Selezzione di Dispositivi di Prutezzione da Sovratensione Selezzione per Sistemi FV - Tipi di SPD
A generazione d'energia fotovoltaica (FV) hè una fonte chjave d'energia rinnuvevule è hè assai cumpetitiva ecunomicamente paragunata à a generazione d'energia tradiziunale. I picculi sistemi FV distribuiti, cum'è i pannelli solari di i tetti, stanu diventendu sempre più populari. I sistemi FV di i tetti implicanu a distribuzione sia AC sia DC cù tensioni chì ghjunghjenu finu à 1500 V. U latu DC, in particulare i pannelli FV, pò esse direttamente espostu à i fulmini in e zone à altu risicu, rendenduli vulnerabili à i danni di i fulmini.
A prutezzione da i fulmini per l'edificii hè divisa in prutezzione esterna (Sistema di Prutezzione da i Fulmini, LPS) è prutezzione interna (Misure di Prutezzione da e Sovratensioni, SPM), basata annantu à u risicu di fulmini. I Dispositivi di Prutezzione da e Sovratensioni (SPD), cum'è parte di a prutezzione interna, pruteggenu contr'à e sovratensioni transitorie causate da fulmini atmosferichi o operazioni di commutazione. L'SPD sò installati fora di l'apparecchiatura prutetta è funzionanu principalmente cusì: quandu ùn ci hè micca sovratensione in u sistema di alimentazione, l'SPD ùn influenza micca significativamente u funziunamentu nurmale di u sistema chì prutege. Quandu si verifica una sovratensione, l'SPD offre una bassa impedenza, deviendu a corrente di sovratensione attraversu sè stessu è limitendu a tensione à un livellu sicuru. Dopu chì a sovratensione hè passata è ogni corrente residuale hè morta, l'SPD torna à un statu di alta impedenza.
1. A situazione di l'installazione di i dispositivi di prutezzione da sovratensione (SPD)
U locu d'installazione di i SPD hè determinatu secondu u gradu di minaccia di fulmini è basatu annantu à u cuncettu di Zone di Prutezzione da i Fulmini (LPZ) in IEC 62305. E sovratensioni transitorie sò progressivamente ridotte à un livellu sicuru, chì deve esse inferiore à a tensione di resistenza di l'equipaggiu prutettu. Cum'è illustratu in a Figura, i SPD sò installati à i cunfini di queste zone, dendu nascita à u cuncettu di prutezzione da sovratensioni multilivellu aduprata in i sistemi à bassa tensione. Per i sistemi fotovoltaici, l'attenzione hè focalizzata nantu à impedisce à e sovratensioni di i fulmini di entre per i lati AC è DC, pruteggendu cusì i cumpunenti critichi cum'è l'inverter.
2. Classi di prova di i dispositivi di prutezzione da sovratensioni (SPD)
Sicondu a norma IEC 61643-11, i SPD sò classificati in trè categurie di prova basate annantu à u tipu d'impulsu di corrente di fulmine ch'elli sò cuncipiti per suppurtà. E prove di tipu I (marcate cum'è T1) sò destinate à simulà e currenti di fulmine parziali chì ponu esse cundutte in un edifiziu. Quessi utilizanu una forma d'onda di 10/350 µs, cum'è mostrata in a Figura 2, è sò tipicamente applicate à u cunfine trà LPZ0 è LPZ1, cum'è in i quadri di distribuzione principali o in l'ingressi di trasformatori di bassa tensione. I SPD per questu livellu sò generalmente di u tipu à commutazione di tensione, cù cumpunenti cum'è tubi di scarica di gas o scintille (per esempiu, lacune di tromba o lacune di grafite).
I testi di Tipu II (T2) è di Tipu III (T3) utilizanu impulsi di durata più corta. L'SPD di Tipu II sò generalmente dispositivi di limitazione di tensione chì utilizanu cumpunenti cum'è varistori d'ossidu metallicu (MOV). Sò testati cù una corrente di scarica nominale utilizendu una forma d'onda di corrente di 8/20 µs (vede a Figura blow), è sò rispunsevuli di limità ulteriormente a tensione di sovratensione residua chì vene da u dispositivu di prutezzione à monte. I testi di Tipu III utilizanu un generatore d'onda cumminatu cù una tensione di 1,2/50 µs è un impulsu di corrente di 8/20 µs (vede a Figura sottu), simulendu sovratensioni più vicine à l'apparecchiatura d'usu finale.
3. Tipu di cunnessione di u dispusitivu di prutezzione da sovratensione (SPD)
Ci sò dui modi principali di prutezzione contr'à e sovratensioni transitorie. U primu hè a prutezzione di modu cumunu (CT1), chì hè cuncipita per prutege contr'à e sovratensioni trà i cunduttori attivi è PE (terra di prutezzione). I fulmini, per esempiu, ponu introduce alte tensioni relative à a terra in un sistema. A prutezzione di modu cumunu aiuta à mitigà l'impattu di tali disturbi esterni, cum'è u fulmine, cum'è illustratu quì sottu.
A seconda hè a prutezzione di modu differenziale (CT2), chì prutege contr'à e sovratensioni trà u cunduttore di linea (L) è u cunduttore neutru (N). Stu tipu di prutezzione hè particularmente impurtante per affruntà i disturbi interni, cum'è u rumore elettricu o l'interferenze generate in u sistema stessu, cum'è mostratu in u diagrama quì sottu.
Implementendu unu o entrambi questi modi di prutezzione, i sistemi elettrici ponu esse megliu prutetti da potenziali fonti di sovratensione, aumentendu infine a longevità è l'affidabilità di l'apparecchiature cunnesse.
Hè impurtante di nutà chì a selezzione di i modi di prutezzione SPD deve esse allinata cù u sistema di messa à terra in piazza. Per i sistemi TN, si ponu aduprà i modi di prutezzione CT1 è CT2. Tuttavia, in i sistemi TT, CT1 pò esse applicatu solu à valle di un RCD. In i sistemi IT, in particulare quelli senza un cunduttore neutru, a prutezzione CT2 ùn hè micca applicabile. Questa hè una cunsiderazione critica in i sistemi di distribuzione DC chì utilizanu cunfigurazioni di messa à terra IT. I dettagli si ponu truvà in a tabella sottu.
4. Parametri chjave di i dispositivi di prutezzione da sovratensione (SPD)
Sicondu a norma internaziunale IEC 61643-11, e caratteristiche è i testi di i SPD cunnessi à i sistemi di distribuzione di energia à bassa tensione sò definiti, cum'è mostratu in a Figura 7.
(1) Livellu di prutezzione di tensione (in su)
L'aspettu u più impurtante in a selezzione di un SPD hè u so livellu di prutezzione di tensione (Up), chì caratterizeghja a prestazione di l'SPD in a limitazione di a tensione trà i terminali. Stu valore deve esse più altu di a tensione massima di serraggio. Hè righjuntu quandu a corrente chì scorre per l'SPD hè uguale à a corrente di scarica nominale In. U livellu di prutezzione di tensione sceltu deve esse più bassu di a tensione di tenuta à impulsi Uw di u caricu. In casu di fulmini, a tensione à traversu i terminali SPD hè generalmente mantenuta sottu à Up. Per i sistemi fotovoltaici DC, u caricu si riferisce di solitu à i moduli fotovoltaici è à l'inverter.
(2) Tensione massima di funziunamentu cuntinuu (Uc)
Uc hè a tensione CC massima chì pò esse applicata continuamente à u modu di prutezzione SPD. Hè scelta in basa à a tensione nominale è a cunfigurazione di messa à terra di u sistema è serve cum'è soglia di attivazione di l'SPD. Per u latu CC di i sistemi fotovoltaici, Uc deve esse più grande o uguale à Uoc Max di u pannellu fotovoltaicu. Uoc Max si riferisce à a tensione à circuitu apertu più alta trà i terminali in diretta è trà u terminale in diretta è a terra à u puntu designatu di u pannellu fotovoltaicu.
(3) Corrente di scarica nominale (In)
Questu hè u valore di piccu di una corrente di forma d'onda di 8/20 μs chì scorre attraversu l'SPD, utilizatu per i testi di Tipu II è per i testi di precondizionamentu in Tipu I è Tipu IIL'IEC richiede chì l'SPD possi suppurtà almenu 19 scariche di corrente d'onda di 8/20 μs. Più altu hè u valore In, più longa hè a durata di vita di l'SPD, ma ancu u costu aumenta.
(4) Corrente impulsiva (Iimp)
Definita da trè parametri: u piccu di corrente (Ipeak), a carica (Q) è l'energia specifica (W/R), sta corrente hè aduprata in Tipu I testi. A forma d'onda tipica hè 10/350 μs.