Correnti sulla rete MT

[StellaTriangolo]

Ciao a tutti, nell'attività di tutti i giorni diamo per scontato (per lo meno io e magari mi sbaglio anche ) che il carico sulla rete MT di e distribuzione sia equilibrato ( sistema trifase a tre fili, in uscita dal secondario a stella del trasformatore di cabina primaria, fino ad alimentare il primario a triangolo dei TR MT/BT nelle cabine secondarie). Ma perché le correnti circolanti sulle tre fasi di linea non possono essere diverse tra di loro considerato che l'utenza che la linea va ad alimentare è un carico assolutamente squilibrato? Ho come la sensazione che la risposta potrebbe essere banale ma al momento se provo a spiegarmelo in termini di elettrotecnica non riesco a formulare una spiegazione che mi soddisfi per cui mi piacerebbe che qualcuno possa spiegarmelo in questi termini, matematici soprattutto.

[fpalone]

Ciao StellaTriangolo,
intanto considera che, per via dello schema di collegamento dei trasformatori AT/MT e MT/BT, nella rete di distribuzione non possono circolare correnti di carico sequenza omopolare.
Certo, può esistere uno squilibrio nelle correnti dovuto alla presenza di una componente inversa, causata da carichi non perfettamente equilibrati.
Statisticamente tuttavia, il carico visto dalla rete MT (che in genere sottende un gran numero di utenze, singolarmente squilibrate), è mediamente equilibrato, così che la componente di sequenza inversa ha in genere una ampiezza molto ridotta.
Per molti aspetti puoi quindi considerarlo equilibrato

In alta tensione invece è più facile trovare utenze completamente squilibrate, come ad esempio le sottostazioni ferroviarie per l'alimentazione delle linee di contatto in c.a., che adottano in genere un collegamento bifase.
In questi casi ci saranno delle correnti non trascurabili di carico alla sequenza inversa.

[StellaTriangolo]

Quindi a questo punto è soltanto un fatto statistico, cioè "casuale" , in virtù del fatto che la rete va ad alimentare un enorme numero di carichi che per la legge dei grandi numeri appariranno uniformemente distribuiti sulle tre fasi? Ma se per assurdo con una linea MT andassimo ad alimentare ad es. 1 MW tutto su una fase e sulle altre due 0 W le correnti sarebbero comunque squilibrate? Cioè come pensavo non esiste alcuna legge matematica per cui debba esistere l'equilibrio perfetto?

[StellaTriangolo]

Questo molto probabilmente perché presso uno stabilimento che necessita di una potenza tale da richiedere una fornitura in MT la maggior parte dei carichi che contribuiscono in maniera significativa all'assorbimento di corrente saranno esclusivamente utilizzatori trifase senza neutro.

[fpalone]

se per assurdo con una linea MT andassimo ad alimentare ad es. 1 MW tutto su una fase e sulle altre due 0 W le correnti sarebbero comunque squilibrate?

In primo luogo, in un sistema a neutro isolato (o compensato) come quello MT non puoi caricare una fase sola, perché non hai la possibilità di far circolare correnti omopolari. Puoi, teoricamente, collegare un carico monofase tra due fasi della MT; questa pratica è in Italia limitata a poche centinaia di W per i servizi ausiliari delle cabine secondarie.
All'estero (ed in particolare nei paesi di scuola americana), è invece abbastanza diffusa la pratica di derivare alimentazioni monofase dalla MT, anche per l'alimentazione di utenze domestiche. Rimane valido il solito discorso che, per questioni statistiche, il carico risulta nel complesso ben bilanciato.
Se tu volessi alimentare un unico grande carico squilibrato da una rete trifase, chiaramente la circolazione di corrente alla sequenza inversa tenderebbe a provocare una dissimmetria nelle tensioni di alimentazione degli utenti; pertanto il problema del massimo assorbimento tollerabile di correnti sbilanciate si riconduce ad un problema di power quality.
in prima approssimazione lo squilibrio che introduci con un carico collegato tra due fasi, collegato in un nodo con potenza di corto circuito è pari a
In MT non ci sono praticamente mai problemi di questo tipo, dato che in Europa non è pratica comune alimentare grandi carichi monofase in MT.
La questione semmai si pone in AT, limitatamente a sottostazioni ferroviarie in c.a. a 50Hz o a forni ad arco in c.a. .
Per qualche dettaglio in più su come viene gestita la cosa e come vengono definiti i limiti di emissione, sia in MT che in AT, puoi leggere il technical report IEC 61000-3-13

[fpalone]

I forni sono trifase, ma (a differenza di quelli in c.c.) quelli in ca possono assorbire correnti sbilanciate perché utilizzano tre elettrodi monofase, che possono vedere impedenza d'arco diversa oppure possono non innescare tutti contemporaneamente l'arco.
Il problema, in termini di power quality non è trascurabile, soprattutto dalle parti del bresciano.

[StellaTriangolo]

In primo luogo, in un sistema a neutro isolato (o compensato) come quello MT non puoi caricare una fase sola, perché non hai la possibilità di far circolare correnti omopolari[..]

Tutto chiaro. Ma ora pongo un altro problema. Il sistema di misura dei clienti MT sfrutta l'inserzione Aron. Per quanto riguarda la misura della potenza attiva il problema non si pone perché è indipendente dall'equilibrio delle correnti, ma considerato che i contatori misurano anche l'energia reattiva, l'attendibilità di quest'ultima misura è a questo punto legata al fatto che le correnti siano più o meno equilibrate, perché come sappiamo, la misura dell'energia reattiva in Aron è possibile sole per sistemi simmetrici ed EQUILIBRATI. Quindi a questo punto uno squilibrio, seppur minimo andrà a falsare in qualche modo questa misura?

[fpalone]

In principio sì, una componente di sequenza inversa introduce degli errori in una misura di potenza reattiva fatta con 2 Wattmetri; appunto per questo l'inserzione Aron non è adatta per misurare la potenza reattiva per carichi significativamente squilibrati.
Infatti in MT, dove il problema dello squilibrio è trascurabile (come spiegato già in [2] e [3]), è ammesso l'uso dell'inserzione Aron, dato che l'approssimazione dei carichi squilibrati è, ai fini pratici, rispettata, e l'errore commesso non è superiore a quello già introdotto dalla catena di misura (errori di fase e di rapporto dei TA e dei TV). Per contro, dove potresti avere dei problemi, come in AT, vanno utilizzate le misure con 3 TA e 3 TV.

[StellaTriangolo]

Perfetto, è svelato l'arcano. Certo che trovare in enel gente che sappia spiegarti questa cosa è davvero un'impresa.

[StellaTriangolo]

Scusate ma mi è tornato qualche altro dubbio sull'argomento. Supponiamo che io abbia inserito un TA toroidale tra tutte e tre le fasi lungo una linea MT. In questo caso la linea è alimentata dal TR di cabina primaria stella-stella e alimenta i vari TR Dyn11 delle varie cabine secondarie. Il neutro non è distribuito. Se c'è un minimo squilibrio tra le correnti (che abbiamo detto può
verificarsi considerato che l'equilibrio è di natura statistica sulla rete MT) la corrente che rileva il TA è uguale alla somma vettoriale delle tre correnti che potrebbe essere diverso da 0. Ora vorrei porre tre domande ben precise:
1) la somma vettoriale non nulla delle tre correnti di fase corrisponde alla componente omopolare oppure a quella di sequenza inversa? (purtroppo sulla teoria delle componenti simmetriche non sono tanto ferrato)
2)Oltre allo squilibrio dei moduli, posso considerare di natura statistica anche lo sfasamento di ogni corrente rispetto alla relativa tensione di fase? (suppongo di si ma non ne sono sicuro)
3) Esiste una qualche ragione di natura elettrotecnica per cui un trasformatore di distribuzione, in particolar modo del tipo Dyn11 tenda ad equilibrare al primario le correnti comunque squilibrate assorbite dal carico collegato al secondario? (non lo so...ad esempio per via del tipo di collegamento ecc..)
Scusate se la mia domanda sembra un interrogatorio ma confido davvero nella competenza che regna in questo forum. Lo reputo il posto migliore dove chiarire i miei dubbi, dato che la mia elettrotecnica ormai si è arrugginita un po'.