Caratteristiche del sistema di protezione per Utenti attivi - AEIT-TAA

NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI
DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
ing. Massimo Ambroggi
Responsabile Service Tecnico
THYTRONIC S.p.A. (MI)
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
0
Introduzione
Scopo di questa presentazione è di illustrare le caratteristiche del sistema di protezione che la norma
CEI 0-16 (II edizione 07-2008, in vigore dal 1 settembre 2008) prescrive per la connessione di utenti
attivi e passivi alla rete di distribuzione pubblica MT e AT (tensione nominale > 1 kV fino a 150 kV).
Parallelamente sono presentate le caratteristiche dei relè di protezione di cui THYTRONIC prevede di
ottenere la conformità alla norma stessa entro il 1 aprile 2009, data dopo cui decadrà il periodo di
proroga per le protezioni generale e di interfaccia fissato dall’Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas con
delibera ARG/elt 119/08.
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
1
AMBITO DI APPLICAZIONE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE CEI 0-16
L’allegato B della delibera ARG/elt 33/08 stabilisce che il sistema di protezione integralmente
conforme alla CEI 0-16 (SPG Sistema di Protezione Generale di cui agli Allegati C per AT* e D per
MT*, SPI Sistema di Protezione di Interfaccia di cui all’Allegato E per AT e MT) si applica:
!ai nuovi utenti:
• utenti che hanno richiesto una nuova connessione dopo il 1 settembre 2008
• utenti che hanno richiesto dopo il 1 settembre 2008 uno spostamento fisico del punto di consegna
all’esterno dell’area dedicata all’impianto di rete per la consegna
con l’esclusione di:
x punti di consegna di emergenza
x posti di trasformazione su palo
x cabine in elevazione con potenza disponibile fino a 100 kW
Nota * MT sistemi elettrici con tensione nominale in c.a. > 1 kV e ≤ 45 kV.
AT sistemi elettrici con tensione nominale in c.a. > 45 kV e ≤150 kV
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
2
AMBITO DI APPLICAZIONE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE CEI 0-16
!agli utenti esistenti nei casi di:
• subentro superiore a 1 anno (adeguamento del solo SPG)
• sostituzione del DG oppure del SPG (adeguamento del solo SPG)
• aumento dell’estensione di rete utente MT tale da richiedere la protezione direzionale di terra 67N
(adeguamento del solo SPG)
• installazione di un impianto di produzione di qualunque potenza (adeguamento del solo SPI)
• aumento della potenza (o nuova installazione) dell’impianto di produzione ≥ 50 kW (adeguamento
SPI e SPG)
• utenti con P ≤ 400 kW (ad eccezione di quelli aventi requisiti semplificati*) con richiesta di
connessione prima del 16 novembre 2006 e che, dopo il 1 settembre 2008, richiedano aumenti di P
≥ 50 kW anche dilazionati nel tempo o tali da superare i 400 kW (adeguamento del solo SPG)
• utenti con P > 400 kW con richiesta di connessione prima del 16 novembre 2006 e che, dopo il 1
settembre 2008, richiedano aumenti di P ≥ 100 kW anche dilazionati nel tempo oppure se il neutro
è compensato al o successivamente al 1 settembre 2008 (adeguamento del solo SPG)
Nota * Utenti con requisiti semplificati (AEEG 333/07):
• unico trasformatore ≤ 400 kVA
• lunghezza cavo DG-trafo ≤ 20 m
• manutenzione secondo CEI 0-15
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
3
AMBITO DI APPLICAZIONE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE CEI 0-16
La delibera ARG/elt 119/08 del 6 agosto 2008 ha inoltre recepito la richiesta di ANIE (Federazione
Nazionale Imprese Elettrotecniche ed Elettroniche) di prorogare al 1 aprile 2009 l’entrata in vigore della
CEI 0-16 relativamente ai nuovi requisiti dei relè di protezione generale e di interfaccia, mantenendo per
esse nel frattempo valide le disposizioni autonomamente adottate dai singoli Distributori.
!per tutti i restanti utenti esistenti (esclusi quelli connessi dopo il 16 novembre 2006 secondo AEEG
246/06 e gli utenti con i requisiti semplificati secondo AEEG 333/07), l’allegato C della delibera ARG/elt
33/08 stabilisce che è sufficiente un SPG con requisiti minimi*.
Si distinguono:
A. protezioni dirette (dispositivi elettromeccanici che azionano l’apertura direttamente dalla
sovracorrente che attraversa l’interruttore)
B. protezioni indirette non autoalimentate (relè elettronici alimentati da una sorgente ausiliaria)
C. protezioni indirette autoalimentate (relè elettronici di massima corrente la cui alimentazione è
ottenuta dalla corrente misurata dai TA)
Nota * Si prevede scarsamente probabile l’introduzione sul mercato di relè di protezione certificati per i soli requisiti minimi della CEI 0-16:
disporre dei requisiti minimi significherà quindi, di fatto, ricorrere a relè di protezione integralmente conformi alla CEI 0-16
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
4
AMBITO DI APPLICAZIONE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE CEI 0-16
A. Requisiti minimi con protezioni dirette
• possibilità di implementare le regolazioni richieste dal Distributore (aggiunta di una 51N ed
eventualmente 67N, con relativi TO e TV, conformi alla CEI 0-16)
• circuito di apertura a mancanza di tensione o in alternativa Data Logger per la sola 51N ed
eventuale 67N
• superamento di prove funzionali per accertare che il tempo complessivo (PG+DG) sia ≤ 200 ms
B. Requisiti minimi con protezioni indirette non autoalimentate
• possibilità di implementare le regolazioni richieste dal Distributore
• circuito di apertura a mancanza di tensione o in alternativa Data Logger
• verifica della linearità dei TA di fase secondo CEI 11-35 a specificata sovracorrente e che non si
danneggi il relè di protezione
• verifica della sezione dei conduttori di collegamento TA di fase - relè
• TO+relè e TV devono essere conformi alla CEI 0-16 (se il neutro è isolato sono considerati
adeguati TO accettati all’atto della connessione).
• superamento di prove funzionali per accertare che il tempo complessivo (PG+DG) sia ≤ 200 ms
C. Requisiti minimi con protezioni indirette autoalimentate
• Come per B ed in aggiunta tempo base della protezione ≤ 100 ms
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
5
DEFINIZIONE DI SISTEMA DI PROTEZIONE
La norma CEI 0-16 definisce il Sistema di Protezione
l’insieme comprendente:
UPS
UPS
!trasduttori di misura (TA, TO, TV) e relative connessioni
al relè di protezione
!relè di protezione (RP) con relativa alimentazione
RP
RP
!circuiti di apertura dell’interruttore
Il sistema di protezione non comprende l’interruttore.
La norma considera inoltre il Sistema di Protezione
Integrato un unico dispositivo che svolge più funzioni tra
quelle sopra indicate.
TA
TA
TO
TO
TV
TV
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
6
SISTEMA DI PROTEZIONE PER UTENTI MT
La tipologia del sistema di protezione per gli utenti connessi alla rete di distribuzione MT dipende dalla
natura attiva o passiva dell’impianto dell’utente.
!Utenti attivi e passivi
Sistema di Protezione Generale (SPG) conforme all’Allegato D della CEI 0-16
!Utenti attivi
Sistema di Protezione di Interfaccia (SPI) conforme all’Allegato E della CEI 0-16
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
7
SPG PER UTENTI MT
t=
Funzioni protettive
!Protezione di massima corrente, almeno bipolare, a tre
soglie di intervento
• Prima soglia I> a tempo molto inverso IEC 60255 VIT
Very Inverse Time (51). Distacca gli utenti che,
superando i limiti contrattuali di fornitura, potrebbero
causare lo scatto della protezione di sovraccarico della
linea del Distributore, quindi il disservizio a tutti gli utenti
allacciati a quella linea*.
Curva IEC 60255 VIT:
Tempo
13,5
T

 I
 − 1
I > 
• t tempo
• I corrente
• I> regolazione soglia di intervento
• T regolazione tempo di intervento
(ad una corrente 14,5 volte I>)
• Seconda soglia I>> a tempo indipendente per la
rilevazione dei cortocircuiti polifase non franchi in MT o
lato BT (51).
• Terza soglia I>>> a tempo indipendente per la
rilevazione dei cortocircuiti polifase in MT (50).
Ciascuna soglia e relativo tempo di intervento devono
essere regolabili entro specificati campi.
Corrente
Nota * Il relè deve sempre essere equipaggiato di tale soglia, ma la relativa attivazione e regolazione sono a discrezione del Distributore
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
8
SPG PER UTENTI MT
!Protezione direzionale di massima corrente (67)
• Per utenti attivi di potenza installata > 3 MVA, per evitare scatti intempestivi del SPG a fronte di
corto circuiti esterni alla rete dell’Utente, è prevista la possibilità di attivare un consenso direzionale
per la terza soglia I>>> della protezione di massima corrente (67).
Rete di
distribuzione
Rete di
distribuzione
Punto di prelievo
Punto di prelievo
50
SPG
(I>>>)
Scatto istantaneo
intempestivo !
67
SPG
(I>>>)
Nessun scatto
intempestivo !
Icc
Icc
G
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
G
16.09.2008
9
SPG PER UTENTI MT
!Protezione di massima corrente omopolare a
due soglie di intervento
Tempo
• Prima soglia I0> a tempo indipendente contro il
guasto monofase a terra (51N). Utilizzata solo se
il contributo capacitivo dell’utente ad un guasto
monofase a terra è ≤ all’80% della regolazione
richiesta dal Distributore per la soglia I0>.
• Seconda soglia I0>> a tempo indipendente
contro il guasto doppio monofase a terra o il
guasto franco monofase a terra a neutro isolato
con rete normalmente esercita a neutro
compensato (50N). Sempre utilizzata.
Ciascuna soglia e relativo tempo di intervento
devono essere regolabili entro specificati campi.
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
Corrente
16.09.2008
10
SPG PER UTENTI MT
!Protezione direzionale di terra a due soglie di
intervento
Tempo
• Prima soglia a tempo indipendente contro il
guasto monofase a terra a neutro isolato (67N).
• Seconda soglia a tempo indipendente contro il
guasto monofase a terra a neutro compensato
(67N).
Entrambe utilizzate solo se il contributo
capacitivo dell’utente ad un guasto monofase a
terra supera l’80% della regolazione richiesta dal
Distributore per la soglia I0>.
Per ciascuna delle due soglie
devono essere regolabili
entro specificati campi:
- la soglia amperometrica
SETTORE DI
NON
- la soglia voltmetrica
INTERVENTO
- il settore angolare d’intervento
- il tempo di intervento
Corrente
SETTORE DI
INTERVENTO
SETTORE DI
INTERVENTO
SETTORE DI
NON
INTERVENTO
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
11
SPG PER UTENTI MT
Contributo di corrente capacitiva dell’Utente ad un guasto monofase a terra
! Calcolo esatto
N
-6
Ic=2*10 *√3*π*f*U*
k
k =1
∑ c Lk
•
•
•
•
f frequenza nominale [Hz]
U tensione nominale [V]
N numero totale di linee il cui contributo capacitivo viene misurato dalla PG
ck capacità chilometrica verso terra della k-esima linea il cui contributo capacitivo viene misurato
dalla PG (dato dal costruttore) [µF/km]
• Lk lunghezza della k-esima linea [km]
Esempio: 500 m di linea in cavo 3x1x25 a 20 kV-50 Hz (portata di circa 150 A, 5 MVA), taratura
richiesta 2 A
U=20000 V, f=50 Hz, I0> = 2 A, N=1, c=0,17 µF/km (da catalogo costruttore), L=0,5 km.
► Ic=2*10-6*√3*π*50*20000*0,17*0,5=0,925 A < 0,8*I0>=0,8*2=1,6 A ► non occorre 67N !
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
12
SPG PER UTENTI MT
! Stima
Ic=U*(0,003*L1+0,2*L2)
• U Tensione nominale [kV]
• L1 somma delle lunghezze di linee aeree allo stesso livello di tensione il cui contributo capacitivo
viene misurato dalla PG [km]
• L2 somma delle lunghezze di linee in cavo allo stesso livello di tensione il cui contributo
capacitivo viene misurato dalla PG [km]
Esempio: 500 m di linea in cavo a 20 kV, taratura richiesta 2 A
U=20 kV, I0> = 2 A, L1=0, L2=0,5 km ► Ic=20*0,2*0,5=2 A > 0,8*I0>=0,8*2=1,6 A ► occorre 67N
Nota: non si tiene conto della sezione delle linee (quindi della effettiva capacità verso terra) e conduce
generalmente a risultati in eccesso (v. esempio) ► Con la formula stimata potrebbe risultare
necessaria la 67N anche quando non strettamente necessaria ► Consigliamo il calcolo esatto
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
13
SPG PER UTENTI MT
!Fusibili e protezione di massima corrente omopolare
azionante nuovo IMS (soluzione allo studio)
Dal Distributore
E’ applicabile se sono rispettate le seguenti condizioni:
• unico quadro MT (escluse esecuzioni a giorno)
• nessuna ulteriore apparecchiatura sulle sbarre MT oltre a
quelle indicate nello schema
• rete di distribuzione MT con corrente di guasto monofase a
terra ≤ 50 A
• unico trasformatore MT/BT di taglia ≤ 400 kVA
• cavo tra IMS e trasformatore di lunghezza ≤ 20 m
• trasformatore protetto dal sovraccarico sul lato BT
Eventuale
sezionatore di terra
51N
Per guasto monofase a terra a neutro compensato (corrente ~
50 A) interviene 51N aprendo IMS ► il nuovo IMS deve avere
adeguato potere di interruzione.
Per guasto monofase a terra a neutro isolato (corrente di
centinaia di A) intervengono i fusibili (oltre 80 A la 51N è inibita).
Per cortocircuito polifase intervengono i fusibili.
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
14
SPG PER UTENTI MT
(51)-51(51)-5150-(50N)
50-(50N)
Trasformatori di misura
!Trasformatori amperometrici di fase (TA)
Sono ammessi:
2x
2x // 3x
3x
• TA lineari, che non saturano per correnti simmetriche fino a 9 kA e transitoriamente per tempi fino a 10
ms e tali da non superare la tenuta del circuito secondario (verifiche a cura del progettista). Non sono
richieste prove funzionali in associazione alla protezione. Sono considerati automaticamente idonei
(senza necessità di alcuna verifica o prove funzionali) TA 300/5 (300/1)-10 VA (5 VA)-5P30-RTA=0,4 Ω (5
Ω).
• TA non lineari, che saturano per correnti simmetriche inferiori a 9 kA e transitoriamente per tempi
inferiori a 10 ms". Occorre superare prove funzionali per accertare l’accoppiamento TA+protezione*.
• TA non convenzionali. Occorre superare le prove funzionali prescritte per SPG integrato.
In ogni caso i TA devono avere:
− Corrente nominale termica permanente 1,2 Ipn
− Corrente nominale termica di c.to c.to per 1 s ≥ Icc comunicata dal Distributore, con minimo di 12,5 kA
− Corrente nominale dinamica ≥ Icc(picco) comunicata dal Distributore, con minimo di 31,5 kA
− Livello di isolamento 24 kV per TA avvolti, 0,72 kV per TA toroidali
Nota " La CEI 0-16 ha preso in considerazione l’attitudine delle moderne protezioni digitali di garantire lo scatto anche in presenza di misure
deformate per effetto della saturazione magnetica dei TA, favorendo la riduzione di costi e ingombri.
* Non occorrono prove di iniezione di corrente al primario del TA (9 kA), è sufficiente ottenere la risposta dei TA da un modello
matematico ed iniettarla direttamente agli ingressi della protezione.
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
15
SPG PER UTENTI MT
51N/67N
51N/67N
(50N)
(50N)
! Toroide sommatore (TO)
Sono ammessi:
• TO automaticamente idonei
Rapporto di trasformazione 100/1 A
Prestazione nominale 2 VA
Precisioni:
Corrente [p.u. Ipn]
Limite errore di rapporto [%]
Limite errore d’angolo [°]
precisione per I < Ipn
(come un TA per misura)
0,01
5
±2
0,05
1
±2
precisione per I ≥ Ipn
(come un TA per protezione)
1
1
±2
20
5
±2
Devono superare una prova funzionale in accoppiamento alla protezione 51N o 67N.
• TO non automaticamente idonei
Non hanno le caratteristiche di cui sopra. Devono superare diverse prove funzionali in accoppiamento
alla protezione 51N o 67N.
• TO non convenzionali. Occorre superare le prove funzionali prescritte per SPG integrato.
In ogni caso il TO deve avere:
− Corrente nominale termica permanente 1,2 Ipn
− Corrente nominale termica di c.to c.to per 1 s ≥ 12,5 kA
− Livello di isolamento 0,72 kV
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
16
SPG PER UTENTI MT
67N
67N
! TV per la misura della tensione omopolare
Sono ammessi:
• TV automaticamente idonei
Collegamento a triangolo aperto
Fattore di tensione nominale 1,9 per 30 s
Classe di precisione 0,5-3P (classe 0,5 tra 5% e 190% e classe 3P tra 80% e 120% della nominale)
Prestazione nominale 50 VA e potenza termica adeguata per opportuna resistenza antiferrorisonanza
Induzione di lavoro ≤ 0,7 T
Tensione nominale secondaria 100/3 V
Non devono superare alcuna prova funzionale.
• TV non automaticamente idonei
Non hanno le caratteristiche di cui sopra. Devono superare diverse prove funzionali in accoppiamento
alla protezione 67N.
• TV non convenzionali. Occorre superare le prove funzionali prescritte per SPG integrato.
In ogni caso i TV deve avere:
− Fattore nominale di tensione 1,9 per 30 s
− Livello di isolamento 24 kV
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
17
SPG PER UTENTI MT
Posizionamento TA, TO, TV
Dal Distributore
Dal Distributore
TO
DG
DG
PG
Dal Distributore
Dal Distributore
Dal Distributore
TO
TO
TO
TA di fase
toroidali o non
convenzionali
TV
TA
DG
PG
PG
DG
PG
TV
TA
Posizionamento ottimale
(DG si apre per guasti a
terra
su
TA, TV
e
terminazioni cavo e per
corto circuito sui TV). In
caso di sostituzione del TO
occorre
la
messa
in
sicurezza del cavo di
collegamento
dal
Distributore.
TV
Posizionamento accettato
(TO a valle del DG e delle
terminazioni
cavo)
Per
guasto
a
terra
sulla
terminazione cavo a valle
del DG il DG non apre.
PG
TA
TO
TV
DG
Posizionamento accettato
(TA
toroidali
o
non
convenzionali sul cavo di
collegamento
dal
Distributore). In caso di
sostituzione del TO o TA
occorre
la
messa
in
sicurezza del cavo di
collegamento
dal
Distributore.
TA
TV
Posizionamento accettato Posizionamento accettato
(TV a monte dei TA)
(TV a monte del DG)
In questi casi il lato MT dei TV deve essere protetto
con IMS e fusibili (In≤6,3 A). L’intervento di fusibili
primari o secondari del TV (o interruttore
automatico sul secondario) deve provocare
l’apertura del DG oppure commutare la 67N in
51N mantenendo le stesse soglie amperometriche.
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
18
Circuiti di comando
SPG PER UTENTI MT
!Con bobina di minima tensione del Dispositivo Generale (DG)
Al mancare della tensione ausiliaria oppure per un’interruzione del circuito,
garantisce l’apertura del DG evitando che, per guasto interno all’Utente, apra
l’interruttore di linea del Distributore creando disservizio a tutti gli utenti
connessi alla stessa linea.
UPS
La PG deve essere dotata di un contatto di scatto aperto in assenza di
DG
tensione ausiliaria (NA), che risulti chiuso in presenza della tensione stessa
(contatto azionato da relè d’uscita normalmente eccitato NE).
Per garantire la diseccitazione della bobina di minima (apertura del DG) in
mancanza della tensione ausiliaria anche della sola PG, è richiesto che PG e
bobina di minima siano alimentate dalla stessa tensione.
Per limitare il rischio di scatti intempestivi sono prescritti un UPS o batteria
tampone con autonomia di almeno 1 ora, accorgimenti per prevenire
l’interruzione dei collegamenti PG - bobina (es. lunghezza limitata e protezione
da sollecitazioni meccaniche) e sono suggeriti i seguenti accorgimenti:
• allarme per segnalazione di mancanza della tensione ausiliaria ordinaria
• autonomia del UPS o batteria maggiore del tempo necessario per ripristinare
la tensione ordinaria e per consentire la chiusura del DG
• svolgere manutenzione del sistema di alimentazione ausiliaria
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
U<
NE
PG
Contatto
aperto
in
assenza di Uaux.
In presenza di Uaux il
relativo relè si eccita ed
il contatto si chiude.
Allo scatto della PG il
contatto
si
apre
diseccitando la bobina
di minima tensione
(apertura DG).
16.09.2008
19
SPG PER UTENTI MT
!Con bobina a lancio di corrente del Dispositivo Generale (DG)
Ha il vantaggio di evitare aperture intempestive del DG (il DG non viene aperto
al mancare della tensione ausiliaria o per interruzione del circuito di comando)!
UPS
Occorre un Data Logger* così che l’eventuale perdita di tensione ausiliaria o
interruzione del circuito di comando restino registrati e consultabili dal
Distributore in caso di controversie.
La PG deve essere dotata di un contatto di scatto aperto in assenza di DG
tensione ausiliaria (NA), che resti aperto in presenza della tensione stessa
(contatto azionato da relè d’uscita normalmente diseccitato ND).
ND
I>
PG+Data
Logger
PG, bobina di apertura e Data Logger devono essere alimentati dalla stessa
tensione.
Anche in questo caso sono prescritti un UPS o batteria tampone con
autonomia di almeno 1 ora e accorgimenti per prevenire l’interruzione dei
collegamenti PG - bobina (es. lunghezza limitata e protezione da sollecitazioni
meccaniche) e sono suggeriti i seguenti accorgimenti:
• allarme per segnalazione di mancanza della tensione ausiliaria ordinaria
• autonomia del UPS o batteria maggiore del tempo necessario per ripristinare
la tensione ordinaria
• svolgere manutenzione del sistema di alimentazione ausiliaria
Contatto
aperto
in
assenza di Uaux.
In presenza di Uaux il
relativo
relè
resta
diseccitato
ed
il
contatto resta aperto.
Allo scatto della PG il
contatto
si
chiude
eccitando la bobina di
apertura a lancio di
corrente (apertura DG).
Nota * Per le funzionalità richieste, si prevede che il Data Logger non sarà un dispositivo separato dalla PG ma in essa integrato.
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
20
Data Logger
SPG PER UTENTI MT
!Funzioni
• Controllo di presenza collegamento PG-Logger (solo per Logger non
integrato nella PG)
• Controllo di presenza alimentazione Logger
integrato nella PG)
(solo per Logger non
REQUISITI MINIMI AI FINI
DELLA CEI 0-16
• Controllo di presenza alimentazione PG
• Controllo di presenza e continuità del circuito di comando
• Registrazione delle regolazioni impostate sulla PG dall’installazione in poi
• Registrazione di almeno 100 eventi di avviamento della PG
REQUISITI
(FACOLTATIVI)
AI FINI DELLA DELIBERA
AEEG 247/04
• Registrazione di almeno 100 eventi di scatto della PG
• Controllo autodiagnosi della PG
• Controllo di presenza circuiti amperometrici (TA di fase-collegamentiingressi PG)
REQUISITI FACOLTATIVI
• Controllo di presenza circuiti voltmetrici (TV-collegamenti-ingressi PG)
Deve superare specificate prove funzionali (Allegato D CEI 0-16)
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
21
Conformità
SPG PER UTENTI MT
La PG deve avere specificati requisiti (campi di regolazione, precisioni, ecc.) e deve superare:
• prove funzionali (verifica protezioni a transitori di guasto tra cui archi intermittenti, misura
precisioni)
• prove funzionali per accertate l’accoppiamento della PG ad eventuali TA non lineari, a TO o TV
non automaticamente idonei
• prove di isolamento, EMC, climatiche, meccaniche
La rispondenza deve essere attestata da Dichiarazione di conformità dal costruttore* nella forma di
autocertificazione, che deve essere consegnata dall’Utente al Distributore.
I rapporti di prova devono rimanere a disposizione del Distributore sul sito web del costruttore.
Le prove di isolamento, EMC, climatiche e meccaniche devono avvenire presso laboratorio accreditato
secondo EN 17025 da Ente facente capo all’European cooperation for Accreditation (In Italia il SINAL).
Le prove funzionali possono avvenire presso il laboratorio di cui sopra oppure presso altri laboratori non
accreditati (anche del costruttore). In quest’ultimo caso è richiesta la sorveglianza e responsabilità di
organismo certificatore con requisiti della EN 45011 oppure del laboratorio SINAL presso cui sono state
effettuate le prove di isolamento, EMC, climatiche e meccaniche.
Nota * Andrebbe chiarito chi è il “costruttore”.
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
22
SPG PER UTENTI MT
Limiti sull’energizzazione contemporanea
dei trasformatori
Se, pur rispettando i limiti di cui sopra, la
corrente di inserzione è tale da provocare
lo scatto indesiderato della PG 51-50, è
ammesso che la PG disponga di ritenuta
di seconda armonica.
P has e A inrus h current [A]
2500
2000
1500
1000
500
0
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Time [s]
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
Harmonic analysis of phase A inrush current
100
80
RM S v alue [s ]
Sono
ammessi
non
più
di
tre trasformatori 2000 kVA a 20 kV o
1600 kVA a 15 kV. Se questi limiti sono
superati l’Utente deve prevedere dispositivi
che distacchino i trasformatori in eccesso
dopo 5 s dalla mancanza di tensione e che
provvedano alla loro rienergizzazione
sequenziale ad intervalli di almeno 1 s.
Waveform phase A inrush current
3000
60
40
20
0
0
50
100
150
La ritenuta (blocco della protezione) si
attiva al superamento di un livello di
seconda armonica nella corrente di
inserzione dei trasformatori (armonica
prevalente)
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
200
Frequency [Hz]
250
300
16.09.2008
350
400
23
SPG PER UTENTI MT
Regolazioni della PG
Le regolazioni della PG devono essere comunicate dal
Distributore all’Utente. La CEI 0-16 indica le seguenti regolazioni
minime che il Distributore può richiedere (15 kV e 20 kV).
L’Utente non può regolare la PG a valori maggiori di quelli
richiesti dal Distributore.
Per Utenti con potenza impegnata > 3 MW (3 MVA se attivi), se
tecnicamente possibile, è previsto di concordare regolazioni
differenti con il Distributore.
Tempo
Inrush 2x1600 kVA (15 kV)
Inrush 2x2000 kVA (20 kV)
?
0,5 s-TDG
0,12 s-TDG
!Massima corrente (51-51-50)
I> ?
250 A
600 A
• Prima soglia I> (51): attivazione opzionale, da concordare
Possibile scatto indesiderato della
con il Distributore
• Seconda soglia I>> (50): 250 A, tempo di estinzione* 0,5 s
• Terza soglia I>>> (50): 600 A, tempo di estinzione* 0,12 s"
Nota * Somma del tempo di intervento della protezione e del tempo di
apertura del DG con estinzione dell’arco (TDG).
" Ad eccezione degli Utenti dotati di PG in selettività logica.
Corrente
PG con le regolazioni minime di 5051 all’inrush contemporaneo di 2
trafo 1600 kVA (15 kV) o 2 trafo da
2000 kVA (20 kV) ► Occorre che il
Distributore conceda regolazioni
maggiori oppure la PG deve avere
ritenuta di 2° armonica!
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
24
SPG PER UTENTI MT
!Massima corrente omopolare (51N-50N)
Tempo
Neutro isolato
• Prima soglia I0> (51N): 2 A, tempo di estinzione 0,17 s
• Seconda soglia I0>> (50N): 140% della corrente di
guasto monofase a terra comunicata dal Distributore,
tempo di estinzione 0,17 s
0,17 s-TDG
Neutro compensato
2A
1,4 IF
Corrente
2A
1,4 IF
Corrente
Tempo
• Prima soglia I0> (51N): 2 A, tempo di estinzione 0,45 s
(0,8 s con nuovo IMS+fusibili+51N)
• Seconda soglia I0>> (50N): 140% della corrente di
guasto monofase a terra comunicata dal Distributore,
tempo di estinzione 0,17 s
0, 45 s-TDG
(0,8 s-TDG)
0,17 s-TDG
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
25
U0
SPG PER UTENTI MT
!Direzionale di terra (67N-67N)
60°
120°
• Prima soglia per neutro isolato 67N:
I0> = 2 A, U0> =
tempo di estinzione 0,17 s
2
V,
settore
60°...120°,
SETTORE DI
NON
INTERVENTO
U0>2 V & I0>2 A
SETTORE DI
INTERVENTO
0,17 s-TDG
U0
60°
• Seconda soglia per neutro compensato 67N:
I0> = 2 A, U0> =
tempo di estinzione 0,45 s
5
V,
settore
60°...250°,
SETTORE DI
NON
INTERVENTO
250°
U0>5 V & I0>2 A
SETTORE DI
INTERVENTO
0,45 s-TDG
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
26
SPG PER UTENTI MT
Schema con doppio montante MT
Dal Distributore
E’ ammesso alle condizioni:
Segnalazione a
cartellino
(facoltativa)
• unico quadro MT (escluse esecuzioni a giorno)
• nessuna ulteriore apparecchiatura sulle sbarre MT
• La somma delle soglie I> (se richiesta) e I>> delle due PG deve
rispettare la regolazione richiesta dal Distributore.
Facoltativo
ATTENZIONE A QUESTO SCHEMA:
• Se le due partenze alimentano un anello chiuso, le correnti
omopolari misurate dalle due PG possono non essere nulle in
assenza di guasto a terra (es. dissimmetria di impedenza sulle tre
fasi) e possono causare scatti intempestivi !!!.
PG
PG
• I>> di ciascuna PG è minore di quella richiesta dal Distributore ►
diminuisce numero e taglia dei trasformatori energizzabili per evitare
scatti indesiderati (a meno di ottenere regolazioni maggiori o
impiegare PG con ritenuta di seconda armonica).
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
27
SPG PER UTENTI MT
Selettività
!Guasto monofase a terra in MT a neutro isolato
TDG~ 0,07 s ► regolazione PG ~ 0,1 s
• Prima soglia PG 51N oppure 67N: tempo di estinzione 0,17 s
CP Distributore
CP Distributore
0,4 s PL Distributore
0,4 s PL Distributore
Altri Utenti
Utente
0,1 s
∆t=0,4-0,1=0,3 s ► OK selettività
cronometrica Utente-Distributore
PG Utente
0,1 s
Utente
∆t=0,1-0,03=0,07
s ► NO
selettività
cronometrica
PGprotezioni a valle di PG
C
Altri Utenti
∆t=0,4-0,1=0,3 s ► OK selettività
cronometrica Utente-Distributore
PG Utente
C
selettività logica
0,1 s
0,03 s P2
P2
B
B
selettività logica
0,03 s P1
0,03 s=senza
ritardo
intenzionale
(tipico per 51N)
A
Guasto
Scatto Selettività
A
P1-P2-PG
NO
B
P2-PG
NO
C
PG
OK
0,1 s=tempo
minimo necessario
per trasmissione e
ricezione segnale di
blocco per
selettività logica
(tipico)
0,03 s
A
P1
Guasto
A
B
C
Scatto
P1
P2
PG
Selettività
OK
OK
OK
Solo con la selettività logica (PG compresa) l’Utente può ottenere la selettività nella propria rete
(e senza subire interruzioni dal Distributore)!
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
28
SPG PER UTENTI MT
!Guasto monofase a terra in MT a neutro compensato
• Prima soglia PG 51N o seconda soglia 67N: tempo di estinzione 0,45 s
TDG~ 0,07 s ► regolazione PG ~ 0,38 s
CP Distributore
1s
PL Distributore
Altri Utenti
0,38 s
Utente
CP Distributore
1s
∆t=1-0,38=0,62 s ► OK
selettività cronometrica
Utente-Distributore
PG Utente
C
0,1 s P2
B
PL Distributore
∆t=0,38-0,1=0,28 s ► OK
selettività cronometrica
PG-protezioni a valle di
PG (solo un livello)
Altri Utenti
Utente
0,38 s
PG Utente
C
0,1 s P2
∆t=0,1-0,03=0,07 s ► NO
selettività cronometrica
∆t=0,38-0,1=0,28 s ► OK
selettività cronometrica
PG-protezioni a valle di
PG (solo un livello)
B
selettività logica
0,03 s P1
A
∆t=1-0,38=0,62 s ► OK
selettività cronometrica
Utente-Distributore
0,03 s P1
Guasto
A
B
C
Scatto
P1-P2
P2
PG
Selettività
NO
OK
OK
A
Guasto
A
B
C
Scatto
P1
P2
PG
Selettività
OK
OK
OK
NOTA BENE: anche
le protezioni di
terra a valle della
PG
devono
funzionare
correttamente
a
neutro compensato
o isolato
(TO
adeguato, 67N con
doppia soglia come
PG, 51N) ► Non
limitarsi
ad
impiegare SPG CEI
0-16 solo sul DG ►
suggeriamo anche
a valle del DG!
Selettività cronometrica nella rete Utente solo su un livello. Se si desidera selettività su più livelli occorre
la selettività logica (e senza subire interruzioni dal Distributore)!
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
29
SPG PER UTENTI MT
!Guasto monofase a terra in MT a neutro compensato
• Prima soglia 51N per utenti con nuovo IMS-fusibili-51N 0,8 s
TDG~ 0,07 s ► regolazione PG ~ 0,73 s
CP Distributore
1s
PL Distributore
Altri Utenti
Utente
0,73 s
∆t=1-0,73=0,27 s ► OK
selettività cronometrica
Utente-Distributore
PG Utente
A
TR≤400 kVA
Guasto
A
Scatto
PG
Selettività
OK
Selettività cronometrica tra Utente e Distributore
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
30
!Cortocircuiti polifase in MT
SPG PER UTENTI MT
• Terza soglia PG 50 con tempo di estinzione 0,12 s, Protezione Distributore istantanea
CP Distributore
Estinzione guasto in 70...150 ms
istant PL Distributore
Altri Utenti
TDG~ 0,07 s ► regolazione PG ~ 0,05 s
Utente
0,05 s
PG Utente
C
0,03 s P2
∆t~0
►
NO
selettività
cronometrica Utente-Distributore
∆t~0
►
NO
selettività
cronometrica tra PG e protezioni
a valle di PG.
Selettività logica non possibile
(occorrerebbe regolare almeno
0,1 s)
B
0,03 s P1
A
Guasto
Scatto
Selettività
A
P1-P2-PG-PL
NO
B
P2-PG-PL
NO
C
PG-PL
NO
Non sono possibili né selettività cronometrica né selettività logica. L’Utente subisce un disservizio e
può localizzare il guasto a valle dell’ultima protezione intervenuta. Gli altri utenti allacciati alla stessa
linea subiscono un’interruzione di circa 0,3 s, dopo cui vengono rialimentati dalla richiusura automatica
dell’interruttore di linea del Distributore. La PG senza ritardi intenzionali minimizza tuttavia la durata
del disturbo all’alimentazione degli altri utenti (buco di tensione conseguente alla elevata
corrente di corto circuito).
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
31
SPG PER UTENTI MT
!Cortocircuiti polifase o guasto doppio monofase a terra in MT
• III soglia PG 50 e II soglia 50N con tempo di estinzione 0,2 s, Protezione Distributore istantanea
E’ ammesso per gli utenti con linee in cavo a valle del DG, dotati di PG in selettività logica e che
ne abbiano fatto richiesta al Distributore.
CP Distributore
istant PL Distributore
N.B. Estinzione guasto in 70 !...150 ms
Altri Utenti
TDG~ 0,07 s ► regolazione PG ~ 0,1 s
Utente
0,1 s
PG Utente
e l’Utente
deve estinguere i suoi guasti anche se la PL
interrompe la corrente prima del tempo
regolato sulle protezioni dell’Utente !!!
∆t<0 ► NO selettività cronometrica Utente-Distributore
selettività logica
C
P2
0,1 s=tempo
minimo necessario
per trasmissione e
ricezione segnale di
blocco per
selettività logica
(tipico)
0,1 s
B
selettività logica
0,03 s P1
Guasto
A
B
C
Scatto
P1-PL
P2-PL
PG-PL
Selettività
NO
NO
NO
A
Pur impiegando la “selettività” logica, intervengono sia la protezione Utente più vicina al guasto sia
la PL (questa non è selettività!). La parte di rete sana dell’Utente e gli altri utenti allacciati alla stessa
linea subiscono un’interruzione di circa 0,3 s, dopo cui vengono rialimentati dalla richiusura automatica.
Poiché la PL è senza ritardi intenzionali, è minimizzata la durata del disturbo all’alimentazione
degli altri utenti (buco di tensione conseguente alla elevata corrente di corto circuito).
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
32
SPG PER UTENTI MT
!Cortocircuiti polifase o guasto doppio monofase a terra in MT
• III soglia PG 50 e II soglia 50N con tempo estinzione 0,17 s, Protezione Distributore regolata a 0,17 s
E’ ammesso per utenti ≥ 5 MW, con linea del Distributore adeguata e con approvazione del
Distributore.
CP Distributore
∆t=0,17-0,03=0,14
s
►
la
0,17 s PL Distributore
CEI 0-16 indica che non
∆t=0,17-0,1=0,07 s ►
NO
selettività
vi sono garanzie di
cronometrica
PGAltri Utenti
selettività !!!
Distributore
TDG~ 0,07 s ► regolazione PG ~ 0,1 s
Utente
0,1 s
PG Utente
selettività logica
C
P2
0,1 s
Guasto
Scatto
A
P1-PL?
B
C
P2-PL
PG-PL
Selettività
Non
garantita
NO
NO
B
selettività logica
0,03 s P1
A
NOTA BENE: La guida CEI 11-35 (che
la delibera AEEG 247/04 raccomanda
di applicare per il coordinamento
Utente-Distributore) e articoli IEEE
del WORKING GROUP ON SOLID
STATE OVERCURRENT RELAYS,
indicano come minimo margine
cronometrico (comprensivo di un
margine di sicurezza della buona
tecnica) rispettivamente 0,25 s e
0,2...0,3 s.
Se il guasto non si verifica sulle partenze verso trasformatori MT/BT, pur impiegando la “selettività” logica
intervengono sia la protezione Utente più vicina al guasto sia la PL (questa non è selettività!). La parte
di rete sana dell’Utente e gli altri utenti allacciati alla stessa linea subiscono un’interruzione di circa 0,3 s,
dopo cui vengono rialimentati dalla richiusura automatica. Se il guasto è sulle partenze verso trafo MT/BT,
non vi sono garanzie di selettività tra le relative protezioni e la protezione di linea del Distributore.
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
33
SPG PER UTENTI MT
!Cortocircuiti polifase o guasto doppio monofase a terra in MT
• III soglia PG 50 o II soglia 50N con tempo estinzione 0,17 s, Protezione Distributore regolata a 0,25 s
E’ ammesso per utenti ≥ 5 MW, con rete su 2 livelli MT o estensione > 3 km, con linea del
Distributore adeguata e con approvazione del Distributore.
CP Distributore
0,25 s PL Distributore
Altri Utenti
TDG~ 0,07 s ► regolazione PG ~ 0,1 s
Utente
0,1 s
PG Utente
C
la
CEI 0-16 indica
che
non
vi
sono garanzie
di selettività !!!
∆t=0,25-0,1=0,15 s ►
selettività logica
∆t=0,25-0,03=0,22 s ►
OK selettività cronometrica
P2
0,1 s
Guasto
A
Scatto
P1
B
P2-PL?
C
PG-PL?
Selettività
OK
Non
garantita
Non
garantita
B
selettività logica
0,03 s P1
A
Se il guasto non si verifica sulle partenze verso trasformatori MT/BT non vi sono garanzie di selettività
tra le relative protezioni e la protezione di linea del Distributore. Solo per guasto sulle partenze verso
trasformatori MT/BT si ha l’intervento selettivo della relativa protezione, per cui la parte di rete sana
dell’Utente e degli altri utenti allacciati alla stessa linea non subiscono alcuna interruzione del servizio.
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
34
SPG PER UTENTI MT
!Selettività logica tra PG di ogni Utente con la protezione di linea del Distributore?
CP Distributore
PL Distributore
Con quale tecnologia di trasmissione/ricezione dei
segnali?
• Doppino?
PG1
PG2
• Fibra ottica?
• Onde convogliate?
• Wireless?
PG3
Con che tempi di trasmissione/ricezione?
PGn
A quali costi?
SOGNO O REALTÀ?
LA CEI 0-16 INDICA ALLO STUDIO!!!
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
35
PG CEI 0-16 PER UTENTI ATTIVI E PASSIVI MT IN PREVISIONE DA THYTRONIC
Una differenziazione di proposta in termini di costo e funzioni
SIF016*
Per utenti che non necessitano
di protezioni direzionali (51-5150-51N-50N) e con eventuale
necessità di selettività logica.
Appartenente ad una linea di relè
di
protezione
low-cost
a
microprocessore (SMART LINE).
Accoppiamento
con
TO
THYTRONIC e specificati TA non
lineari.
NA10*
Per utenti che non necessitano di protezioni direzionali
(51-51-50-51N-50N).
NA60*
Per qualunque Utente MT (51-51-50-51N-50N-67N-67N-67).
Appartenenti ad una nuova e completa linea di relè digitali di
protezione – misura – automazione – comunicazione - controllo
per la distribuzione e generazione (PRO►N).
Funzioni aggiuntive: selettività logica, ritenuta di seconda
armonica, distacco e reinserzione sequenziale trasformatori,
commutazione
67N→51N,
registrazione
oscillografica,
diagnostica interruttore.
Accoppiamento con TO THYTRONIC e specificati TA non lineari.
Note * Denominazione, funzioni e caratteristiche suscettibili di modifiche
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
36
PG CEI 0-16 PER UTENTI ATTIVI E PASSIVI MT IN PREVISIONE DA THYTRONIC
La selettivita’ logica nei relè di protezione SIF016-NA10-NA60
PG 0,1 s
PG
• Con Doppino o fibra ottica
opportuno convertitore BFO
0,1 s
con
• Ingressi e uscite compatibili con
qualunque relè THYTRONIC (per NA10 e
NA60 anche con relè di altri costruttori)
0,1 s
0,1 s
0,03 s
Esempio con mezzo di trasmissione
doppino in rame
• Controllo periodico di continuità del
doppino e fibra ottica
0,03 s
• Scatto della PG anche se la protezione
del Distributore estingue il cortocircuito
in un tempo minore di quello regolato
sulla PG (solo per NA10 e NA60)
Esempio con mezzo di trasmissione
doppino in rame
fibra ottica
BFO convertitore elettro-ottico
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
37
PG CEI 0-16 PER UTENTI ATTIVI E PASSIVI MT IN PREVISIONE DA THYTRONIC
Relè di protezione SIF016-NA10-NA60 con TA di fase non lineari
• Le tecniche di misura e i ridotti autoconsumi dei moderni relè di protezione rendono possibile il corretto
intervento della protezione di massima corrente anche in presenza di corto circuito con saturazione dei
TA di fase ► Previsto l’accoppiamento a specificati TA di fase non lineari (di qualunque costruttore) ►
Riduzione dei costi e degli ingombri nei quadri elettrici (es. 150/1 A – 2,5 VA – 5P5).
x 10
I primaria 9000 A(rms), τ=20 ms
4
2
60
1.5
40
1
20
0.5
0
Scatto I>> entro 0,05 s !
0
-2 0
-0 . 5
-4 0
-1
-1 . 5
Risposta TA con saturazione
80
I [A ]
I [A]
2.5
50_S1
Avv_50_S1
-6 0
0
0.02
0 . 04
0 . 06
0 . 08
0.1
T im e [ s ]
0.12
0 . 14
0 . 16
0 . 18
0.2
-8 0
0
0 .0 2
0 .04
0 .06
0 .08
0 .1
T im e [s ]
0 .1 2
0 .14
0 .16
0 .18
0 .2
0,025
0,050
0,075
Relè di
protezione
regolato a
I> 200 A – 0,43 s
I>> 500 A – 0,05 s
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
38
PG CEI 0-16 PER UTENTI ATTIVI E PASSIVI MT IN PREVISIONE DA THYTRONIC
Relè di protezione SIF016-NA10-NA60 con TO THYTRONIC
• Precisione e corretto intervento
della protezione 51N e 67N anche
con
TO
THYTRONIC
(non
automaticamente
idoneo)
►
Riduzione dei costi e degli
ingombri nei quadri elettrici (es.
100/1 A – 0,5 VA o 1 VA - 5P20).
THYTRONIC
T110P – T200P
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
39
PG CEI 0-16 PER UTENTI ATTIVI E PASSIVI MT IN PREVISIONE DA THYTRONIC
Funzioni aggiuntive nei relè di protezione NA10-NA60
NA60
27-59
!Ritenuta di seconda armonica: blocco soglie I>>, I>>> al
superamento di un regolabile livello di seconda armonica (misura
con DFT)
1s
2s
!Distacco e reinserzione sequenziale trasformatori: mediante
logiche predefinite e programmabili.
3s
NA10
...
!Commutazione 67N→51N da ingresso digitale di acquisizione
dello stato di fusibili o magnetotermici a protezione del TV
!Registrazione oscillografica: utile per l’analisi degli scatti
!Diagnostica interruttore: al superamento di regolabili indici di
usura dell’interruttore (numero manovre, tempo di apertura, ∑I,
∑I2t) si possono attivare segnalazioni per la manutenzione.
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
40
SPI PER UTENTI ATTIVI MT
Scopo del SPI
Deve provvedere ad aprire il DI per separare la
generazione dell’Utente in caso di:
Distributore
Utente attivo
DG Dispositivo generale
• guasto esterno all’Utente (dopo l’apertura dell’interruttore di
linea del Distributore)
• apertura dell’interruttore di linea del Distributore
Utenze non privilegiate
evitando:
• l’alimentazione del guasto o in isola indesiderata di altri
utenti
DI
Dispositivo di interfaccia
Utenze privilegiate
• che la chiusura dell’interruttore del Distributore avvenga in
discordanza di fase con la generazione.
La separazione dell’Utente dalla rete pubblica per guasti
interni all’Utente stesso avviene invece, come visto, aprendo il
DG mediante il SPG.
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
DDG Dispositivo di Generatore
G~
16.09.2008
41
Funzioni protettive
SPI PER UTENTI ATTIVI MT
! Minima tensione (27) a due soglie commutabili
Comando
remoto
di telescatto
Comando
remoto
commutazione
soglie
27-59-81>-81<
DG
! Massima tensione (59) a due soglie commutabili
Eventuale
PG 67N
! Minima frequenza (81<) a due soglie commutabili
! Massima frequenza (81>) a due soglie commutabili
SEMPRE
A
DISPOSIZIONE
NELLA PI
DI
DI
! Massima tensione omopolare (59N)*
! Commutazione soglie 27-59-81>-81< da ingresso
digitale
!Protezione contro perdita di rete (da concordare
con il Distributore): allo studio.
! Massima corrente 51 (facoltativa): di rincalzo a 27
!Telescatto (a richiesta del Distributore):
alternativa alla protezione contro perdita di rete
!Rincalzo alla mancata apertura del DI (BF)*
in
BF
BF
(51)
(51)
?
INTEGRATA
CON 27-59841>-81< O
ESTERNA
27-5927-5981<-81>81<-81>59N
59N
DDG
ESTERNO
ALLA PI
INTEGRATO O
ESTERNO A PI
G~
Nota * Solo con generatori in grado di sostenere la tensione (sincroni, asincroni autoeccitati, inverter come generatori di tensione) con
potenza complessiva ≥ 400 kVA
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
42
SPI PER UTENTI ATTIVI MT
!Commutazione soglie 27-59-81>-81< da ingresso
digitale
Con interruttore di linea del Distributore (DL) chiuso, sarà
attiva la prima soglia delle protezioni 27-59-81>-81< con
regolazioni poco sensibili (tali da non distaccare l’Utente
attivo in condizioni di emergenza della Rete di
Trasmissione Nazionale RTN, es. blackout).
All’apertura dell’interruttore di linea del Distributore, sarà
attiva la seconda soglia delle protezioni 27-59-81>-81<
con regolazioni più sensibili (ai valori fin d’ora richiesti dal
Distributore).
Il comando di commutazione delle soglie è trasmesso dal
Distributore e viene ricevuto ad un ingresso digitale della
PI. Il sistema di trasmissione-ricezione del comando di
commutazione soglie (e del telescatto) è allo studio.
• Anche la generazione degli autoproduttori, oltre a
quella delle grandi centrali, contribuirà a sostenere la
RTN in condizioni di emergenza
• Diminuzione degli scatti intempestivi della PI
t
81<
81>
DL
f
fn
t
PI
PI
27
59
G~
U
Un
t
81<
DL
81>
f
fn
PI
PI
t
27
59
G~
Un
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
U
43
SPI PER UTENTI ATTIVI MT
!Protezione contro la perdita di rete
Funzione della PI per aprire il DI anche
quando l’interruttore di linea del
Distributore dovesse aprirsi senza transito
di potenza attiva.
DL
P’=0
P”=0
DL
∆P≡∆
∆f
PU1=1,5 MW
PU1=1,5 MW
U
U
G~
G~
(2+1+3,5)-(1,5+2,5+2,5)=
PG1=2 MW
PG1=2 MW
6,5-6,5=0
PU2=2,5 MW
PU2=2,5 MW
► ∆P=P’-P”=0
All’apertura del DL viene comandata
l’apertura del DI dell’Utente.
U
U
► ∆f=0 ► f=costante
Il comando è trasmesso dal Distributore e
viene ricevuto dall’Utente per comandare
direttamente l’apertura del DI. Il sistema di
trasmissione-ricezione del comando di
telescatto è allo studio.
G~
G~
In tali condizioni f non varierebbe, per cui
le protezioni 81>-81< non interverrebbero.
Allo studio.
!Telescatto
Sostituisce la protezione contro la perdita
di rete (apre il DI anche in condizioni di
equilibrio tra generazione e carico).
P’=(PG1+PG2+PG3)(PU1+PU2+PU3)=
PG2=1 MW
PG2=1 MW
PU3=2,5 MW
PU3=2,5 MW
U
U
G~
G~
PG3=3,5 MW
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
PG3=3,5 MW
16.09.2008
44
SPI PER UTENTI ATTIVI MT
Misura delle tensioni
! Per 27-59
Devono essere misurate almeno due tensioni
concatenate per le protezioni 27-59.
• Misura con due TV fase-fase
Fattore di tensione nominale 1,3 per 30 s
DG
DG
Classe di precisione 3P
Prestazione nominale ≥ 5 VA
Non
devono
funzionale.
superare
Eventuale
PG 67N
Eventuale
PG 67N
alcuna
prova
DI
• Misura diretta in BT (se DI è in BT)
27-5981<-81>59N
PI
DI
27-5981<-81>59N
PI
! TV per 59N
Stesse caratteristiche del TV per la 67N del SPG.
E’ ammesso che lo stesso TV per 67N del SPG
sia impiegato anche per 59N del SPI
DDG
G~
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
DDG
G~
16.09.2008
45
SPI PER UTENTI ATTIVI MT
Circuito di comando
!DI con bobina di minima tensione
!PI con contatto di scatto aperto in assenza di
tensione ausiliaria (NA), chiuso in presenza della
tensione stessa (contatto azionato da relè d’uscita
normalmente eccitato NE).
DI
NE
U<
PI
Conformità della PI
La PI deve avere specificati requisiti (campi di
regolazione, precisioni, ecc.) e deve superare:
• prove funzionali (verifica tempi di intervento,
misura precisioni, ecc.)
• prove di isolamento, EMC, climatiche, meccaniche
Le modalità per la Dichiarazione di conformità sono le
stesse indicate per la PG.
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
46
PI CEI 0-16 PER UTENTI ATTIVI MT E AT IN PREVISIONE DA THYTRONIC
Una differenziazione di proposta in termini di costo e funzioni disponibili
SVF016*
Implementa tutte le funzioni protettive per
utenti attivi richieste nella PI dalla CEI 0-16 e
in aggiunta la protezione di rincalzo alla
mancata apertura del DI (27-59-81>-81<-59Ncommutazione soglie-BF).
Appartenente ad una linea di relè di protezione
low-cost a microprocessore (SMART LINE).
NV10P*
Implementa tutte le funzioni protettive per
utenti attivi richieste nella PI dalla CEI 0-16 e in
aggiunta la protezione di rincalzo alla mancata
apertura
del
DI
(27-59-81>-81<-59Ncommutazione soglie-BF).
Appartenenti ad una nuova e completa linea di relè
digitali di protezione – misura – automazione –
comunicazione - controllo per distribuzione e
generazione (PRO►N).
Funzioni aggiuntive: registrazione oscillografica,
Note * Denominazione, funzioni e caratteristiche suscettibili di modifiche
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
47
SISTEMA DI PROTEZIONE PER UTENTI AT
La tipologia del sistema di protezione per gli utenti allacciati alla rete di distribuzione AT dipende dalla
natura attiva o passiva dell’impianto dell’utente.
!Utenti attivi e passivi
Sistema di Protezione Generale (SPG) conforme all’Allegato C della CEI 0-16
!Utenti attivi non dotati di unità di produzione rilevanti
Sistema di Protezione di Interfaccia (SPI) conforme all’Allegato E della CEI 0-16"
!Utenti attivi dotati di unità di produzione rilevanti*
Si applicano le prescrizioni del Codice di Rete.
Nota " La specificazione della protezione di interfaccia nell’Allegato E è comune agli utenti AT e MT, per cui per la relativa descrizione si veda
la parte di presentazione relativa agli utenti MT.
* Unità di produzione rilevanti: unità di produzione con potenza complessiva dei gruppi di generazione ≥ 10 MVA. In caso di disservizi
sulla rete AT (es. blackout), data la “rilevanza” di questi gruppi, anziché distaccarli il Gestore di Rete tende a mantenerli su porzioni di
rete AT in isola intenzionale per mantenere il più possibile la continuità di servizio degli utenti.
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
48
SPG PER UTENTI AT
Deve provvedere al distacco dell’utente a fronte di guasti interni comandando l’apertura del Dispositivo
Generale (DG) o degli interruttori attestati alla sbarra utente in caso di omissione del DG.
Tempo
!Protezione Generale (PG)
Intervento per
sovraccarico (51)
• Massima corrente tripolare a due soglie di
intervento a tempo indipendente (51-50)
• Minima tensione continua, che provvede
all’apertura del DG in mancanza di tensione
ausiliaria (80)
• Registrazione avviamenti e
ricostruzione di guasti/anomalie
scatti
per
Intervento per
corto circuiti
polifase o verso
terra (50)
la
• E’ facoltà del Distributore richiedere anche una
protezione di minima tensione ritardata (27) per
aprire il DG a seguito di disalimentazione
prolungata dell’impianto (per impianti di utenti non
presidiati o non manovrabili in teleconduzione).
Non è specificato alcun requisito per tale
protezione.
Corrente
Non
intervento
51-50
51-50
80
80
(27)
(27)
Nota In AT il neutro è francamente a terra, per cui
il guasto a terra è un corto circuito rilevabile
dalla protezione di massima corrente ► non
occorrono 51N-67N
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
49
SPG PER UTENTI AT
!Trasformatori amperometrici per protezione di
massima corrente (TA CEI EN 60044-1)
Sono date le seguenti caratteristiche tipiche*:
• Corrente nominale primaria Ipn 200...1200 A
• Corrente nominale secondaria 1-5 A
51-50
51-50
• Prestazione nominale 30 VA
• Classe di precisione 5P
• Fattore limite di precisione 30
• Corrente nominale termica permanente 1,2 Ipn
3x
3x
• Corrente nominale termica di c.to c.to per 1 s ≥
Icc comunicata dal Distributore, con minimo di 20 kA
• Corrente nominale dinamica ≥ Icc(picco) comunicata
dal Distributore, con minimo di 50 kA
• Livello di isolamento 145 kV per reti 132 kV, 170 kV
per reti 150 kV
Nota * La norma CEI 0-16 lascia maggior libertà al progettista nel caso di utenti AT rispetto agli utenti MT. I TA devono comunque
garantire il corretto intervento della protezione tenendo conto della massima asimmetria della Icc
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
50
SPG PER UTENTI AT
!Trasformatori voltmetrici per eventuale protezione di
minima tensione (TV CEI EN 60044-2)
Sono date le seguenti caratteristiche tipiche:
• Tensione nominale primaria 132/√3 kV per reti 132 kV,
150/√3 kV per reti 150 kV
• Tensione nominale secondaria 100/√3 V
• Prestazione nominale ≥ 10 VA*
• Classe di precisione 3P
27
27
• Livello di isolamento 145 kV per reti 132 kV,
170 kV per reti 150 kV
• Fattore di tensione 1,5 per 30 s
Non vi sono prescrizioni per i circuiti di comando e di alimentazione ausiliaria.
L’unico componente di cui deve essere fornita Dichiarazione di Conformità alla CEI 0-16 è il relè di
protezione, sottoponendolo a specificate prove di isolamento, EMC, climatiche, meccaniche e
funzionali presso specificati laboratori
Nota * Con opportuna resistenza addizionale in modo che la prestazione effettiva sia superiore al 25% della prestazione nominale (altrimenti il TV
non “lavora” in classe di precisione, v. CEI EN 60044-2)
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
51
OPINIONI DEL SPG E SPI CEI 0-16
! Maggior affidabilità del SPG e SPI ► Miglior qualità del servizio
! Uniformità di prescrizioni tecniche indipendentemente dal Distributore
! Maggior sensibilità ai problemi di selettività dell’Utente (recepimento della selettività logica)
! Stimoli alla ricerca di nuove e qualificate soluzioni
" Solo il relè di protezione da sottoporre a prove EMC, isolamento, climatiche, meccaniche
(trasformatori di misura, interruttore, UPS?)
" TA lineari sovradimensionati (criteri di linearità da rivedere, allineandoli alla tecnologia dei
relè di protezione)
" Per utenti ≥ 5 MW i margini cronometrici con il Distributore sono insufficienti per ottenere una
sicura selettività per cortocircuiti polifase
" Regolazioni minime ammesse per il SPG penalizzanti la continuità del servizio per l’Utente
NORMA CEI 0-16
LA CONNESSIONE DI UTENTI ATTIVI E PASSIVI ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE PUBBLICA:
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI PROTEZIONE
16.09.2008
52