Studi di rete e di affidabilità per l'ammodernamento della centrale termoelettrica della raffineria di Gela

I grandi complessi industriali con elevata esigenza di continuità di esercizio, come ad esempio gli stabilimenti petrolchimici, necessitano di una o più sorgenti di energia elettrica ad elevata affidabilità. Tale esigenza viene soddisfatta per mezzo sia di collegamenti con la rete nazionale sia di una centrale di auto produzione che soddisfi parzialmente o interamente le esigenze di energia elettrica e termica dello stabilimento.
Se da un lato la presenza contemporanea di più sorgenti di energia aumenta la disponibilità di energia elettrica e la possibilità di numerosi assetti di rete dall’altra la conduzione dello stesso diventa più complessa e meno intuitiva.
In ogni caso, ogni possibile assetto della rete, sia in condizioni ordinarie, che in condizione di emergenza, deve essere verificato preventivamente rispetto alle seguenti problematiche:
1) Elevate correnti di corto circuito,
2) Basse o elevate tensione nei vari nodi di rete,
3) Elevati flussi di potenze lungo le linee,
4) Instabilità della rete in seguito ad importanti perturbazioni.

Nel caso dell’incremento del carico di uno stabilimento, nasce l’esigenza di apportare delle modifiche nel sistema di potenza per assicurare un eguale o maggiore livello di affidabilità.
Lo schema della Centrale Termoelettrica, che prevedeva inizialmente quattro generatori (potenza complessiva 260 MW) collegati in parallelo sulle sbarre di media tensione ed un doppio collegamento in alta tensione con la rete ENEL tramite due trasformatori elevatori, ha evidenziato negli ultimi anni dei problemi di affidabilità, legati soprattutto alle elevate correnti di cortocircuito (aumento del carico rotante di raffineria) e di sovratensioni (cedimento isolamento cavi di media tensione in un sistema a neutro isolato).
Tali cause di gravi disservizi per l’intero stabilimento possono essere risolti solo tramite delle modifiche radicali dello schema elettrico di rete; a tal proposito nell’anno 2006 sono stati sostituiti i due trasformatori esistenti con due a tre avvolgimenti a cui sono stati collegati due generatori.
Il problema posto ammette diverse soluzioni; si rende, quindi, necessario sviluppare degli studi di rete che consentano di verificare la fattibilità tecnico economica degli schemi e delle soluzioni impiantistiche proposte.
A tal fine, nella presente tesi si è proceduto nel seguente modo:
1) Studio della Centrale Termoelettrica (C.T.E.) e della rete di MT ed AT dello stabilimento.
2) Analisi dei disservizi verificatisi durante l’intero periodo di attività della C.T.E.
3) Implementazione del modello in regime stazionario e dinamico della rete.
4) Individuazione e verifica di nuovi schemi di rete.

Nello studio realizzato in questo lavoro di tesi sono state effettuate verifiche sulle correnti di cortocircuito sfruttando il software ETAP (Electric Transient Analysis Program) tenendo in considerazione, come la normativa prescrive, il cortocircuito trifase netto calcolato secondo gli standard IEC 909 e IEEE/ANSI C37.010.
La seconda parte dell’analisi verte invece sullo studio della stabilità transitoria della rete ed è stata preceduta da uno studio di Load Flow sulle varie configurazioni per stabilire il profilo di tensione da utilizzare poi come condizione iniziale.
Infine, la terza e conclusiva parte dello studio verte sugli studi di affidabilità (ai quali sono legati anche le correnti di cortocircuito e la stabilità transitoria), utilizzando la metodologia di studio nota FTA (Fault Tree Analysis), che consente di realizzare un albero di guasto per studiare nel dettaglio i vari modi di guasto.