Questione di connessione

A dicembre 2011 è stata pubblicata dal CEI la nuova Norma CEI 0-21, regola tecnica di riferimento per la connessione di utenti attivi, definendo l’avviamento, l’esercizio ed il distacco dell’impianto di produzione, e passivi, alle reti elettriche di distribuzione con tensione nominale in corrente alternata fino a 1 kV compreso, alle reti BT delle imprese distributrici di energia elettrica.

La Norma è stata predisposta dal CEI con l’ausilio di tecnici del settore (tra i quali rappresentanti di ANIE/GIFI), di concerto con l’Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas, che deve definirne i tempi di entrata in vigore, e andrà a sostituire tutte le prescrizioni dei singoli distributori, prima tra tutte la Guida alle connessioni di Enel Distribuzione, oltre alla Norma CEI 11-20, relativa agli impianti di produzione di energia elettrica collegati a reti di I e II categoria.

La Norma CEI 0-21 ha un forte impatto sul mondo del fotovoltaico, soprattutto per quanto riguarda gli inverter per la connessione alle reti di bassa tensione che dovranno rispondere a nuovi e importanti requisiti.

Di conseguenza l’entrata in vigore della norma ed il suo transitorio rappresentano due elementi chiave per il mercato sia in termini di adeguamento tecnologico sia in termini di esaurimento scorte degli inverter non adeguabili.

Il capitolo 8 della Norma definisce i nuovi requisiti che gli impianti fotovoltaici dovranno rispettare e nel quale sono specificati i nuovi servizi che l’inverter dovrà fornire alla rete. Tali servizi sono:

• Condizioni di connessione, riconnessione ed erogazione graduale della potenza

In impianti di produzione con generatori statici, il collegamento alla rete e la riconnessione, a seguito di intervento delle protezioni di interfaccia, può avvenire esclusivamente qualora la tensione sia compresa tra l’85% e il 110% del valore nominale e la frequenza si trovi entro un range prefissato per una durata minima di 300 secondi. Inoltre l’erogazione di potenza per impianti di produzione indirettamente connessi deve essere graduale, con un transitorio dalle condizioni iniziali di “vuoto” in corrispondenza dell’istante di parallelo, al valore di potenza disponibile con un gradiente positivo massimo non superiore al 20% al minuto della potenza massima

• Immissione di corrente continua

Gli impianti di produzione devono prevedere un sistema per limitare, a regime, l’immissione in rete di correnti con componenti continue superiori allo 0,5% della corrente nominale. Il rispetto di questo requisito può essere realizzato con un trasformatore operante alla frequenza di rete oppure con una funzione di protezione sensibile alla componente continua della corrente immessa in rete. Si tratta di un requisito con cui si prevede di poter sempre eliminare il trasformatore di isolamento qualora l’inverter sia dotato di una protezione sensibile alla componente continua della corrente.

La funzione di protezione deve intervenire sul DDG separando l’inverter dalla rete in 200 ms, se la componente continua supera 1 A, e in 1 s, se la componente continua supera lo 0,5 % della corrente nominale dell’inverter.

• Erogazione della potenza reattiva

Il funzionamento in parallelo alle reti BT del distributore è consentito per: inverter in impianti di potenza complessiva superiore a 3 kW e fino a 6 kW, purché in grado di funzionare con fattore di potenza istantaneo regolabile compreso tra cosPhi = 0,95 in assorbimento di reattivo (comportamento induttivo) e cosPhi = 0,95 in erogazione di reattivo (comportamento capacitivo); inverter in impianto di potenza complessiva superiore a 6 kW, purché in grado di funzionare con fattore di potenza istantaneo regolabile compreso tra cosPhi = 0,90 in assorbimento di reattivo (comportamento induttivo) e cosPhi = 0,90 in erogazione di reattivo (comportamento capacitivo). È consentito un assorbimento o erogazione di una potenza reattiva fino al 48,43 % della potenza attiva nominale, per qualsiasi valore istantaneo della potenza attiva erogata, secondo la curva di capability “rettangolare”.

• Limitazione della potenza attiva generata

La limitazione della potenza attiva iniettata in rete può essere attuata in maniera automatica per valori di tensione prossimi al 110% del valore nominale per evitare il distacco del generatore dalla rete o in caso di transitori di frequenza sulla rete di trasmissione. Altrimenti può essere attuata su comando esterno proveniente dal distributore in caso di un opportuno sistema di comunicazione (questo solo per impianti di potenza nominale installata superiore a 6kW).

• Verifica della insensibilità degli abbassamenti di tensione (LVFRT)

Per evitare che si verifichi l’indebita separazione dalla rete in occasione di buchi di tensione, l’impianto di produzione con potenza complessiva superiore a 6 kW deve essere in grado di soddisfare opportuni requisiti funzionali, che in letteratura internazionale sono indicati con l’acronimo LVFRT (Low Voltage Fault Ride Through). In particolare devono essere soddisfatti i seguenti requisiti funzionali:

• nella zona tratteggiata il generatore non deve disconnettersi dalla rete. In questa zona è consentito interrompere temporaneamente l’erogazione della potenza attiva e reattiva erogata prima dell’insorgenza del guasto;
• nella zona sottostante (grigio) il generatore può scollegarsi dalla rete;
• entro 200 ms dal ripristino di un livello di tensione di rete compreso entro +10% e –15% della tensione nominale, il generatore deve riprendere l’erogazione della potenza attiva e reattiva immessa in rete prima della insorgenza del guasto, con una tolleranza massima del ±10% della potenza nominale del generatore (qualora la tensione si ripristini ma rimanga nella fascia tra 85% e 90%, è ammessa una riduzione della potenza erogata in base ai limiti della corrente massima erogabile dal generatore).

Le verifiche di rispondenza ai requisiti di immunità agli abbassamenti di tensione si effettuano secondo le sequenze di test della seguente Tabella:

Vanno eseguite le prove con il generatore funzionante rispettivamente tra il 10% ed il 30% della potenza nominale e al di sopra del 90% della potenza nominale.

Caratteristiche della Sistema di Protezione di Interfaccia

Il sistema di protezione di interfaccia (SPI) deve avere le seguenti funzioni:

• protezione di massima/minima frequenza;
• protezione di massima/minima tensione;
• capacità di ricevere segnali su protocollo serie CEI EN 61850 finalizzati a presenza rete dati (per abilitazione soglie di frequenza) e comando di tele scatto. La funzione di ricevere il segnale su protocollo 61850 è ancora allo studio ed è stata inserita nella Norma come nota informativa.

Il sistema di protezione di interfaccia deve essere realizzato tramite un dispositivo dedicato (relè di protezione), per impianti di produzione con potenza complessiva superiore a 6 kW, e un dispositivo integrato nell’apparato di conversione statica oppure un dispositivo dedicato (relè di protezione) per impianti di produzione con potenza fino a 6 kW.

di Francesco Iannello – Responsabile Tecnico, ANIE/GIFI