Fenomeni di risonanza nelle reti di trasmissione in alta e altissima tensione

In electrical power systems, the presence of both inductive and capacitive elements can lead to the appearance of resonance phenomenon. Terna S.p.A has proposed a particular situation where resonance can occur. During the test of Italian grid restoration a part of the network is turned off to simulate a blackout and a shunt reactor is placed at the end of the line to balance the capacitive reactive power provided by the line during the energization. When the non-energised circuit is mutually coupled with one or more energised circuit resonance can take place, increasing the voltages on the line out of service. In this work, physical events that can generate induced voltages has been studied, in particular when a powered transmission line is close to an un-powered one. Using a test double transmission line, the effects of mutual coupling and the presence of resonances in different work conditions have been examined through an analytical model, considering the capacitive coupling of the system. Resonances obtained from the analysis are at the most three and result in a dangerous increase of the voltages. Then, the analytical model has been validated through DIgSILENT PowerFactory simulator. Finally, the resonances that can occurs during the test of Italian restoration path from France has been analysed: the results lead to a presence of the phenomenon that cause high induced voltage on the compensated line when the shunt reactor is used at certain tap values.

Nei sistemi elettrici di potenza la simultanea presenza di elementi induttivi e capacitivi può portare in particolari condizioni alla nascita di fenomeni di risonanza. Una particolare situazione in cui è possibile che si verifichi il fenomeno della risonanza è stata proposta da Terna S.p.A. Durante le prove reali di rialimentazione della Rete Elettrica Nazionale una tratta di rete viene disalimentata per simulare il blackout e, per compensare la potenza reattiva capacitiva che erogherà la tratta in fase di energizzazione, si predispone un reattore di compensazione a valle di essa. Quando la tratta disalimentata è mutuamente accoppiata con una o più linee in regolare servizio, si creano le condizioni che possono generare in fenomeno della risonanza, che comporta un innalzamento incontrollato delle tensioni sulla linea non in servizio. In questa tesi sono stati studiati i fenomeni fisici che possono generare tensioni indotte quando una linea di trasmissione alimentata si trova in prossimità di un’altra linea disalimentata. In seguito, attraverso l’utilizzo di una linea campione, gli effetti del mutuo accoppiamento e la presenza di risonanze in diverse condizioni di funzionamento sono stati analizzati attraverso l’utilizzo di un modello analitico che tiene in considerazione gli accoppiamenti capacitivi del sistema, ottenendo che i fenomeni di risonanza sono al più tre e che questi comportano degli innalzamenti di tensione pericolosi sulla linea indotta. Il modello analitico è stato validato attraverso l’utilizzo del simulatore DIgSILENT PowerFactory. Infine, la possibile presenza di fenomeni di risonanza durante una prova reale di rialimentazione dall’estero effettuata da Terna S.p.A. è stata analizzata: si è ottenuto che utilizzando il reattore di compensazione su determinate perese il fenomeno può verificarsi causando sovraelongazioni di tensione sulla linea compensata che non sono accettabili durante l’esecuzione della prova.