Rifasare: perchè?

Il mondo dell’impiantistica elettrica industriale sta vivendo con particolare attenzione le tematiche dell’efficienza energetica e della riduzione degli sprechi.

Il rifasamento in tal senso è sicuramente un ambito importante poiché un impianto ben rifasato permette la riduzione delle perdite Joule e delle cadute di tensione, e rende quindi possibile ottimizzare le taglie delle apparecchiature elettriche (trasformatori di potenza, cavi, sbarre, organi di protezione e manovra).

Se le utenze sono ben rifasate, la rete elettrica risulta più efficiente e anche più stabile. Per questo motivo nei Paesi industrializzati le autorità di regolazione del mercato elettrico orientano gli utenti industriali verso un comportamento virtuoso, tipicamente mediante penali applicate all’energia reattiva consumata in eccesso rispetto ai limiti fissati.

L’indice di qualità di un impianto è definito dal fattore di potenza (cos φ), cioè il rapporto tra la potenza attiva e la potenza apparente: maggiore è il fattore di potenza e migliore è la qualità dell’impianto (generalmente l’Autorità competente fissa il valore a 0,9/0,95).

In un impianto con basso fattore di potenza, nella maggior parte dei casi il costo relativo all’installazione dell’apparecchiatura di rifasamento viene ammortizzato in pochi anni.

Rifasare: come

 

Installando una batteria di condensatori è possibile ridurre la potenza reattiva assorbita dai carichi induttivi presenti nell’ impianto e conseguentemente innalzare il valore del fattore di potenza.

Le modalità secondo cui effettuare il rifasamento sono molteplici e la loro scelta è funzione della natura e dell’andamento giornaliero dei carichi, della loro distribuzione nell’impianto e del tipo di servizio.

La scelta principale va effettuata tra rifasamento distribuito e rifasamento centralizzato.

Nel caso di rifasamento distribuito, le unità rifasanti sono disposte nelle immediate vicinanze di ogni singolo carico che si vuole rifasare. Nel caso di rifasamento centralizzato si installa un’unica batteria automatica a monte di tutti i carichi da rifasare.

A livello tecnico il rifasamento distribuito è da preferire: la regolazione del fattore di potenza diventa sistematica e rigidamente legata al carico rifasato. Negli impianti industriali il risparmio ottenibile con il rifasamento distribuito si manifesta sia sotto forma tariffaria, sia sotto forma di miglior dimensionamento di tutte le linee interne allo stabilimento che collegano la cabina MT/BT con le utenze. Un altro notevole vantaggio di questo tipo di rifasamento è l’installazione semplice e poco costosa, in quanto rifasatori e carico sono inseriti e disinseriti contemporaneamente e possono usufruire delle stesse protezioni contro i sovraccarichi ed i corto circuiti.

Un altro elemento fondamentale da considerare è l’andamento giornaliero dei carichi: in molti impianti, non tutte le utenze funzionano contemporaneamente e alcune addirittura funzionano solo per poche ore al giorno. È evidente che la soluzione del rifasamento distribuito diventa troppo costosa per l’elevato numero di rifasatori che si dovrebbero prevedere e molti di questi condensatori sarebbero per lungo tempo inutilizzati.

In conclusione, il rifasamento distribuito è conveniente qualora la maggior parte della potenza reattiva richiesta sia concentrata su pochi carichi di grossa potenza che lavorano molte ore al giorno. Il rifasamento centralizzato conviene invece nel caso di impianti con molti carichi eterogenei che lavorano saltuariamente. In tal caso la potenza della batteria risulta molto inferiore alla potenza complessiva che bisognerebbe prevedere con il rifasamento distribuito.

Se l’assorbimento di potenza reattiva è molto variabile durante il funzionamento dell’impianto, è consigliabile prevedere una regolazione automatica frazionando la batteria in più gradini.

Rifasare: le armoniche nelle reti elettriche

 

In molti impianti elettrici industriali o del terziario la presenza di utenze non lineari (inverter, saldatrici, raddrizzatori, computer, azionamenti, etc) determina una distorsione della corrente (e quindi le armoniche), che viene sintetizzata mediante il parametro numerico THDI%: se la corrente è sinusoidale il suo THDI% è nullo, tanto più la corrente è deformata tanto più è elevato il suo THDI%.

La loro presenza in rete comporta molteplici problemi sugli elementi di un impianto elettrico:

– Nelle macchine rotanti si ha l’insorgere di coppie parassite (con conseguenti vibrazioni) che ne minano la durata meccanica. L’aumento delle perdite provoca inoltre riscaldamenti indesiderati con conseguente danneggiamento degli isolamenti;

– Nei trasformatori causano l’aumento delle perdite nel rame e nel ferro con possibile danneggiamento degli avvolgimenti. L’eventuale presenza di componenti continue di tensione o corrente può comportare la saturazione del nucleo con conseguente aumento della corrente magnetizzante;

– I condensatori ne risentono dal punto di vista del riscaldamento e dell’aumento della tensione con una riduzione della vita media.

La forma d’onda della corrente generata da un carico non lineare se è periodica può essere rappresentata come la somma di più onde sinusoidali (una a 50Hz detta fondamentale e altre con frequenza multipla della fondamentale dette armoniche).

È in generale sconsigliabile rifasare senza alcun accorgimento una linea con contenuto armonico elevato. Questo perché, anche se si possono costruire condensatori in grado di sopportare forti sovraccarichi, il rifasamento eseguito con soli condensatori si traduce in un incremento del contenuto armonico, con gli effetti negativi appena visti.

La soluzione più conveniente per evitare questo tipo di problematiche è il filtro di sbarramento (Detuned Filter) ottenibile ponendo in serie ai condensatori delle reattanze che, spostando la frequenza di risonanza al di sotto dell’armonica più bassa esistente, sono in grado di proteggere i condensatori e nel frattempo evitano risonanze pericolose.

Condensatori utilizzati

Nei nostri sistemi di rifasamento automatico utilizziamo esclusivamente condensatori trifase in polipropilene metalizzato ad alto gradiente impregnati in resina (senza PCB).

La differenza sostanziale rispetto ai condensatori in polipropilene standard è la modalità con cui il film dielettrico viene metallizzato: se nei condensatori standard lo spessore dello strato metallico depositato sulla superficie del polipropilene è costante, per quelli «ad alto gradiente» lo strato metallico ha uno spessore opportunamente modulato.

La modulazione dello spessore della metallizzazione permette di migliorare notevolmente le prestazioni dei condensatori (e quindi dei sistemi di rifasamento di cui sono il componente fondamentale) in termini di:

– aumento della potenza specifica (kvar/dm3) con conseguente riduzione delle dimensioni dei sistemi di rifasamento;

– miglioramento della robustezza nei confronti delle sovratensioni continuative e transitorie, per una maggiore affidabilità anche in impianti con presenza di sbalzi di tensione dovuti alla rete o a manovre sull’impianto;

– migliore comportamento al corto circuito interno.

Regolatori di potenza reattiva

Il regolatore di potenza reattiva è, insieme ai condensatori ed alle reattanze (nei quadri filtro di sbarramento), il componente fondamentale del sistema di rifasamento automatico.

È infatti l’elemento «intelligente», preposto alla verifica dello sfasamento della corrente assorbita dal carico, in funzione del quale comanda l’inserimento ed il disinserimento delle batterie di condensatori allo scopo di mantenere il fattore di potenza dell’impianto al di sopra della soglia minima prevista dall’Autorità per l’Energia.

I regolatori di potenza reattiva RPC utilizzati nei sistemi di rifasamento automatico ORTEA sono progettati per garantire il fattore di potenza desiderato minimizzando al contempo la sollecitazione delle batterie dei condensatori; precisi ed affidabili nelle funzioni di misura e regolazione, sono semplici e intuitivi nell’installazione e nella consultazione.

La flessibilità dei regolatori permette di modificare tutti i parametri della logica per personalizzarne il funzionamento, adattandolo alle effettive caratteristiche dell’impianto da rifasare (soglia del fattore di potenza, velocità di inserimento delle batterie, tempo di attesa per la riconnessione di una batteria, presenza di fotovoltaico, etc).

I regolatori utilizzati da ORTEA offrono inoltre importanti funzionalità per la manutenzione e la gestione dell’impianto di rifasamento, finalizzate all’individuazione ed alla soluzione di problematiche impiantistiche che potrebbero portare ad un suo danneggiamento con conseguente riduzione della vita utile.

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PFC SISTEMI DI RIFASAMENTO AUTOMATICO

PFC403

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PFC403
Product ID: 5459
Un = 450V
THDIR% ≤ 20%

PFC103
UeUnUmaxHzTHDIR%THDIC%
415V450V495V50≤ 20%≤ 70%
Ue: Tensione nominale di impiego. Un: Tensione di targa dei condensatori. Umax: Tensione massima ammessa nei condensatori. THDIR%: Tasso di distorsione armonica in corrente dell’impianto. THDIC%: Tasso di distorsione armonica in corrente dei condensatori.
Caratteristiche tecniche
Tensione nominale di impiegoUe = 415V
Frequenza nominale50Hz
Sovraccarico massimo In (quadro)1.3xIn
Sovraccarico massimo In (condensatori)1.3xIn (continuo)
Sovraccarico massimo Vn (quadro)1.1xUe
Sovraccarico massimo Vn (condensatori)3xUn (per 1 minuto)
Classe di temperatura (quadro)-5/+40°C
Classe di temperatura (condensatori)-25/+55°C
Dispositivi di scaricaMontati su ogni batteria
InstallazionePer interno
ServizioContinuo
Collegamenti interniTriangolo
Dispositivi di inserzioneContattori (tipo AC6b)
Finitura meccanica internaZinco passivata
Norme di riferimento (quadro)IEC 61439-1/2 IEC61921
Norme di riferimento (condensatori)IEC 60831-1/2
Caratteristiche principali
Sistemi di rifasamento automatico indicati per impianti dove la distorsione armonica della corrente, senza condensatori installati, è minore/uguale del 20%. L’uso di condensatori in polipropilene metallizzato ad alto gradiente garantisce migliori prestazioni, elevata resistenza ai forti sovraccarichi di tensione, basse perdite e dimensioni contenute.
Generalità
  • Carpenteria metallica zinco-passivata, verniciata con polveri epossidiche colore RAL 7035.
  • Trasformatore per la separazione del circuito di potenza da quello degli ausiliari (230V).
  • Sezionatore sottocarico con funzione blocco porta.
  • Contattori per carichi capacitivi con resistenze di presinserzione per la limitazione del picco di corrente all’inserzione dei condensatori.
  • Cavi autoestinguenti, rispondenti alla norma IEC 50267-2-1.
  • Regolatore a microprocessore dotato di modulo di protezione armoniche.
  • Regolatore a microprocessore.
  • Condensatori trifase autorigenerabili in polipropilene metalizzato ad alto gradiente con tensione di targa Un = 450V.
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PFC SISTEMI DI RIFASAMENTO AUTOMATICO

PFC503

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PFC503
Product ID: 246
Un = 525V
THDIR% ≤ 27%

PFC503
UeUnUmaxHzTHDIR%THDIC%
415V525V577V50≤ 27%≤ 85%
Ue: Tensione nominale di impiego. Un: Tensione di targa dei condensatori. Umax: Tensione massima ammessa nei condensatori. THDIR%: Tasso di distorsione armonica in corrente dell’impianto. THDIC%: Tasso di distorsione armonica in corrente dei condensatori.
Caratteristiche tecniche
Tensione nominale di impiegoUe = 415V
Frequenza nominale50Hz
Sovraccarico massimo In (quadro)1.3xIn
Sovraccarico massimo In (condensatori)1.3xIn (continuo)
Sovraccarico massimo Vn (quadro)1.1xUe
Sovraccarico massimo Vn (condensatori)3xUn (per 1 minuto)
Classe di temperatura (quadro)-5/+40°C
Classe di temperatura (condensatori)-25/+55°C
Dispositivi di scaricaMontati su ogni batteria
InstallazionePer interno
ServizioContinuo
Collegamenti interniTriangolo
Dispositivi di inserzioneContattori (tipo AC6b)
Finitura meccanica internaZinco passivata
Norme di riferimento (quadro)IEC 61439-1/2 IEC61921
Norme di riferimento (condensatori)IEC 60831-1/2
Caratteristiche principali
Sistemi di rifasamento automatico indicati per impianti dove la distorsione armonica della corrente, senza condensatori installati, è minore/uguale del 27%. L’uso di condensatori in polipropilene metallizzato ad alto gradiente garantisce migliori prestazioni, elevata resistenza ai forti sovraccarichi di tensione, basse perdite e dimensioni contenute.
Generalità
  • Carpenteria metallica zinco-passivata, verniciata con polveri epossidiche colore RAL 7035.
  • Trasformatore per la separazione del circuito di potenza da quello degli ausiliari (230V).
  • Sezionatore sottocarico con funzione blocco porta.
  • Contattori per carichi capacitivi con resistenze di presinserzione per la limitazione del picco di corrente all’inserzione dei condensatori.
  • Cavi autoestinguenti, rispondenti alla norma IEC 50267-2-1.
  • Regolatore a microprocessore.
  • Condensatori trifase autorigenerabili in polipropilene metalizzato ad alto gradiente con tensione di targa Un = 525V.
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PFC SISTEMI DI RIFASAMENTO AUTOMATICO

PHF203

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PHF203
Product ID: 249
Un = 525V
THDIR% >27%

PHF203
UeHzTHDIR%THDVR%I(250Hz)%Reattanza di sbarramento (180Hz - N=3,6 - P=7,7%)
415V50> 27%≤ 6%> 25%100% di carico non lineare inserito
Ue: Tensione nominale di impiego. THDIR%: Tasso di distorsione armonica in corrente dell’impianto. THDIVr%: Tasso di distorsione armonica in tensione dell’impianto. I(250Hz)%: Corrente di 5a armonica percentuale.
Caratteristiche tecniche
Tensione nominale di impiegoUe = 415V
Frequenza nominale50Hz
Sovraccarico massimo In (quadro)1.3xIn
Sovraccarico massimo In (condensatori)1.3xIn (continuo)
Sovraccarico massimo Vn (quadro)1.1xUe
Sovraccarico massimo Vn (condensatori)3xUn (per 1 minuto)
Classe di temperatura (quadro)-5/+40°C
Classe di temperatura (condensatori)-25/+55°C
Dispositivi di scaricaMontati su ogni batteria
InstallazionePer interno
ServizioContinuo
Collegamenti interniTriangolo
Dispositivi di inserzioneContattori
Finitura meccanica internaZinco passivata
Norme di riferimento (quadro)IEC 61439-1/2 IEC61921 IEC61642
Norme di riferimento (condensatori)IEC 60831-1/2
Caratteristiche principali
Sistemi di rifasamento automatico indicati per impianti dove la distorsione armonica della corrente, senza condensatori installati, è maggiore del 27%. L’uso di condensatori in polipropilene metallizzato ad alto gradiente garantisce migliori prestazioni, elevata resistenza ai forti sovraccarichi di tensione, basse perdite e dimensioni contenute.
Generalità
  • Carpenteria metallica zinco-passivata, verniciata con polveri epossidiche colore RAL 7035.
  • Trasformatore per la separazione del circuito di potenza da quello degli ausiliari (230V).
  • Sezionatore sottocarico con funzione blocco porta.
  • Contattori.
  • Cavi autoestinguenti, rispondenti alla norma IEC 50267-2-1.
  • Regolatore a microprocessore dotato di modulo di protezione armoniche.
  • Condensatori trifase autorigenerabili in polipropilene metalizzato ad alto gradiente con tensione di targa Un = 525V.
  • Reattanza di sbarramento trifase con frequenza di accordo 180Hz.
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PFC SISTEMI DI RIFASAMENTO AUTOMATICO

PHF303

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PHF303
Product ID: 5431
Un = 525V
THDIR% >27%

PHF203
UeHzTHDIR%THDVR%I(250Hz)%Reattanza di sbarramento (135Hz - N=2,7 - P=13,7%)
415V50> 27%≤ 6%> 25%100% di carico non lineare inserito
Ue: Tensione nominale di impiego. THDIR%: Tasso di distorsione armonica in corrente dell’impianto. THDIVr%: Tasso di distorsione armonica in tensione dell’impianto. I(250Hz)%: Corrente di 5a armonica percentuale.
Caratteristiche tecniche
Tensione nominale di impiegoUe = 415V
Frequenza nominale50Hz
Sovraccarico massimo In (quadro)1.3xIn
Sovraccarico massimo In (condensatori)1.3xIn (continuo)
Sovraccarico massimo Vn (quadro)1.1xUe
Sovraccarico massimo Vn (condensatori)3xUn (per 1 minuto)
Classe di temperatura (quadro)-5/+40°C
Classe di temperatura (condensatori)-25/+55°C
Dispositivi di scaricaMontati su ogni batteria
InstallazionePer interno
ServizioContinuo
Collegamenti interniTriangolo
Dispositivi di inserzioneContattori
Finitura meccanica internaZinco passivata
Norme di riferimento (quadro)IEC 61439-1/2 IEC61921 IEC61642
Norme di riferimento (condensatori)IEC 60831-1/2
Caratteristiche principali
Sistemi di rifasamento automatico indicati per impianti dove la distorsione armonica della corrente, senza condensatori installati, è maggiore del 27%. L’uso di condensatori in polipropilene metallizzato ad alto gradiente garantisce migliori prestazioni, elevata resistenza ai forti sovraccarichi di tensione, basse perdite e dimensioni contenute.
Generalità
  • Carpenteria metallica zinco-passivata, verniciata con polveri epossidiche colore RAL 7035.
  • Trasformatore per la separazione del circuito di potenza da quello degli ausiliari (230V).
  • Sezionatore sottocarico con funzione blocco porta.
  • Contattori.
  • Cavi autoestinguenti, rispondenti alla norma IEC 50267-2-1.
  • Regolatore a microprocessore dotato di modulo di protezione armoniche.
  • Condensatori trifase autorigenerabili in polipropilene metalizzato ad alto gradiente con tensione di targa Un = 525V.
  • Reattanza di sbarramento trifase con frequenza di accordo 135Hz.
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PFC SISTEMI DI RIFASAMENTO AUTOMATICO

PHS203

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PHS203
Product ID: 5445
Un = 525V
THDIR% >27%

PHF203
UeHzTHDIR%THDVR%I(250Hz)%Reattanza di sbarramento (180Hz - N=3,6 - P=7,7%)
415V50> 27%≤ 6%> 25%100% di carico non lineare inserito
Ue: Tensione nominale di impiego. THDIR%: Tasso di distorsione armonica in corrente dell’impianto. THDIVr%: Tasso di distorsione armonica in tensione dell’impianto. I(250Hz)%: Corrente di 5a armonica percentuale.
Caratteristiche tecniche
Tensione nominale di impiegoUe = 415V
Frequenza nominale50Hz
Sovraccarico massimo In (quadro)1.3xIn
Sovraccarico massimo In (condensatori)1.3xIn (continuo)
Sovraccarico massimo Vn (quadro)1.1xUe
Sovraccarico massimo Vn (condensatori)3xUn (per 1 minuto)
Classe di temperatura (quadro)-5/+40°C
Classe di temperatura (condensatori)-25/+55°C
Dispositivi di scaricaMontati su ogni batteria
InstallazionePer interno
ServizioContinuo
Collegamenti interniTriangolo
Dispositivi di inserzioneInseritori statici
Finitura meccanica internaZinco passivata
Norme di riferimento (quadro)IEC 61439-1/2 IEC61921 IEC61642
Norme di riferimento (condensatori)IEC 60831-1/2
Caratteristiche principali
Sistemi di rifasamento automatico particolarmente indicati per impianti con cicli di lavoro molto rapidi (da 150ms a 1s) e dove la distorsione armonica della corrente, senza condensatori installati, è maggiore del 27%. L’uso di condensatori in polipropilene metallizzato ad alto gradiente garantisce migliori prestazioni, elevata resistenza ai forti sovraccarichi di tensione, basse perdite e dimensioni contenute.
Generalità
  • Carpenteria metallica zinco-passivata, verniciata con polveri epossidiche colore RAL 7035.
  • Trasformatore per la separazione del circuito di potenza da quello degli ausiliari (230V).
  • Sezionatore sottocarico con funzione blocco porta.
  • Inseritori statici a tiristori.
  • Cavi autoestinguenti, rispondenti alla norma IEC 50267-2-1.
  • Regolatore a microprocessore dotato di modulo di protezione armoniche.
  • Condensatori trifase autorigenerabili in polipropilene metalizzato ad alto gradiente con tensione di targa Un = 525V.
  • Reattanza di sbarramento trifase con frequenza di accordo 180Hz.
  • Tempo di inserzione/disinserzione di tutta la potenza reattiva disponibile: circa 60 millisecondi.
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PFC SISTEMI DI RIFASAMENTO AUTOMATICO

Cassetti

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: Cassetti
Product ID: 5473


cassetti

Progettato per adattarsi alle più comuni misure dei quadri elettrici, il sistema di cassetti Ortea è la soluzione ideale per OEM e produttori di quadri, inoltre:

  • È compatto.
  • È disponibile sia con sia senza reattanza di sbarramento.
  • Potenze da 9,4 kvar a 150kvar in un unico cassetto.
  • «Bus bar» adatto a sopportare fino a 400kvar.
  • Facile da montare (sbarre di collegamento e fusibili NH incorporati nel supporto del cassetto).

I cassetti Ortea sono equipaggiati con condensatori trifase autorigenerabili in polipropilene metallizzato ad alto gradiente che assicurano elevate prestazioni con basse perdite e piccole dimensioni.
Sono facili da montare all'interno di qualsiasi armadio grazie ai supporti laterali regolabili a scorrimento. Inoltre, grazie alle staffe estensibili, il cassetto largo 480mm può essere montato in armadio da 800 mm, ciò consente una combinazione molto flessibile di ingombri e potenza reattiva totale.
Il sistema a sbarre può sopportare una potenza reattiva massima di 400kvar a 415V e 50Hz. In qualsiasi momento è possibile aggiungere cassetti.
Ogni componente ausiliario e di controllo viene fornito già cablato alla morsettiera installata sul cassetto.

Caratteristiche standard

Ogni cassetto è fornito completo di:

  • Contattori per condensatori.
  • Cavi autoestinguenti, rispondenti alle norme EN 50267-2-1.
  • Base portafusibili unipolare tipo NH00.
  • Fusibili di potenza NH00-gG.
  • Condensatori trifase autorigenerabili in polipropilene metallizzato ad alto gradiente.
  • Sistema trifase di collegamento tramite sbarre in rame stagnato.
  • Resistenze di scarica.
  • Reattanze di sbarramento trifase (solo H203/H303) con frequenza di accordo 180/135Hz. Tutti i componenti utilizzati sono conformi alle prescrizioni normative in materia di sicurezza.

Accessori standard (forniti con ogni cassetto)

  • Staffe di supporto laterale telescopiche, adatte per armadi con profondità 600-400 mm.
  • Barre di collegamento in rame stagnato complete di bulloni.
  • Protezione in plexiglass IP20.
  • Staffe di adattamento per installazione in armadi di larghezza differente (800-1000mm).

I cassetti modello P403 hanno le medesime caratteristiche tecniche relative ai sistemi di rifasamento automatico PFC403. La stessa cosa vale per i modelli P503 (PFC503), H203 (PHF203) , H303 (PHF303) e HS203 (PHS203).

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