Gestione della frequenza nella rete nazionale

[m_dalpra]

Stavo scorrendo la rivista "Power Tecnology" (09/2005) quando mi sono imbattuto in un interessante articolo intitolato :
"Risposta delle centrali alla regolazione di frequenza".

Da questa lettura ho capito che questo problema non e' da sottovalutare, e mi sembra di interpretare anche come non possa esserci troppa "microgenerazione" diffusa, la quale potrebbe comportare seri problemi nella gestione della frequenza.

Tra l'altro mi sembra di capire che le moderne centrali termoelettriche a ciclo combinato a basso carico hanno problemi di regolazione della frequenza e di rendimento, per cui di notte quasi conviene spegnerle !!

Veniamo al motivo del topic : lo STATISMO.
E' un numero, o meglio una percentuale, che i due ingegneri della EDISON che scrivono questo bell'articolo descrivono cosi' :

E' il rapporto tra lo scarto relativo quasi stazionario di frequenza nella rete e la variazione relativa di potenza del gruppo provocata dalla variazione di frequenza sotto l'effetto del regolatore

Bellissimo, ma cosa vuol dire ?
E poi, da praticone che sono, faccio una domanda molto terra terra : a cosa serve questo numero ?

(Paolo, questa e' per te !!)

[Emanuele458428]

Lo statismo o grado di statismo indica la variazione di frequenza che si ha, in termini relativi, quando vi è una variazione di potenza che la causa. In pratica, se varia la potenza assorbita dalle utenze, c'è uno squilibrio tra potenza immessa in turbina e potenza erogata(se trascuriamo ogni perdita), quindi il generatore sincrono tende ad accelerare o decelerare a seconda che diminuisca o salga la potenza assorbita dai carichi.Questo si traduce in un aumento o diminuzione della frequenza, visto che questa è legata al numero di giri del generatore.Ora, la differenza tra la frequenza nominale e la nuova frequenza, tutto diviso per la frequenza nominale determina il grado di statismo. Ovviamente tutto questo si può dire supponendo condizioni statiche o variazioni molto lente. Inoltre la nuova frequenza è il risultato di una regolazione che si chiama regolazione primaria. Si capisce come sarebbe bello avere grado di statismo nullo: cioè la potenza assorbita può variare quanto vuole,ma la frequenza non varia mai.Questo non è positivo, perché altre considerazioni mostrano che con grado di statismo nullo si perde la possibilità di regolare la potenza erogata da un generatore; infatti, agendo sul variagiri è possibile fare in modo che un generatore eroghi una potenza diversa solo se il suo grado di statismo non è nullo. Ovviamente la potenza in più o in meno che esso eroga deve andare aggiunta o sottratta agli altri generatori che sono in rete.Spero di essere stato abbastanza chiaro..

[m_dalpra]

....Questo non è positivo, perché altre considerazioni mostrano che con grado di statismo nullo si perde la possibilità di regolare la potenza erogata da un generatore; infatti, agendo sul variagiri è possibile fare in modo che un generatore eroghi una potenza diversa solo se il suo grado di statismo non è nullo.

La tua spiegazione e' molto completa, e ti ringrazio.
Da come mi sembra di capire :
- Se lo statismo e' basso significa che il turboalternatore e' veloce a correggere le variazioni di carico.
- Ma e' impossibile avere lo statismo a zero in quanto l'inerzia delle masse e le varie perdite ( regolatore, ecc) introducono sempre dei ritardi nel tempo di risposta.

Non capisco invece il discorso che con lo statismo a zero e' impossibile regolare la potenza.

[Emanuele458428]

Non è questione di velocità. Se lo statismo è basso semplicemente anche lo scarto di frequenza che si viene ad avere dopo una perturbazione è basso, al limite nullo per grado di statismo nullo. La velocità con cui avviene la regolazione non dipende dallo statismo, ma da altri fattori.
E statismo nullo non è perché c'è l'inerzia o gli attriti che ritardano, perché:
1-queste considerazioni valgono in regime stazionario, quindi valgono quando tutto il transitorio che c'è dietro è finito e la macchina è di nuovo in equilibrio con la rete;quindi un ritardo non influenza le considerazioni perché il tutto viene considerato stazionario
2-Il fatto di avere molta inerzia influenza, come hai detto tu, la velocità di regolazione, ma non influenza lo statismo per quanto detto sopra, cioè può andare a regime quando vuole ma avere sempre lo stesso scarto di freqenza.

Per quanto riguarda il fatto che con statismo nullo non è possibile regolare la potenza erogata da generatori connessi in rete, cercherò di spiegarmi meglio che posso: supponi di avere due generatori che erogano potenza ad una rete: ad un certo punto voglio che il primo eroghi più potenza perché per esempio potrebbe essere conveniente.Se questo ha statismo diverso da zero, variando il variagiri mi porto a lavorare ad una potenza superiore della prima, mantenendo la stessa frequenza. In realtà la frequenza varia, perché l'altro generatore vede ai suoi morsetti una potenza minore(equivalente ad una diminuzione di carico), in quanto il primo ne eroga di più.In una grande rete, supposta a potenza infinita, posso regolare la potenza erogata da un generatore senza che vari la frequenza. Tutto il discorso si capisce meglio se abbiamo davanti le caratteristiche statiche della regolazione: in pratica queste sono delle rette a pendenza negativa se lo statismo è diverso da zero, sono invece rette orizzontali se lo statismo è nullo. Si può capire che se lo statismo è nullo non si può regolare la potenza di un gruppo.
Se non ti è chiaro (credo infatti di averti fatto un po di confusione.. ) posso cercare un link o mandarti alcune pagine di appunti....

[m_dalpra]

Ti ringrazio Emanuale del "tentativo" di rispondere al mio quesito, che ancora oggi non ho molto chiaro.
Capisco che e' un concetto alquanto complesso e non chiedo risposte esaurienti, figurarsi in un forum.

Tra l'altro e' una questione di curiosita' personale (anche se legata al mio tipo di lavoro).
Ieri ho giustappunto assistito ad un gruppo elettrogeno a gas da 1MVA che andava in pendolazione per motivi ignoti....

Nessuno ha comunque risposto alla mia domanda da praticone :
A cosa serve sapere il valore dello statismo ?

(Ad esempio, se vale 32%, cosa vuol dire )

[Emanuele458428]

E' molto improbabile che valga 32% perché è un valore assurdamente grande: di solito non supera qualche %,da4a8% circa. Potrei spiegarti praticamente cosa succedesse se un generatore avesse grado di statismo pari a 32%. Però devo introdurre un nuovo concetto che è essenziale sia per capire sia per fare l'esempio: si tratta dell'energia regolante. Forse ne avrai sentito parlare nell'articolo, ed è proprio dentro all'energia regolante che compare lo statismo; mi limito a mostrarti la formula dell'energia regolante di un generatore, che si indica con Kr:

Kr=Pn/s*fn

cioè la potenza nominale divisa per lo statismo e la frequenza nominale. Non sforzarti di capire da dove deriva, prendila per buona e cerca di capire il seguente esempio. In fin dei conti l'energia regolante è un parametro che da indicazioni, conoscendo potenza nominale,statismo e frequenza nominale di un gruppo, sulla qualità della regolazione di frequenza. Passiamo all'esempio:

Gruppo con Pn=100 MW s=0,32(il 32%) fn=50 Hz

calcoliamo Kr:

Kr=100000000/0.32*50=6.25MW/Hz

Nota l'unità di misura di Kr: MW/Hz. questo significa che se la potenza ai morsetti di quel gruppo varia di 6,25MW, la frequenza varia di 1 Hz. Se la potenza varia del doppio, la frequenza varia di 2 Hz e così via.
Avrai capito allora perché conviene avere un valora basso per lo statismo: Prova lo stesso esempio con statismo pari a 0,05 (5%).
Troverai un valore per Kr pari a 40 MW/Hz, molto più grande di prima, e cioè serve una variazione di 40 MW( >6,25 MW) ai capi del generatore perché la frequenza vari di 1 Hz, quindi evidentemente è molto meglio nei riguardi del mantenimento della frequenza.

Spero che questo esempio ti sia di aiuto, per quanto affrettato. Fammi sapere se questo tentativo è andato a buon fine. ciao