pse info rudimenti reti trasmissione energia

[MarcoD]

Mi è venuta la curiosità di conoscere qualcosa dei problemi di generazione/trasmissione/bilanciamento della energia elettrica.

Per esempio:
quando si parallelano due linee ad alta tensione trifase, dovrebbero esserci dei trasformatori che regolano per annullare la differenza di fase e di ampiezza fra le due tensioni, cone funzionano?
In quanto tempo avviene la manovra?

Regolare poi una rete con tanti nodi deve esssere molto complicato, esistono instabilità?

Quando una linea si interrompe improvvisamente, che protezioni intervengono ?, come si ripartisce il cartico su altre linee ?

Un generatore a turbogas, quanto tempo impiega a prendere carico, quando influisce l'inerzia delle masse rotanti?

Come viene ripartito/controllato il trasferimento elettrico fra gli stati europei?

Ricordo vagamente che decenni fa mi avevano detto che in Svizzera una centrale elettrica si preoccupa di regolare la frequenza della rete europea, recuperando nella notte i cicli persi.E' ancora cosi?

Il mio interesse è modesto, non avrei voglia di leggere libri, magari mi accontenterei delle slide di una presentazione didattica.

Potrei ricercare nel web, ma se mi inviate qualche link mi fate cosa molto gradita.

[giannid19]

Vedi se questo ti interessa

https://www.swissgrid.ch/it/home/operation/regulation/frequency.html#:~:text=La%20frequenza%20standard%20nella%20rete,Giappone%20%C3%A8%20di%2060%20Hertz.

[IsidoroKZ]

Questo il libro in uso qui

Power System Analysis and Design 6th Edition
by J. Duncan Glover, Thomas Overbye, Mulukutla S. Sarma

Uno degli autori ha anche fatto un sistema per simulare le reti, la versione free la trovi qui https://www.powerworld.com/

[ivano]

tutta la rete ad alta e altissima tensione e' sincronizzata, per cui puo' essere messa in parallelo senza grossi problemi.
a necessitare la sincronizzazione al loro parallelo sono i generatori rotanti

[fpalone]

salve MarcoD,
quello che chiedi è trattato nei corsi di sistemi elettrici per l'energia e (dove ancora ci sono) di esercizio dei sistemi elettrici.

Un'eccellenza nostrana sull'argomento sono i libri di Marconato, editi dal CEI.
Ci sarebbe da parlarne per giorni, senza esaurire minimamente l'argomento: ma, giusto per iniziare a parlarne...

quando si parallelano due linee ad alta tensione trifase, dovrebbero esserci dei trasformatori che regolano per annullare la differenza di fase e di ampiezza fra le due tensioni, cone funzionano?

Non è detto che sia necessario interporre dei trasformatori di regolazione: se il sistema elettrico è sufficientemente forte e magliato, le differenze di ampiezza e fase tra l'estremo della linea a la stazione ricevente non è tale da necessitare sistemi di regolazione. Questo è generalmente il caso delle reti di altissima tensione nazionali in ambito europeo.
In alcuni casi tuttavia è necessario interporre dei trasformatori per regolare ampiezza e fase; succede tipicamente alle "frontiere" tra sistemi elettrici o su sezioni critiche, con scarsa magliatura, di sistemi elettrici estesi. Per rimanere in ambito Italiano ad esempio ci sono trasformatori regolatori di fase (PST) su linee di interconessione tra Italia e Francia, tra Italia e Slovenia, tra Italia e Svizzera e su alcune linee della dorsale adriatica (molto meno magliata rispetto alla tirrenica) .
I tempi di manovra dei PST sono di due tipi: per l'inserimento o l'esclusione sono necessarie poche decine di ms, sufficienti a chiudere o aprire gli interruttori AT dei trasformatori. La regolazione di ampiezza e fase è invece ottenuta per mezzo di commutatori sotto carico (CSC) che essendo componenti elettromeccanici abbastanza complicati hanno tempi di manovra di alcuni secondi (circa 5) per ogni presa di regolazione. Per variare il range completo di regolazione possono essere quindi necessari pochi minuti.

Regolare poi una rete con tanti nodi deve essere molto complicato, esistono instabilità?

La rete sincrona è inerentemente stabile ed autoregolante (*): sono le azioni esterne (tipicamente l'azione dei regolatori di tensione dei generatori, dei variatori sotto carico, o guasti) in rete che possono introdurre instabilità di natura diversa e con costanti di tempo diverse.
(*) Il rispetto delle condizioni di Quazza e di Darrieus garantisce che la rete sia autoregolante.

Quando una linea si interrompe improvvisamente, che protezioni intervengono ?, come si ripartisce il cartico su altre linee

Le linee si "interrompono" quando ai loro estremi intervengono le protezioni di linea a far aprire gli interruttori.
Sulle linee elettriche aeree di alta tensione, le protezioni tipicamente più utilizzate sono quelle distanziometriche (relè ad impedenza). Le protezioni differenziali di linea stanno diventando più diffuse con la riduzione dei costi e la disponibilità di canali di comunicazione affidabili e veloci tra gli estremi di linea.
In assenza di azioni di regolazione, la potenza si ripartisce tra le altre linee secondo la matrice di ammettenza nodale.

Un generatore a turbogas, quanto tempo impiega a prendere carico, quando influisce l'inerzia delle masse rotanti?

La presa di carico delle turbogas (a ciclo aperto) è di qualche percento ogni minuto, limitata principalmente dal dover limitare i gradienti termici e quindi gli stress meccanici sui componenti.

Come viene ripartito/controllato il trasferimento elettrico fra gli stati europei?

A regolare il trasferimento di potenza attiva tra aree (tipicamente, ma non solo, stati europei) ci pensa la regolazione secondaria di frequenza.
Una delle conseguenze della stabilità ed autoregolazione del sistema elettrico è quella che se si regola correttamente la frequenza si regolano anche gli scambi tra zone.

Ricordo vagamente che decenni fa mi avevano detto che in Svizzera una centrale elettrica si preoccupa di regolare la frequenza della rete europea, recuperando nella notte i cicli persi.E' ancora cosi?

La regolazione di frequenza nel sistema interconnesso europeo (come in gran parte dei sistemi interconnessi) è di tipo gerarchico e distribuito. Tutte le centrali sopra una certa taglia attuano la regolazione di frequenza.
Il "recuperare i cicli persi" è una funzione addizionale attuata dall'ENTSO-E che consente di azzerare su un periodo sufficientemente lungo l'integrale dell'errore di frequenza. Questa funzione, apparentemente inutile, consente agli orologi che funzionano con il 50 Hz di rete, di avere un'elevatissima accuratezza nel lungo periodo.
Swiss-grid partecipa come gli altri operatori, ma essendo Svizzeri ci tengono a far vedere sulla loro pagina internet l'accuratezza di regolazione della frequenza e della regolazione del "grid time error".

[fpalone]

tutta la rete ad alta e altissima tensione e' sincronizzata, per cui puo' essere messa in parallelo senza grossi problemi.
a necessitare la sincronizzazione al loro parallelo sono i generatori rotanti

Attenzione: in genere è così, ma non è scontato. Ogni tanto porzioni della rete non sono sincronizzate, per motivi operativi o per incidenti (è capitato proprio due giorni fa in Europa).
Per ri-sincronizzare tra loro porzioni di rete, alcuni interruttori sono equipaggiati con un relè di sincronismo (codice ANSI 25, o "cassetto I" per gli aficionados dell'unificazione ENEL), che consente la chiusura solo se l'errore di fase e di scorrimento è al di sotto di un certo valore di soglia, proprio per evitare di mettere in sincronismo due reti con valori di fase o di frequenza troppo diversi tra loro.

E' un relé diverso da quelli per mettere in parallelo i generatori con la rete, anche se si basano su principi concettualmente simili.

[JAndrea]

In questa pagina, seppur in inglese c'è una piccola spiegazione, con implementato alla fine un piccolo Tool di calcolo...
https://voltage-disturbance.com/power-e ... ralleling/

Per curiosità sul Syncro-Check
Standard Distribuzione http://www.seb-barlassina.it/Brochure/R ... 0DV948.pdf

https://library.e.abb.com/public/8bbf5b ... 421enc.pdf

La sua funzione non è solo in fase di chiusura manuale, ma anche sulle richiusure automatiche (lente), quindi al secondo tentativo dopo lo scatto .
Di solito negli impianti di trasmissione i montanti affacciati sono configurati in modo opposto in questo senso, un montante "a lancio" che riporta in tensione la linea, il secondo "a parallelo" avviando il syncro-check valuta se esistono le condizioni per fare il parallelo e dunque ri-magliare la rete.

[IsidoroKZ]

... ma, giusto per iniziare a parlarne...

Giusto per cominciare a parlarne potresti scrivere qualche articolo

[fpalone]

qualche articolo

Sono anni che voglio finire un articolo sul cavo per Malta, ma non trovo mai il giusto spirito per completarlo!

[MarcoD]

Ringrazio tutti e in particolare fpalone per le chiare e soddisfacenti spiegazioni.

Marco