W003 – Grid Fail

Descrizione dell’allarme
Gli inverter per connessione alla rete sono dei generatori di corrente che effettuano la conversione della potenza estratta dal generatore fotovoltaico in potenza iniettata nella rete. Da un punto di vista elettrotecnico il funzionamento degli inverter può quindi essere assimilato a quello di un generatore di corrente che lavora in parallelo ad un generatore di tensione (la rete AC). Per questo motivo gli inverter non sono in grado di sostenere la tensione di rete (cioè non sono capaci di alimentare carichi in isola) e necessitano della tensione di rete per poter esportare potenza in rete.
L’allarme W003 è di fatto l’avviso di assenza rete da parte dell’inverter ovvero del fatto che la tensione di rete non è presente e quindi l’inverter non è in grado di esportare potenza in rete.

Come si riconosce se l’allarme è reale?
Per capire se l’allarme è reale o meno, è necessario misurare la tensione ai morsetti di uscita dell’inverter e verificare che la tensione sia all’interno del range previsto per il funzionamento dell’inverter. La tabella di seguito riporta i valori minimo e massimo di tensione di rete per il funzionamento dell’inverter. Se la tensione fuoriesce da questi limiti, si ha la generazione dell’allarme Grid Fail W003.

Quali possono essere le cause dell’allarme?
Le cause di generazione dell’allarme W003 sono molteplici. Ad esempio la disconnessione della tensione di rete dai morsetti di uscita dell’inverter (ad esempio l’apertura del dispositivo di protezione AC esterno all’inverter). Nel caso di apertura del dispositivo di protezione AC esterno all’inverter, dopo la segnalazione dell’allarme, l’inverter si porta nello stato “Vac assente” ed in questo stato permane fino a che l’inverter non verrà collegato nuovamente alla rete: alla riconnessione della rete, l’inverter effettuerà nuovamente la procedura di collegamento alla rete dopodiché si connetterà alla rete e riprenderà il normale funzionamento.

Possono anche esserci cause temporanee, quali sbalzi di tensione in eccesso oppure in difetto. In questo caso se il buco di tensione di rete oppure la sovratensione temporanea hanno una durata tale da causare la generazione dell’allarme e la conseguente disconnessione dell’inverter dalla rete, ma poi la tensione si ripristina all’interno dei range di funzionamento, l’inverter dopo una nuova procedura di connessione alla rete ripristinerà il parallelo con la rete e quindi ripartirà a produrre energia.

Una causa molto frequente di generazione di questo allarme è legata ad una sovratensione transitoria che si manifesta in caso di elevata impedenza della rete a cui l’inverter è collegato. Intendendo con “impedenza di rete” l’impedenza “vista” dall’inverter dai suoi morsetti di uscita, si ha che l’impedenza di rete è l’impedenza della linea di connessione dell’inverter al punto di fornitura dell’energia elettrica (Zline) a cui si somma l’impedenza della linea di distribuzione (Zgrid):

Conseguentemente all’iniezione di corrente in rete da parte dell’inverter, si ha una caduta di tensione sia sulla impedenza della linea AC (linea che collega l’inverter al punto di fornitura dell’energia elettrica, V(Zline)) sia sulla linea di distribuzione dell’energia elettrica (V(Zgrid)). Come emerge dal circuito di cui sopra la tensione ai capi dei morsetti di uscita dell’inverter (V(INV)) è data dalla somma della tensione Vac(Grid) che nominalmente è di 230Vac, della caduta di tensione sulla linea AC di connessione dell’inverter al punto di fornitura dell’energia (V(Zline)) e dalla caduta di tensione sulla linea di distribuzione dell’energia (V(Zgrid)).

Nel caso in cui le due cadute di tensione siano eccessivamente elevate, durante il funzionamento dell’inverter si possono manifestare delle disconnessioni dell’inverter per W003 causate dall’aumento delle c.d.t. sulle due impedenze Zline e Zgrid. Trattandosi di c.d.t. su impedenze appare evidente che il loro contributo è tanto maggiore quanto maggiore è la corrente (e quindi la potenza) immessa in rete dall’inverter. Mentre sulla Zline è possibile agire allo scopo di ridurre (e minimizzare) la c.d.t., la Zgrid è un parametro della rete sulla quale il cliente non ha possibilità di agire. Per verificare che la linea di collegamento AC tra l’inverter ed il punto di fornitura dell’energia non sia elevata (e quindi non sia la causa delle disconnessioni per W003) è necessario effettuare le seguenti misure di tensione:

• Misura della tensione di rete ai morsetti di uscita dell’inverter.
• Misura della tensione di rete nel punto di fornitura dell’energia.

Le due misure devono fornire (idealmente per qualsiasi potenza immessa in rete dall’inverter) lo stesso valore. In caso si abbia lo stesso valore, la c.d.t. di tensione ai capi di Zline non è responsabile della generazione dell’allarme W003. In questi casi, quindi, la causa è da ricercare nell’elevata impedenza della linea di distribuzione.

Questa problematica è tipicamente presente in installazioni a fine linea di distribuzione: in questi casi molto spesso viene fornita una tensione leggermente più alta della tensione nominale in modo da recuperare la c.d.t. che si manifesta sulla linea stessa (con polarità invertita rispetto a quella mostrata nella precedente figura) quando si ha un elevato assorbimento da parte delle utenze. Quando però non si ha a che fare con un prelievo di potenza dalla rete, ma con un’immissione di potenza in rete ad opera di un generatore di corrente (inverter), la c.d.t. sulla linea si somma alla già elevata tensione di fornitura causando la disconnessione dell’inverter per W003 (in particolare per OV della tensione di rete).