Electricity occupies an important position in all the daily activities of our society, from lighting to transport, from domestic users to hospitals, from industrial processes to the agricultural sector and so on. In this framework, continuity of power supply is certainly one of the parameters characterizing quality of service that has a great importance. ARERA, regulatory authority for energy, networks and the environment, has the task of supervising the quality of the services of energy distributors on the basis of specific well-known and shared indices. Based on these indices, distribution system operators (DSO) may be subjected to the payment of penalties or to the obtainment of incentive. This mechanism encourages DSOs to continuously improve their infrastructures to obtain incentives. The transition to compensated neutral distribution networks has made it possible to reduce the number of outages due to ground faults. By using the compensated neutral grounding, there is a greater possibility for the fault to self-extinguish, without interrupting the power supply. Furthermore, for a short period of time, it is possible to continue to supply the network even with a fault in progress, without consequences for the electrical equipment and users, allowing the implementation of appropriate automation procedures. This thesis has been carried out during an internship project at the distribution system operator Megareti S.p.a., having in charge the management of the electricity distribution network of Verona and Grezzana (VR). The analysis was conducted using electrical parameters of a specific distribution network supplied by a primary substation located in the Verona area. These parameters were used as input data for the creation of a numerical model which, once validated, was used to define the maximum fault resistance value for the startup of the protections. In the first part of the thesis are presented: the electrical system, the sequence circuit, tools necessary for the study of fault conditions, neutral grounding systems and protection device. The second part of the thesis illustrates the scientific studies relating to the modeling of the electrical network and the results obtained. In order to validate the model, the oscillopertrubography recorded by the protection devices were compared with the numerical trends obtained from the model. Then the study was conducted by reproducing several single-phase to ground faults, one for each node of the network, and measuring the electrical quantities departing from the faulty line for each of them. The data obtained were subsequently compared with the parameters set in the relay protections at the primary substation. The result of the study will allow to adjust the parameters of the relay devices with greater awareness and allow Megareti, starting from the model developed with this thesis, to bring back the entire distribution network from which to obtain useful parameters for subsequent improvements and, in occasion of the next expansion of the already programmed network, to obtain the new parameters of the protections in a short time.
L’energia elettrica occupa una posizione rilevante in tutte le attività quotidiane della nostra società, dall’illuminazione ai trasporti, dalle utenze domestiche agli ospedali, dai processi industriali al settore agricolo e via di seguito. È per questo motivo che la continuità di servizio è uno dei parametri caratterizzanti la qualità. ARERA, Autorità di Regolazione per Energia Reti e Ambiente, ha il compito di supervisionare la qualità di servizio dei distributori di energia elettrica sulla base di specifici indici noti e condivisi. In funzione di tali indici i distributori possono essere sottoposti al pagamento di penalità oppure all’ottenimento di incentivi. Il meccanismo sprona i distributori a migliorare sempre più le proprie infrastrutture per ottenere tale incentivi. Il passaggio a reti di distribuzione a neutro compensato ha permesso di ridurre drasticamente il numero delle interruzioni per guasti a terra, poiché questi rappresentano tra il 70 e l’90% dei guasti. Esercendo la rete a neutro compensato si hanno maggiori possibilità di autoestinzione del guasto senza interruzioni di alimentazione. Inoltre, per breve intervallo di tempo, è possibile continuare ad alimentare la rete anche con guasto in corso, senza alcuna conseguenza per le apparecchiature elettriche e per gli utenti, consentendo l’attuazione di opportune procedure di automazione. La tesi è stata realizzata durante un progetto di tirocinio presso il distributore Megareti S.p.a., società avente in carico la gestione della rete di distribuzione elettrica a Verona e Grezzana (VR). Lo studio è stato condotto utilizzando i parametri elettrici di una specifica rete di distribuzione derivata da una cabina primaria collocata nella zona di Verona. Tali parametri sono stati utilizzati come dati di ingresso per la creazione del relativo modello numerico che, una volta validato, è stato utilizzato per definire il massimo valore di resistenza di guasto affinché le protezioni si avviino. Nella prima parte della tesi sono illustrati: il funzionamento del sistema elettrico, i circuiti di sequenza, strumenti necessari per lo studio delle condizioni di guasto, i possibili stati di connessione del neutro e i sistemi di protezione. La seconda parte della tesi illustra gli studi scientifici relativi alla modellazione della rete e i risultati ottenuti. Per poter validare il modello, sono state confrontate le oscilloperturbografie registrate dai dispositivi di protezione con i trend numerici ricavati dal modello. Lo studio è stato eseguito riproducendo più guasti monofase a terra, per ogni nodo della rete, misurando per ciascun evento di guasto i valori omopolari di tensione e corrente. I dati ottenuti sono stati successivamente confrontati con i parametri impostati nelle protezioni della cabina primaria. Il risultato dello studio permetterà di regolare i parametri dei dispositivi di protezione con maggior consapevolezza e consentirà a Megareti, partendo dal modello sviluppato con questa tesi, di riportare in esso l’intera rete di distribuzione da cui ottenere parametri utili per successive migliorie e, in occasione del prossimo ampliamento della rete già programmato, ottenere i nuovi parametri delle protezioni in breve tempo.
Reti di distribuzione a neutro compensato : validazione di un modello numerico attraverso dati sperimentali
Olivieri, Mattia
2020/2021
Abstract
Electricity occupies an important position in all the daily activities of our society, from lighting to transport, from domestic users to hospitals, from industrial processes to the agricultural sector and so on. In this framework, continuity of power supply is certainly one of the parameters characterizing quality of service that has a great importance. ARERA, regulatory authority for energy, networks and the environment, has the task of supervising the quality of the services of energy distributors on the basis of specific well-known and shared indices. Based on these indices, distribution system operators (DSO) may be subjected to the payment of penalties or to the obtainment of incentive. This mechanism encourages DSOs to continuously improve their infrastructures to obtain incentives. The transition to compensated neutral distribution networks has made it possible to reduce the number of outages due to ground faults. By using the compensated neutral grounding, there is a greater possibility for the fault to self-extinguish, without interrupting the power supply. Furthermore, for a short period of time, it is possible to continue to supply the network even with a fault in progress, without consequences for the electrical equipment and users, allowing the implementation of appropriate automation procedures. This thesis has been carried out during an internship project at the distribution system operator Megareti S.p.a., having in charge the management of the electricity distribution network of Verona and Grezzana (VR). The analysis was conducted using electrical parameters of a specific distribution network supplied by a primary substation located in the Verona area. These parameters were used as input data for the creation of a numerical model which, once validated, was used to define the maximum fault resistance value for the startup of the protections. In the first part of the thesis are presented: the electrical system, the sequence circuit, tools necessary for the study of fault conditions, neutral grounding systems and protection device. The second part of the thesis illustrates the scientific studies relating to the modeling of the electrical network and the results obtained. In order to validate the model, the oscillopertrubography recorded by the protection devices were compared with the numerical trends obtained from the model. Then the study was conducted by reproducing several single-phase to ground faults, one for each node of the network, and measuring the electrical quantities departing from the faulty line for each of them. The data obtained were subsequently compared with the parameters set in the relay protections at the primary substation. The result of the study will allow to adjust the parameters of the relay devices with greater awareness and allow Megareti, starting from the model developed with this thesis, to bring back the entire distribution network from which to obtain useful parameters for subsequent improvements and, in occasion of the next expansion of the already programmed network, to obtain the new parameters of the protections in a short time.| File | Dimensione | Formato | |
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