Protezione ottimale per impianti eolici: generatori, trasformatori e linee di evacuazione

Sistemi di protezione in impianti eolici

Un parco eolico è composto dai seguenti elementi, ognuno dei quali necessita di specifici sistemi di protezione:

• Installazione di generatori a bassa tensione
• Trasformazione BT/MT
• Rete di distribuzione di media tensione
• Sottostazioni
• Linee di evacuazione

Generatori e trasformatori BT/MT

Generalmente, un generatore eolico produce una bassa tensione (690 V) e si connette ad un trasformatore che aumenta la tensione (20-30 kV). Questo processo è fondamentale per ridurre al minimo le perdite di energia lungo i cavi di evacuazione verso la sottostazione. La connessione più utilizzata per collegare la sottostazione del parco eolico alla rete aziendale avviene tramite una linea dedicata.

Le protezioni assegnate a questa linea includono:

• Protezione da sovratensione
• Protezione da sovracorrente direzionale
• Protezione differenziale

Sottostazioni e trasformatori MT/AT

I trasformatori delle sottostazioni eoliche sono dotati di un regolatore di tensione. Questo aiuta a mantenere costante la tensione sulla rete MT e nei generatori, specialmente quando le linee di evacuazione sono di lunghezza considerevole.

Le protezioni assegnate ai trasformatori MT/AT sono:

• Relè di massima corrente per guasti
• Relè termici per liquidi o gas
• Relè di pressione
• Relè differenziale di massima corrente

Trasformatore di messa a terra

La configurazione tipica del trasformatore principale è stella-triangolo, con il neutro della rete MT isolato o messo a terra. Lo scopo del trasformatore di messa a terra è di mettere a terra il neutro del sistema, che altrimenti sarebbe isolato. In caso di dispersione verso terra di una linea del sistema, il trasformatore di messa a terra permette la circolazione di una corrente sufficientemente forte da far scattare il relè di massima corrente del neutro.

Questo schema offre i seguenti vantaggi:

• Riduzione dei picchi di tensione
• Facilitazione nell'individuazione dei guasti a terra

Le protezioni associate al trasformatore di messa a terra sono quelle di sovracorrente.

Protezione da sovracorrenti e cortocircuiti

Il trasformatore deve essere protetto contro le sovracorrenti, solitamente tramite fusibili. I fusibili proteggono anche contro i guasti nel secondario del trasformatore. Quando si utilizzano interruttori, questi devono essere progettati per interrompere la massima corrente di cortocircuito, incluso il contributo dei generatori adiacenti. In questo caso, si utilizzano relè di massima corrente.

Protezione contro i fulmini

Negli impianti eolici, la protezione contro i fulmini è di particolare importanza. Data la loro posizione e altezza, le turbine eoliche sono particolarmente esposte al rischio di fulmini. Un efficace sistema di protezione contro i fulmini riduce i danni fornendo un percorso a bassa impedenza per la scarica.

Questo sistema di protezione comprende:

• Parafulmini
• Sistema di messa a terra
• Protezione contro le sovratensioni