A01 sottocompensazione
• I fusibili di potenza delle batterie dei condensatori sono interrotti.
• La potenza del quadro è inferiore a quella necessaria
• Verificare la corrente delle batterie di rifasamento potrebbero aver perso capacità.
A02 sovracompensazione
• Il T.A. è inserito sulla fase R ma il cavo è ancorato su una fase diversa ( S o T ).
• Si è scelto di posizionare il T.A. su una fase diversa ( S o T ) ma la stessa non è ancorata sul morsetto R del sezionatore del quadro di rifasamento.
• Il cosφ reale dell’impianto è > del set point impostato. (presenza di carichi resistivi- condensatori nell’impianto- fotovoltaico )
A03 corrente troppo bassa
• Il T.A. registra una corrente inferiore al 5% del proprio primario.
• Il circuito del T.A. è interrotto
• Il T.A. è inserito sulla linea che alimenta il quadro di rifasamento
• Il T.A. è guasto
A12 manutenzione (PCRL…), A20-21-22 manutenzione (PCRJ..)
Il quadro continua il regolare funzionamento. Si veda il relativo addendum sui rispettivi manuali.
Se è vero che in impianti di grande potenza è maggiormente probabile riscontrare la presenza di fenomeni armonici, non è vero che in utenze con piccoli carichi questo sia totalmente da escludere.
Le armoniche sono il principale nemico del condensatore che, qualora i valori di THDi e THDv fossero elevati, comprometterebbero notevolmente la vita del Quadro, compromettendo il payback del cliente e creando danni notevoli.
E’ quindi sempre opportuno prendere nota delle tipologie di carico presenti nell’impianto, in modo da valutare l’installazione di un Quadro standard (per reti con contenuto basso armonico) o un quadro “Detuned”, ovvero dotati di reattanze di filtro opportunamente accordate, in modo da proteggere i condensatori dai fenomeni armonici ed evitare il rischio di risonanza. Un’ Analisi di rete, è in grado di verificare la presenza o meno di tali fenomeni (vedi Quanto è importante un’analisi di rete?)
Per la scelta della corrente nominale dell’interruttore a monte del quadro di rifasamento (nonché del dispositivo generale del quadro), occorre riferirsi alla corrente assorbita dal quadro di rifasamento in servizio continuativo (Inc) alla tensione e alla frequenza nominale.
La norma CEI EN 60831-1 (CEI 33-9) prescrive che i condensatori devono poter funzionare a regime con una corrente di valore efficace pari a 1,3 Inc, per tener conto dell’effetto combinato delle armoniche e di possibili sovratensioni. Inoltre siccome occorre tenere conto delle tolleranze del 10% nei valori delle capacità delle ciò fa giungere ad una sovracorrente pari a
1,1 x 1,3 Inc = 1,43 Inc
La corrente nominale dell’interruttore a monte, In, dovrà essere pertanto maggiore o uguale di 1,5 Inc.
I condensatori, all'atto dell'inserzione, assorbono una corrente superiore a quella nominale. La taratura degli sganciatori magnetici dell’interruttore a monte deve tenere conto della sovracorrente di inserzione.
Tipicamente sono adatti sganciatori magnetici tarati a 10 volte la corrente nominale della batteria.
* Inc è la corrente nominale del quadro di rifasamento.
Per quanto riguarda la scelta della sezione dei cavi di collegamento tra interruttori a monte e i quadri di rifasamento, occorre selezionare cavi con portata superiore ad un valore di corrente di:
1,5 Inc
Nel determinare la sezione opportuna occorre consultare i cataloghi dei principali costruttori di cavi tenendo conto del tipo di posa e della eventuale compresenza nella stessa conduttura di più circuiti.
* Inc è la corrente nominale del quadro di rifasamento.
Le distanze che i quadri di rifasamento devono rispettare rispetto alle pareti dei locali e/o ad altri quadri elettrici sono:
• 40 cm dalle pareti e da altri quadri per garantire il corretto flusso di aria all’interno del quadro, in modo da non generare surriscaldamenti durante l’esercizio dello stesso che determinerebbero un invecchiamento precoce dei componenti interni e potrebbero costituire anche causa di guasti agli stessi componenti, cortocircuiti etc;
• Inoltre per garantire la corretta apertura della porta del quadro occorre ovviamente garantire una distanza dalla stessa pari alla sua larghezza. La manutenzione dei quadri può essere condotta estraendo i cassetti dal fronte, se tuttavia si vuole accedere a scopo di manutenzione al retro del quadro occorrerà mantenere una distanza di 80 cm anche del retro rispetto ad altri quadri elettrici o rispetto alle pareti del locale.
La potenza in kVAr di un Quadro di rifasamento, sia standard che specialmente “Detuned”, deve essere SEMPRE riferita alla tensione della rete su cui sarà installato. Non ha alcun fondamento tecnico riferire la potenza alla tensione dei condensatori, ma crea solamente confusione in quanto riferendo i kVAr ad una tensione più elevata, la potenza sarà maggiore di quella riferita alla tensione di rete. Tuttavia, un volta che il Quadro sarà installato, si otterrà un deficit % di potenza in funzione della tensione di rete e quella dei condensatori tabella >> allegato 3
TELEGROUP, a prescindere dalla tensione dei Condensatori, riferisce sempre le potenze in kVAr alla tensione di rete.
Le tensioni dei Condensatori standardizzate a livello mondiale sono 440 V, 460 V, 480 V, 525 V, 690 V ed 800 V.
Tuttavia la tensione, pur essendo un parametro di primaria importanza, non rappresenta affatto l’unità di misura per verificare la qualità di un Condensatore. E’ vero che un condensatore a 690 V sarà più robusto di uno a 440 V, ma tutto dipende da dove il condensatore sta operando.
Su una rete standard a 400 – 415 V (± 10 %), con THD intorno al 15 % o inferiore, non ha alcun senso installare un Condensatore con tensione 500 o 525 V, poiché un Condensatore di qualità con tensione 440 o 460 V, è in grado di operare perfettamente.
Parallelamente, su impianto con presenza medio-alta di THD, non è assolutamente sufficiente e tecnicamente corretto utilizzare Condensatori a tensione più elevata per fronteggiare le armoniche ma, come anche imposto dalle normative IEC, è necessario installare reattanze di filtro opportunamente accordate.
Vedi lista cosphi tipici >> allegato 4
In Italia, le Delibere in vigore hanno mirato più a normare il Rifasamento sotto l’aspetto tecnico che economico.
Pertanto, rispetto alla fine del 2015 (quando ancora era in vigore la Delibera 348/2007, cosphi 0.90), in media i tempi di recupero si sono nettamente allungati, superando i 24 mesi dall’installazione.
Tuttavia, ci sono ancora molti casi, specialmente su grandi impianti, dove il payback risulta essere relativamente breve. Resta inteso che a prescindere dal lato economico, le Delibere impongono gli utenti finali di mantenere un Cosphi medio mensile di > 0.95 e non al di sotto di 0.70, per non incombere nel distacco dalla rete.
Vedi Rifasamento >> Intro e benefici
Vedi Tecnologie di Condensatori >> allegato 5
Vedi Condensatori in Azoto >> allegato 6
L’analisi di rete, specialmente su impianti complessi e di grande potenza, rappresenta senza dubbio il passaggio fondamentale per la determinazione di tutti i valori al fine di dimensionare un Quadro di Rifasamento. Nella fattispecie, oltre all’analisi di tensione, corrente , frequenza e cosphi, è possibile identificare con certezza i valori di THD in tensione e corrente per i tre ordini armonici prioritari (3°, 5° e 7°), al fine di valutare la miglior tipologia di quadro da proporre, oltre alla possibile identificazione e misura di i particolari carichi/macchinari con potenza elevata, per i quali si necessita un rifasamento distribuito. TELEGROUP, attraverso i propri tecnici, da anni svolge questo servizio presso i clienti finali, specialmente nel settore dell’industria pesante.
Vedi Rifasamento in presenza di sistemi di co-generazione >> allegato 7