La qualità della fornitura elettrica

La qualità dell’energia è un elemento imprescindibile per il buon funzionamento degli impianti. La misura delle sue caratteristiche è essenziale.

La qualità dell’energia elettrica

L’energia elettrica è, innanzi tutto un “prodotto” e, in quanto tale, ha un proprio valore anche in funzione del livello di qualità.

Probabilmente, una particolarità del “prodotto” energia elettrica, consiste nel fatto che la sua qualità originaria può essere peggiorata dalle utenze che alimenta; in altri termini, una fornitura elettrica di buona qualità, può non essere più tale dopo avere alimentato carichi che ne hanno distorto la sua forma d’onda sinusoidale.

Quando ciò avviene, le utenze elettriche, anche quelle non colpevoli dell’inquinamento, possono presentare malfunzionamenti o arresti, con tutte le conseguenze, facili da immaginare, particolarmente in un sistema produttivo.

Agli addetti ai lavori sono ben noti problemi quali; l’inspiegabile intervento delle protezioni differenziali, l’esplosione dei condensatori nelle batterie di rifasamento, correnti anche elevate sul conduttore di neutro, fermi macchina inspiegabili ecc., ecc.

E’ quindi ovvio dedurre che la non qualità del “prodotto” energia elettrica, può tradursi in costi anche molto importanti nell’economia di un impianto e di una produzione industriale.

Il percorso verso una valida gestione economica dell’energia elettrica, passa quindi, inevitabilmente, dal verificare:

1. la presenza di armoniche
2. la presenza di inter-armoniche
3. microinterruzioni
4. flickers ecc.

e, contemporaneamente, conoscere quanta parte della distorsione armonica presente è importata nell’impianto tramite l’alimentazione e quanta invece è generata dall’impianto stesso.

Cosa sono le componenti armoniche?

Le componenti armoniche non generano danni immediati nel momento in cui compaiono ma agiscono con calma e senza tregua, presentando il conto una volta che la loro costante presenza ha prodotto i suoi effetti.

Ma cosa procurano le componenti armoniche, o più genericamente un elevato livelli di distorsione armonica totale?

Il primo effetto è il surriscaldamento dei conduttori e di tutti i componenti passivi coinvolti, in particolare i condensatori di rifasamento, i trasformatori, i motori ad induzione.

La vita operativa di questi apparati si riduce, tanto più rapidamente quanto maggiore è la presenza delle componenti armoniche; i condensatori possono scoppiare, i trasformatori aumentano le perdite di potenza (costo indiretto), i motori a induzione vanno in blocco, il conduttore di neutro si sovraccarica, i dispositivi di protezione intervengono in modo intempestivo.

Tutto ciò perché le componenti armoniche hanno una frequenza operativa superiore alla frequenza nominale degli impianti (50 o 60Hz), e questi elementi sono progettati e prodotti per operare alla tensione di rete senza frequenza superiori “inutili” dal punto di vista industriale o commerciale.

Cosa sono i flicker?

• Variazioni sinusoidali della tensione di alimentazione a frequenza molto minore di 50 Hz (pochi Hz);
• Sono simili alla modulazione AM;
• Vengono misurati sulla base della percezione dell’occhio umano ad una lampada soggetta al fenomeno

Da cosa sono generati?

• Inserimento di grossi carichi in rete, per esempio saldatrici, motori…
• Funzionamento di apparecchiature con assorbimenti molto variabili, per es forni da arco…
• A seconda del tempo di ciclo si misurano percettibilità di breve e lunga durata

Come si misurano?

• La normativa fissa un coefficiente da calcolare chiamato Percettibilità.
• Va calcolato il coefficiente “processando” opportunamente il segnale e applicando la formula riportata sulla norma

Per verificare la qualità dell’energia elettrica è quindi indispensabile individuare il tipo di apparecchio di misura necessario, in funzione del grado di approfondimento dell’indagine che si vuole ottenere; la gamma di strumenti disponibili spazia dagli analizzatori/misuratori dei parametri di rete ai veri e propri analizzatori di qualità di rete.

Ma in cosa si differenziano?

Questi ultimi, definiti PQA (Power Quality Analizer), permettono il rilevamento e l’analisi dettagliata di tutti i disturbi presenti.

Il mercato offre vari misuratori dei parametri nelle reti elettriche, inclusivi anche dell’analisi armonica mentre la scelta è più limitata nel settore dei PQA (Power Quality Analizer).

E’ ovvio che il primo parametro da ricercare sia la capacità di misura in Vero Valore Efficace e la relativa banda passante dello strumento e dei suoi eventuali sensori amperometrici a pinza.

Gli strumenti veramente definibili PQA, si distinguono dagli analizzatori dei parametri di rete per il più elevato livello di dettaglio dell’analisi della forma d’onda di tensione e di corrente. Tale dettaglio è tanto maggiore quanto più elevata è la risposta in frequenza, nonché l’entità del campionamento del sistema di misura. Sono questi due importanti fattori che qualificano lo strumento di misura.