Modellistica statica e dinamica di una centrale idroelettrica: analisi di un caso di studio

Abstract

L’obiettivo della presente trattazione è la realizzazione di un modello statico e dinamico che rappresenti la centrale idroelettrica di pompaggio Luigi Einaudi, situa a Entracque (Cuneo). Dopo aver fornito alcune generalità sugli aspetti costruttivi e teorici degli impianti idroelettrici, aver illustrato la quota idroelettrica del mix energetico attuale e passato si è presentata la Centrale in oggetto. Gli aspetti storici, costruttivi e di funzionamento dell’impianto sono stati ottenuti anche attraverso a una visita effettuata in loco, grazie alla quale è stato possibile percepire concretamente la grandezza dell’opera. La modellistica statica e dinamica è stata implementata all’interno dell’ambiente DigSILENT Power Factory, dove è stato replicato il quadro elettrico costituito dai nove gruppi di generazione. Successivamente si è implementato un sistema di controllo costituito da un governor, un regolatore primario e da un AVR (automatic voltage regulator), mediante i quali è stato possibile assegnare dei coefficienti di droop alle macchine e visualizzarne il comportamento in seguito a una variazione della richiesta di carico. Ulteriore materia di studio è stata la stabilità transitoria della centrale in seguito ad alcuni eventi di guasto che hanno interessato una delle due linee di trasmissione, con l’identificazione del CFCT (Clear Fault Critical Time) attraverso l’applicazione del Criterio di Uguaglianza delle Aree e la successiva validazione mediante simulazioni effettuate con il software.

The goal of this work is to create both a static and a dynamic model of the Luigi Einaudi pumped-storage hydro power plant in Entracque (Cuneo). After giving some basic information about how hydroelectric plants are built and how they work, and showing the role of hydroelectric power in past and present energy mixes, the power plant is described. The history, construction, and operation of the plant were also studied during an on-site visit, which helped to understand the large scale of the project. The static and dynamic models were built using DigSILENT Power Factory, where the electrical system made up of nine generation groups was reproduced. Later, a control system was added, which includes a governor, a primary regulator, and an Automatic Voltage Regulator (AVR). This system allowed us to set droop coefficients for the machines and see how they react when the load changes. Finally, the transient stability of the plant was examined after some fault events affected one of the two transmission lines, by identifying the CFCT (Clear Fault Critical Time) using the Equal Areas Criterion and then confirming it through software simulations.