Cosa sono le armoniche e come impattano sulla rete elettrica dell’azienda nel 2019

La qualità della rete elettrica in Italia è peggiorata molto negli ultimi anni a causa dell’evoluzione della produzione e distribuzione dell’energia elettrica. Il passaggio fondamentale è tra una produzione centralizzata a più produzioni distribuite, si prendano ad esempio tutte le centrali di produzione tramite un impianto fotovoltaico.

 

La rete è inoltre interessata da condizioni variabili tra il giorno e la notte:

  • Produzione di energia maggiore durante le ore del giorno;
  • Variazione della caduta di tensione ad esempio tra giorno e notte, tra fine settimana e giorni lavorativi.

 

Quali sono i principali disturbi della rete elettrica?

I disturbi principali che subisce il sistema elettrico sono generati dalla moltitudine e varietà di dispositivi elettrici presenti presso gli utilizzatori finali, specialmente se si tratta di inverter o UPS.

Negli ultimi anni i dispositivi in grado di disturbare la rete elettrica si sono largamente diffusi, ad esempio: azionamenti di motori elettrici, impianti fotovoltaici, alimentazione di Centri di Elaborazione Dati, etc.

I disturbi della rete elettrica dipendono da distorsioni derivanti da:

  • Presenza di Armoniche;
  • Fluttuazioni della tensione.

Cosa sono le Armoniche?

Le armoniche sono correnti o tensioni sinusoidali con frequenza pari ad un multiplo intero (k) della frequenza del sistema di distribuzione, denominata fondamentale.

 

La sovrapposizione di più disturbi, porta a scomporre la curva risultante in più armoniche di frequenza superiore.

I livelli di armoniche potenzialmente presenti sono molteplici, comunemente sono presenti fino alla 13″… anche se sono ben di più…

Quali sono gli effetti delle Armoniche?

Le armoniche di tensione e di corrente sovrapposte alla fondamentale hanno effetti combinati sui dispositivi allacciati alla rete elettrica.

guasto elettrico da armoniche
 Effetti immediati!!!

  1. Le armoniche di tensione possono disturbare gli apparati di controllo usate nei sistemi
    elettronici per esempio i dispositivi di controllo che utilizzano frequenze prossime a quelle delle componenti
    armoniche.
  2.  Le forze elettrodinamiche prodotte dalle correnti che contengono armoniche causano
    vibrazioni e disturbi anche acustici, specialmente nei dispositivi elettromagnetici (trasformatori,
    reattori etc.).
  3. Inoltre la presenza di armoniche nei campi rotanti può produrre vibrazioni nelle macchine
    rotanti, a causa di coppie pulsanti.

Effetti a lungo termine!!!

  1. Riscaldamento nei condensatori: le perdite da riscaldamento sono approssimativamente
    proporzionali al quadrato del valore efficace della corrente: essi sono particolarmente
    sensibili ai sovraccarichi, dovuti sia alle tensioni più elevate che alla presenza di
    armoniche
  2. Riscaldamento dovuto a perdite addizionali nelle macchine: sono presenti perdite supplementari
    nelle macchine rotanti e nei trasformatori dovute a effetto pelle, isteresi e correnti
    parassite. Sovraccarico, vibrazioni e invecchiamento precoce.
  3. Riscaldamento nei cavi e negli equipaggiamenti elettrici: le perdite nei cavi sono incrementate
    qualora circolino correnti ad elevato contenuto armonico, portando ad un aumento di
    temperatura, e quindi ad una diminuzione della durata di vita dell’isolante.
    Tali perdite dipendono da:
    • aumento del valore efficace della corrente;
    • aumento della resistenza apparente della sezione dovuta all’effetto pelle;
    • aumento delle perdite dielettriche dell’isolante con la frequenza, se il cavo è
    soggetto a distorsioni di tensione;
    • fenomeni legati all’effetto prossimità

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Impatto economico!!!

L’influenza economica legata alla presenza di armoniche può essere così schematizzata:

aumento delle perdite – la presenza di perdite supplementari di energia pesa sui costi d’impianto, anche per l’eventualità di dover sottoscrivere contratti più gravosi o comunque con tariffe più penalizzanti
necessità di sovradimensionamenti – l’esigenza di dover sovradimensionare conduttori
e apparecchiature elettriche può rappresentare un onere aggiuntivo non
indifferente;
costi di fermo impianto – spese aggiuntive eventuali conseguenti all’ intervento
intempestivo delle protezioni;
diminuzione della durata di vita dei materiali – a titolo orientativo, uno studio ha dimostrato che una tensione di alimentazione con THD pari al 10% causa una diminuzione della durata di vita:

o del 32,5% per gli apparecchi monofase
o del 18% per quelli trifase
o del 5% per i trasformatori

SOLUZIONE!!!

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