Prutezzione di sovratensione è sovratensione

Prutezzione di sovratensione è sovratensione

Sovratensione di origine atmosferica
Definizioni di sovratensione

Sovratensione (in un sistema) qualsiasi tensione trà un cunduttore di fase è terra o trà conduttori di fase chì anu un valore di piccu chì supera u piccu currispundente di a tensione più alta per a definizione di apparecchiature da u Vocabolariu Elettrotecnicu Internaziunale (IEV 604-03-09)

Diversi tippi di sovratensione

Una sovratensione hè un impulsu di tensione o una onda chì hè sovrapposta à a tensione nominale di a rete (vede Fig. J1)

Stu tipu di sopratensione hè carattarizatu da (vede Fig. J2):

• u tempu di risu tf (in μs);
• u gradiente S (in kV / μs).

Una sovratensione disturbà l'attrezzatura è produce radiazioni elettromagnetiche. Inoltre, a durata di a tensione eccessiva (T) provoca un piccu di energia in i circuiti elettrichi chì puderebbe distrugge l'attrezzatura.
Fig. J2 - Caratteristiche principali di una sovratensione

Quattru tippi di sovratensione ponu disturbà l'installazioni elettriche è i carichi:

• Surge di commutazione: sovratensioni à alta frequenza o disturbazione di burst (vede Fig. J1) causata da un cambiamentu di u statu stabile in una rete elettrica (durante u funziunamentu di u quadru).
• Sovratensioni di putenza-frequenza: sovratensioni di listessa frequenza di a rete (50, 60 o 400 Hz) causate da un cambiamentu permanente di statu in a rete (dopu à un difettu: difettu d'isulamentu, panna di u cunduttore neutru, ecc.).
• Sovratensioni causate da una scarica elettrostatica: sovratensioni assai corte (pochi nanosecondi) di frequenza assai alta causata da u scaricamentu di cariche elettriche accumulate (per esempiu, una persona chì cammina nantu à un tappettu cù sulette isolanti hè caricata elettricamente cun una tensione di parechji kilovolti).
• Sovratensioni d'urigine atmosferica.

Caratteristiche di sovratensione di origine atmosferica

Fulmini in poche figure: I lampi producenu una quantità estremamente grande di energia elettrica pulsata (vede a Figura J4)

• di parechje migliaia di amperi (è parechje migliaia di volt)
• di alta frequenza (circa 1 megahertz)
• di corta durata (da una microseconda à una milliseconda)

Trà u 2000 è u 5000 e timpeste sò sempre in furmazione in tuttu u mondu. Queste timpeste sò accumpagnate da colpi di fulmine chì rappresentanu un periculu seriu per e persone è l'attrezzatura. I lampi lampanu in terra à una media di 30 à 100 colpi à a seconda, vale à dì 3 miliardi di colpi di fulmine ogni annu.

A tavula in Figura J3 mostra alcuni valori di fulmine cù a so probabilità cunnessa. Cumu si pò vede, u 50% di i colpi di fulmine anu una corrente superiore à 35 kA è 5% una corrente superiore à 100 kA. L'energia trasmessa da u colpu di fulmine hè dunque assai alta.

Fig. J3 - Esempii di valori di scarica di fulmini dati da a norma IEC 62305-1 (2010 - Tabella A.3)

Fig. J4 - Esempiu di corrente di fulmine

U fulmine provoca ancu un gran numeru di fochi, soprattuttu in e zone agricole (distruzzione di case o rende micca adatte per l'usu). I palazzi alti sò particularmente propensi à colpi di fulmine.

Effetti nantu à l'installazioni elettriche

Un fulmine danneghja in particulare i sistemi elettrichi è elettronichi: trasformatori, contatori di elettricità è apparecchi elettrichi sia in locali residenziali sia industriali.

U costu di riparà i danni causati da i fulmini hè assai altu. Ma hè assai difficiule di valutà e cunsequenze di:

• disturbi causati à l'urdinatori è e rete di telecomunicazione;
• difetti generati in u funziunamentu di prugrammi di cuntrollu logicu programmabile è sistemi di cuntrollu.

Inoltre, u costu di e perdite di funziunamentu pò esse assai più altu ch'è u valore di l'attrezzatura distrutta.

Impatti di colpu di fulmine

U Fulmine hè un fenomenu elettricu ad alta frequenza chì provoca sovratensioni in tutti l'articuli cunduttivi, in particulare in cablaggi elettrichi è apparecchiature.

I fulmini ponu influenzà i sistemi elettrichi (è / o elettronichi) di un edifiziu in dui modi:

• da l'impattu direttu di u lampu nantu à u bastimentu (vede Fig. J5 a);
• per impattu indirettu di u fulmine nantu à u bastimentu:
• Un colpu di fulmine pò cascà nantu à una linea elettrica aerea chì furnisce un edifiziu (vede Fig. J5 b). A sovracorrente è a sovratensione ponu sparghje parechji chilometri da u puntu di impattu.
• Un colpu di fulmine pò falà vicinu à una linea d'energia elettrica (vede Fig. J5 c). Hè a radiazione elettromagnetica di a corrente di fulmine chì produce una alta corrente è una sovratensione in a rete di alimentazione elettrica. In l'ultimi dui casi, i currenti è e tensioni periculosi sò trasmessi da a rete di alimentazione.

Un colpu di fulmine pò falà vicinu à un edifiziu (vede Fig. J5 d). U potenziale terrestre intornu à u puntu di impattu cresce periculosamente.

Fig. J5 - Diversi tippi di impattu di fulmini

In tutti i casi, e cunsequenze per e installazioni elettriche è i carichi ponu esse drammatiche.

Fig. J6 - Cunsequenza di un impattu di colpu di fulmine

U lampu casca nantu à un edifiziu senza prutezzione.	U lampu casca vicinu à una linea aerea.	U lampu casca vicinu à un edifiziu.
U currente di fulmine scorre in terra attraversu e strutture più o menu cunduttive di u bastimentu cù effetti assai distruttivi: effetti termichi: surriscaldamentu assai viulente di materiali, pruvucendu u focu effetti meccanichi: Deformazione strutturale flashover termicu: U fenomenu estremamente periculosu in presenza di materiali infiammabili o esplosivi (idrocarburi, polvere, ecc.)	U corrente di fulmine genera sovratensioni attraversu l'induzione elettromagnetica in u sistema di distribuzione. Queste sovratensioni sò propagate lungo a linea finu à l'attrezzatura elettrica in l'internu.	U colpu di fulmine genera i listessi tippi di sovratensione cum'è quelli discritti opposti. Inoltre, u currente di fulmine ritorna da a terra à l'installazione elettrica, causendu cusì a ripartizione di l'equipaggiamentu.
U bastimentu è l'installazioni in l'internu di u bastimentu sò generalmente distrutti	L'installazioni elettriche in u bastimentu sò generalmente distrutte.

I vari modi di propagazione

Modu cumunu

Sovratensioni in modu cumunu cumpariscenu trà cunduttori in tensione è terra: fase à terra o neutru à terra (vede Fig. J7). Sò periculosi soprattuttu per l'apparecchi chì u so quadru hè cunnessu à a terra per via di risichi di panna dielettrica.

Fig. J7 - Modu cumunu

Modu Differenziale

Soprattensioni in modu differenziale apparenze trà cunduttori in diretta:

fase à fase o fase à neutru (vede Fig. J8). Sò soprattuttu periculosi per l'attrezzatura elettronica, hardware sensibile cume i sistemi informatichi, ecc.

Fig. J8 - Modu Differenziale

Caratterizazione di l'onda di fulmine

L'analisi di i fenomeni permette a definizione di i tippi di onde di corrente di fulmine è di tensione.

• 2 tippi d'onda currente sò cunsiderate da e norme IEC:
• Onda 10/350 µs: per caratterizà l'onde attuali da un colpu di fulmine direttu (vede Fig. J9);

Fig. J9 - 10/350 µs d'onda di corrente

• Onda 8/20 µs: per caratterizà l'onde attuali da un colpu di fulmine indirettu (vede Fig. J10).

Fig. J10 - 8/20 µs d'onda di corrente

Questi dui tipi di onde di corrente di fulmine sò aduprate per definisce testi nantu à SPD (norma IEC 61643-11) è immunità di apparecchiature à i currenti di fulmini.

U valore di punta di l'onda attuale caratterizza l'intensità di u colpu di fulmine.

E sopratensioni create da colpi di fulmine sò caratterizati da un'onda di tensione 1.2 / 50 µs (vedi Fig. J11).

Stu tipu d'onda di tensione hè adupratu per verificà l'attrezzatura resistente à sovratensioni di origine atmosferica (tensione d'impulsione secondu IEC 61000-4-5).

Fig. J11 - Onda di tensione 1.2 / 50 µs

Principiu di prutezzione di i lampi
Reguli generali di prutezzione di i lampi

Procedura per prevene i rischi di u fulmine
U sistema per prutege un edifiziu da l'effetti di i fulmini deve cuntene:

• prutezzione di e strutture da colpi di fulmine diretti;
• prutezzione di l'installazioni elettriche da colpi di fulmine diretti è indiretti.

U principiu di basa per a prutezzione di l'installazione contra u risicu di colpi di fulmine hè di prevene l'energia disturbante da ghjunghje à apparecchiature sensibili. Per ghjunghje, hè necessariu:

• catturà u currente di fulmini è incanalallu versu a terra via u percorsu u più direttu (evitendu a vicinanza di apparecchiature sensibili);
• eseguisce a cunnessione equipotenziale di l'installazione; Questa cunnessione equipotenziale hè implementata da cunduttori di incollatura, supplementata da Dispositivi di Protezione da Surge (SPDs) o scintille (per esempiu, antenne mast spark gap).
• minimizà l'effetti indotti è indiretti installendu SPD è / o filtri. Dui sistemi di prutezzione sò aduprati per eliminà o limità i sopratensioni: sò cunnisciuti cum'è u sistema di prutezzione di l'edificiu (per l'esternu di l'edifizii) è u sistema di prutezzione di l'installazione elettrica (per l'internu di l'edifizii).

Sistema di prutezzione di l'edificiu

U rolu di u sistema di prutezzione di l'edificiu hè di prutegelu contra i colpi di fulmine diretti.
U sistema si compone di:

• u dispusitivu di cattura: u sistema di prutezzione di i lampi;
• cunduttori di falata cuncepiti per trasmette a corrente di fulmine à a terra;
• "Pedi di corbu" cunduce terra cunnessi inseme;
• ligami trà tutti i quadri metallichi (cunnessione equipotenziale) è i cundutti di terra.

Quandu u currente di fulmine scorre in un cunduttore, se e differenze di potenziale appaiono trà ellu è i fotogrammi cunnessi à a terra chì si trovanu in vicinanza, quest'ultima pò causà flashovers distruttivi.

I 3 tippi di u sistema di prutezzione di i lampi
Sò usati trè tippi di prutezzione di l'edificiu:

U parafulmine (canna simplice o cù sistema di triggering)

U parafulmine hè una punta di cattura metallica posta in cima di u bastimentu. Hè messu à terra da unu o più cunduttori (spessu strisce di rame) (vede Fig. J12).

Fig. J12 - Parafulmine (canna semplice o cù sistema di scansu)

U parafulmine cù fili tesi

Questi fili sò stesi sopra a struttura da prutege. Sò aduprati per prutege e strutture speciali: zone di lanciu di razzi, applicazioni militari è prutezzione di e linee aeree à alta tensione (vede Fig. J13).

Fig. J13 - Fili Tauti

U parafulmine cù gabbia maglia (gabbia di Faraday)

Questa prutezzione implica a messa in piazza numerosi cunduttori / nastri simmetricamente intornu à u bastimentu. (vede Fig. J14).

Stu tippu di sistema di prutezzione contro i fulmini hè adupratu per l'edifici altamente esposti chì ospitanu installazioni assai sensibili cum'è sale di computer.

Fig. J14 - Gabbia maglia (gabbia di Faraday)

Cunsequenze di a prutezzione di l'edificiu per l'attrezzatura di l'installazione elettrica

U 50% di u currente di fulmine scaricatu da u sistema di prutezzione di l'edificiu risale in e rete di messa à terra di l'installazione elettrica (vede Fig. J15): l'aumentu potenziale di i quadri supera assai spessu a capacità d'isolamentu di i cunduttori in e diverse rete ( LV, telecomunicazioni, cavu video, ecc.).

Inoltre, u flussu di corrente attraversu i cunduttori di bassa generazione di sovratensioni indotte in l'installazione elettrica.

Di conseguenza, u sistema di prutezzione di l'edificii ùn prutege micca l'installazione elettrica: hè dunque ubligatoriu di prevede un sistema di prutezzione di l'installazione elettrica.

Fig. J15 - Corrente diretta da u lampu

Prutezzione contra fulmini - Sistema di prutezzione di l'installazione elettrica

L'obiettivu principale di u sistema di prutezzione di l'installazione elettrica hè di limità e sovratensioni à valori accettabili per l'attrezzatura.

U sistema di prutezzione di l'installazione elettrica si compone di:

• unu o più SPD secondu a cunfigurazione di u bastimentu;
• a cunnessione equipotenziale: una maglia metallica di parti cunduttive esposte.

pasturinu

A procedura per prutege i sistemi elettrichi è elettronichi di un edifiziu hè a seguente.

Cerca infurmazione

• Identificà tutti i carichi sensibili è a so situazione in l'edificiu.
• Identificà i sistemi elettrichi è elettronichi è i so rispettivi punti d'entrata in l'edificiu.
• Verificate se un sistema di prutezzione di i lampi hè prisente nantu à u bastimentu o in vicinanza.
• Scuprite i regulamenti applicabili à a situazione di u bastimentu.
• Valuta u risicu di un fulmine secondu a situazione geografica, u tippu di alimentazione elettrica, a densità di un fulmine, ecc.

Implementazione di a soluzione

• Installa cunduttori di incollatura nantu à i quadri da una maglia.
• Installa un SPD in u quadru entrante LV.
• Installa un SPD addizionale in ogni bordu di subdistribuzione situatu in vicinanza di apparecchiature sensibili (vede Fig. J16).

Fig. J16 - Esempiu di prutezzione di una installazione elettrica à grande scala

U Dispositivu di Prutezzione di Surge (SPD)

Dispositivi di Prutezzione di Surge (SPD) sò aduprati per e reti di alimentazione elettrica, reti telefoniche, è cumunicazione è autobus di cuntrollu automaticu.

U Dispositiu di Prutezzione di Surge (SPD) hè un cumpunente di u sistema di prutezzione di l'installazione elettrica.

Stu dispositivu hè cunnessu in parallelu nantu à u circuitu d'alimentazione di i carichi chì deve prutege (vede Fig. J17). Pò esse ancu adupratu à tutti i livelli di a rete di alimentazione.

Questu hè u tippu più comunemente adupratu è u più efficiente di prutezzione di sovratensione.

Fig. J17 - Principiu di u sistema di prutezzione in parallelu

U SPD cunnessu in parallelu hà una alta impedanza. Una volta chì a sovratensione transitoria appare in u sistema, l'impedenza di u dispositivu diminuisce cusì a corrente di sovratensione hè guidata attraversu u SPD, bypassendu l'attrezzatura sensibile.

Principiu

U SPD hè cuncepitu per limità e sovratensioni transitorie di origine atmosferica è devia onde di corrente à a terra, in modu da limità l'ampiezza di sta sovratensione à un valore chì ùn hè micca periculosu per l'installazione elettrica è di apparecchiature elettriche è apparecchi di controllo.

SPD elimina e tensioni eccessive

• in modu cumunu, trà fase è neutru o terra;
• in modu differenziale, trà fase è neutru.

In casu di una sovratensione chì supera a soglia operativa, u SPD

• cunduce l'energia à a terra, in modu cumunu;
• distribuisce l'energia à l'altri cunduttori in diretta, in modu differenziale.

I trè tippi di SPD

Type 1 SPD
U SPD di u Tipu 1 hè raccomandatu in u casu specificu di u settore di i servizii è di e costruzioni industriali, prutetti da un sistema di prutezzione contro i fulmini o una gabbia maglia.
Prutegge l'installazioni elettriche da colpi di fulmine diretti. Pò scaricà u currente di ritornu da un fulmine chì si sparghje da u cunduttore di terra à i cunduttori di rete.
U SPD di Tipu 1 hè carattarizatu da una onda di corrente di 10/350 µs.

Type 2 SPD
U SPD di Type 2 hè u sistema di prutezzione principale per tutte l'installazioni elettriche à bassa tensione. Installatu in ogni quadru elettricu, impedisce a diffusione di sovratensioni in l'installazioni elettriche è prutegge i carichi.
U tippu 2 SPD hè caratterizatu da una onda di corrente di 8/20 µs.

Type 3 SPD
Questi SPD anu una bassa capacità di scaricamentu. Devenu dunque esse installati obbligatoriamente cum'è supplementu à u Tipu 2 SPD è in vicinanza di carichi sensibili.
U tippu 3 SPD hè caratterizatu da una cumbinazione di onde di tensione (1.2 / 50 μs) è onde di corrente (8/20 μs).

Definizione normativa SPD

Fig. J18 - Definizione standard SPD

Nota 1: Esistenu T1 + T2 SPD (o Type 1 + 2 SPD) cumbinendu a prutezzione di i carichi da colpi di fulmine diretti è indiretti.

Nota 2: qualchì T2 SPD pò ancu esse dichjaratu cum'è T3

Caratteristiche di SPD

U standard internaziunale IEC 61643-11 Edizione 1.0 (03/2011) definisce e caratteristiche è i testi per SPD cunnessi à sistemi di distribuzione à bassa tensione (vede Fig. J19).

In verde, a gamma operativa garantita di u SPD.
Fig. J19 - Caratteristica tempu / attuale di un SPD cù varistor

Caratteristiche cumuni

• U_C: Tensione massima di travagliu continuu. Questa hè a tensione AC o DC sopra a quale u SPD diventa attivu. Stu valore hè sceltu secondu a tensione nominale è u sistemu di messa à terra di u sistema.
• U_P: Livellu di prutezzione di a tensione (à I_n). Questa hè a tensione massima à traversu i terminali di u SPD quandu hè attivu. Questa tensione hè ghjunta quandu u corrente chì scorre in u SPD hè uguale à In. U livellu di prutezzione di tensione sceltu deve esse sottu à a sopratensione di sopportà a capacità di i carichi. In casu di fulmini, a tensione attraversu i terminali di u SPD resta generalmente menu di U_P.
• In: Corrente nominale di scarica. Questu hè u valore massimu di una corrente di forma d'onda 8/20 µs chì u SPD hè capace di scaricà un minimu di 19 volte.

Perchè hè In impurtante?
In currisponde à una corrente di scarica nominale chì un SPD pò sopportà almenu 19 volte: un valore più altu di In significa una vita più lunga per u SPD, dunque si consiglia vivamente di sceglie valori più alti di u valore minimu impostu di 5 kA.

Type 1 SPD

• I_r: Impulsu currente. Questu hè u valore massimu di una corrente di forma d'onda 10/350 µs chì u SPD hè capace di scaricà di scaricà almenu una volta.

Perchè sò eiu_r importante?
U standard IEC 62305 richiede un valore di corrente di impulsu massimu di 25 kA per polo per u sistema trifase. Ciò significa chì per una rete 3P + N u SPD deve esse capace di sopportà un currente di impulsu massimu totale di 100kA chì vene da a cunnessione di terra.

• I_fi: Autoextinguish follow current. Applicabile solu à a tecnulugia spark gap. Questu hè u currente (50 Hz) chì u SPD hè capace di interrompe da solu dopu u flashover. Stu currente deve sempre esse più grande di u currente di cortu circuitu prospettivu à u puntu di stallazione.

Type 2 SPD

• Imax: Corrente massima di scarica. Questu hè u valore massimu di una corrente di forma d'onda 8/20 µs chì u SPD hè capace di scaricà una volta.

Perchè hè impurtante Imax?
Se paragunate 2 SPD cù u stessu In, ma cù Imax diversu: u SPD cun valore Imax più altu hà un "margine di sicurezza" più altu è pò sopportà una corrente di sovratensione più alta senza esse danneggiati.

Type 3 SPD

• U_OC: Tensione à circuitu apertu applicata durante i test di classe III (Tipu 3).

appiicazioni Main

• SPD à Bassa Tensione. Dispositivi assai diversi, sia da u puntu di vista tecnologicu sia di l'usu, sò designati da questu termini. I SPD di bassa tensione sò modulari per esse facilmente installati in i quadri BT. Ci sò ancu SPD adattabili à e prese di putenza, ma sti dispositivi anu una bassa capacità di scaricamentu.

• SPD per e rete di cumunicazione. Questi dispositivi pruteggenu e rete telefoniche, e rete commutate è e reti di cuntrollu automaticu (bus) da e sovratensioni chì venenu da fora (fulmine) è quelle interne à a rete di alimentazione elettrica (apparecchiature inquinanti, operazione di quadru, ecc.). Tali SPD sò ancu installati in connettori RJ11, RJ45, ... o integrati in carichi.

Fonti

1. Sequenza di prova secondu a norma IEC 61643-11 per SPD basatu annantu à MOV (varistor). Un totale di 19 impulsi à I_n:

• Un impulse pusitivu
• Un impulsu negativu
• 15 impulsi sincronizzati à ogni 30 ° nantu à a tensione di 50 Hz
• Un impulse pusitivu
• Un impulsu negativu

2. per u tippu 1 SPD, dopu à i 15 impulsi à I_n (vede a nota precedente):

• Un impulsu à 0.1 x I_r
• Un impulsu à 0.25 x I_r
• Un impulsu à 0.5 x I_r
• Un impulsu à 0.75 x I_r
• Un impulsu à I_r

Cuncepimentu di u sistema di prutezzione di l'installazione elettrica
Regole di cuncepimentu di u sistema di prutezzione di l'installazione elettrica

Per prutege una installazione elettrica in un edifiziu, sò applicate regule semplici per a scelta di

• SPD (s);
• u so sistema di prutezzione.

Per un sistema di distribuzione di energia, e caratteristiche principali aduprate per definisce u sistema di prutezzione contro i fulmini è selezziunà un SPD per prutege una installazione elettrica in un edifiziu sò:

• SPD
• quantità di SPD
• activité
• livellu di esposizione per definisce a corrente di scarica massima di SPD Imax.
• U dispositivu di prutezzione di cortocircuitu
• corrente massima di scarica Imax;
• currente di cortocircuitu Isc à u puntu di stallazione.

U schema logicu in a Figura J20 quì sottu illustra sta regula di cuncepimentu.

Fig. J20 - Schema logicu per a selezzione di un sistema di prutezzione

L'altre caratteristiche per a selezzione di un SPD sò predefinite per l'installazione elettrica.

• numaru di poli in SPD;
• livellu di prutezzione di tensione U_P;
• U_C: Tensione massima di travagliu continuu.

Questa sottusezione Progettazione di u sistema di prutezzione di l'installazione elettrica descrive in più dettagliu i criteri per a selezzione di u sistema di prutezzione secondu e caratteristiche di l'installazione, l'attrezzatura da prutege è l'ambiente.

Elementi di u sistema di prutezzione

SPD deve esse sempre installatu à l'origine di l'installazione elettrica.

Situazione è tipu di SPD

U tippu di SPD da installà à l'origine di l'installazione dipende da a presenza di un sistema di prutezzione di fulmini o micca. Se l'edificiu hè dotatu di un sistema di prutezzione contro i fulmini (secondu IEC 62305), un SPD di Type 1 deve esse installatu.

Per SPD installatu à a fine entrante di l'installazione, i standard di installazione IEC 60364 stabiliscenu valori minimi per e seguenti 2 caratteristiche:

• Corrente nominale di scarica I_n = 5 kA (8/20) µs;
• Livellu di prutezzione di tensione U_P(à I_n) <2.5 kV.

U numeru di SPD addiziunali da installà hè determinatu da:

• a dimensione di u situ è ​​a difficultà di installà cunduttori di incollatura. Nantu à i grandi siti, hè di primura installà un SPD à a fine entrata di ogni accintu di subdistribuzione.
• a distanza chì separa i carichi sensibili da prutege da u dispositivu di prutezzione finale entrante. Quandu i carichi sò situati à più di 10 metri di distanza da u dispositivu di prutezzione entrante, hè necessariu prevede una prutezzione fine supplementare u più vicinu pussibule à carichi sensibili. U fenomenu di riflessione di l'onda cresce da 10 metri vede Propagazione di una onda di fulmini
• u risicu di esposizione. In u casu di un situ assai espostu, u SPD di fine entrante ùn pò assicurà sia un elevatu flussu di corrente di fulmini sia un livellu di prutezzione abbastanza bassa. In particulare, un SPD di Tipu 1 hè generalmente accumpagnatu da un SPD di Tipu 2.

U tavulu in a Figura J21 quì sottu mostra a quantità è u tipu di SPD da stabilisce nantu à a basa di i dui fattori definiti sopra.

Fig. J21 - I 4 casi di implementazione SPD

Prutezzione livelli distribuiti

Parechji livelli di prutezzione di SPD permettenu di distribuisce l'energia trà parechji SPD, cum'è mostratu in a Figura J22 in cui sò previsti i trè tippi di SPD:

• Tipu 1: quandu u bastimentu hè dotatu di un sistema di prutezzione contro i fulmini è situatu à a fine entrante di l'installazione, assorbe una quantità assai grande di energia;
• Tipu 2: assorbe sovratensioni residue;
• Tipu 3: furnisce prutezzione "fina" se necessariu per l'attrezzatura più sensibile situata assai vicinu à i carichi.

Nota: U SPD di Tipu 1 è 2 pò esse cumminatu in un SPD unicu
Fig. J22 - Architettura di prutezzione fina

Caratteristiche cumuni di SPD secondu e caratteristiche di installazione
Tensione massima di travagliu cuntinua Uc

A seconda di u sistemu di messa à terra di u sistema, a tensione massima di travagliu continuu U_C di SPD deve esse uguale o più grande di i valori mostrati in a tavula in Figura J23.

Fig. J23 - Valore minimu stipulatu di U_C per SPD secondu u sistemu di messa à terra di u sistema (basatu annantu à a Tabella 534.2 di u standard IEC 60364-5-53)

N / A: micca applicabile
U: tensione linea à linea di u sistema à bassa tensione
a. sti valori sò in leia cù e cundizione di difettu di u peghju casu, dunque a tolleranza di 10% ùn hè micca presa in contu.

I valori più cumuni di UC scelti secondu u sistemu di messa à terra.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 V
IT: 440, 460 V

Livellu di prutezzione di tensione U_P (à I_n)

U standard IEC 60364-4-44 aiuta cù a scelta di u livellu di prutezzione Up per u SPD in funzione di i carichi da prutege. U tavulu di a Figura J24 indica a capacità di resistenza à l'impulsu di ogni tipu di apparecchiature.

Fig. J24 - Tensione nominale di impulsu nominale di l'attrezzatura Uw (tavola 443.2 di IEC 60364-4-44)

a. Sicondu IEC 60038: 2009.
b. Questa tensione nominale di impulsu hè applicata trà cunduttori in diretta è PE.
c. In Canada è in i SU, per e tensioni à a terra superiore à 300 V, si applica a tensione nominale di impulsu chì currisponde à a prossima tensione più alta di sta colonna.
d. Per l'operazioni di i sistemi IT à 220-240 V, a fila 230/400 serà aduprata, per via di a tensione à a terra à a falla di terra in una linea.

Fig. J25 - Categoria di sovratensione di apparecchiature

	Attrezzature di a categoria di sovratensione Sò adattu solu per aduprà in l'installazione fissa di l'edificii induve i mezi protettivi sò applicati fora di l'attrezzatura - per limità e sovratensioni transitorie à u livellu specificatu. Esempii di tali apparecchiature sò quelli chì cuntenenu circuiti elettronichi cum'è urdinatori, apparecchi cù prugrammi elettronichi, ecc.
	L'attrezzatura di categoria di sovratensione II hè adatta per a cunnessione à l'installazione elettrica fissa, furnendu un gradu normale di dispunibilità normalmente necessariu per l'attrezzatura chì utilizza corrente. Esempii di tali apparecchiature sò apparecchi domestici è carichi simili.
	L'attrezzatura di categoria di sovratensione III hè per aduprà in l'installazione fissa a valle di, è cumpresu u pannellu di distribuzione principale, chì furnisce un altu gradu di dispunibilità. Esempii di tali apparecchiature sò schede di distribuzione, interruttori, sistemi di cablaggio cumpresi cavi, bus-bars, scatole di giunzione, interruttori, prese) in l'installazione fissa, è attrezzature per usi industriali è alcune altre apparecchiature, per esempio motori stazionari cun un cunnessione permanente à l'installazione fissa.
	L'attrezzatura di categuria di sovratensione IV hè adatta per aduprà, o in prossimità di, l'origine di l'installazione, per esempiu a monte di u quadru di distribuzione principale. Esempii di tali apparecchiature sò contatori di elettricità, dispositivi primari di prutezzione di sovracorrente, è unità di cuntrollu di ondulazione.

U "installatu" U_P a prestazione deve esse paragunata cù a capacità di sustene l'impulsu di i carichi.

SPD hà un livellu di prutezzione di tensione U_P chì hè intrinsicu, vale à dì definitu è ​​messu à prova indipendentemente da a so installazione. In pratica, per a scelta di U_P prestazione di un SPD, un margine di sicurezza deve esse presu per permettà e sovratensioni inerenti à l'installazione di u SPD (vedi Figura J26 è Connessione di Dispositiu di Protezione da Surge).

Fig. J26 - U installatu_P

U nivellu di prutezzione di tensione "installatu" U_P generalmente adottatu per prutege l'attrezzatura sensibile in l'installazioni elettriche 230/400 V hè 2.5 kV (categoria di sovratensione II, vedi Fig. J27).

nota:
Se u livellu di prutezzione di tensione stipulatu ùn pò micca esse uttenutu da u SPD di fine entrante o se l'articuli sensibili di l'equipaggiu sò remoti (vede Elementi di u sistema di prutezzione # Locazione è tippu di SPD Locazione è tippu di SPD, SPD coordinatu addizionale deve esse installatu per uttene u livellu di prutezzione necessariu.

Numaru di poli

• Sicondu u sistemu di messa à terra di u sistema, hè necessariu furnisce una architettura SPD chì assicura a prutezzione in modu cumunu (CM) è in modu differenziale (DM).

Fig. J27 - Esigenze di prutezzione secondu u sistemu di messa à terra di u sistema

a. A prutezzione trà a fase è u neutru pò esse incorporata in u SPD piazzatu à l'origine di l'installazione o esse rimossa vicinu à l'attrezzatura da prutege
b. Sè neutru distribuitu

nota:

Sovratensione in modu cumunu
Una forma basica di prutezzione hè di installà un SPD in modu cumunu trà e fasi è u cunduttore PE (o PEN), qualunque sia u tipu di sistemu di messa à terra di u sistema adupratu.

Sovratensione in modu differenziale
In i sistemi TT è TN-S, a messa à terra di u neutru risulta in una asimmetria per via di impedanze di terra chì porta à l'apparizione di tensioni in modu differenziale, ancu se a supratensione indotta da un colpu di fulmine hè in modu cumunu.

SPP 2P, 3P è 4P
(vede Fig. J28)
Quessi sò adattati à i sistemi IT, TN-C, TN-CS.
Offrenu una prutezzione solu da sovratensioni in modu cumunu

Fig. J28 - SPD 1P, 2P, 3P, 4P

1P + N, 3P + N SPD
(vede Fig. J29)
Quessi sò adattati à i sistemi TT è TN-S.
Offrenu prutezzione contr'à e sovratensioni in modu cumunu è in modu differenziale

Fig. J29 - 1P + N, 3P + N SPD

Selezzione di un SPD di Type 1
Impulsu attuale Iimp

• Induve ùn ci hè nisuna regulazione naziunale o regulazione specifica per u tippu di edifiziu da prutege: u currente d'impulsu Iimp serà almenu 12.5 kA (onda 10/350 µs) per ramu in cunfurmità cù IEC 60364-5-534.
• Induve esistenu regulamenti: a norma IEC 62305-2 definisce 4 livelli: I, II, III è IV

A tavula in Figura J31 mostra i sfarenti livelli di I_r in u casu regulatori.

Fig. J30 - Esempiu di basa di I equilibratu_r distribuzione attuale in sistema 3 fasi

Fig. J31 - Tabella di I_r valori secondu u livellu di prutezzione di a tensione di u bastimentu (basatu annantu à IEC / EN 62305-2)

Autoestinguisce seguità u currente I_fi

Questa caratteristica hè applicabile solu per SPD cù tecnulugia di scintilla. L'autoestinguizione seguita u currente I_fi deve esse sempre più grande di u currente di cortocircuitu prospettivu I_sc à u puntu di stallazione.

Selezzione di un SPD di Type 2
Corrente massima di scarica Imax

A corrente massima di scarica Imax hè definita secondu u livellu di esposizione stimatu in relazione à a situazione di l'edificiu.
U valore di a corrente massima di scarica (Imax) hè determinatu da l'analisi di risicu (vede a tavula in Figura J32).

Fig. J32 - Corrente di scarica massima raccomandata Imax secondu u livellu di esposizione

Selezzione di Dispositivi di Prutezzione di Cortu Circuitu (SCPD)

I dispositivi di prutezzione (termichi è cortocircuiti) devenu esse coordinati cù u SPD per assicurà un funziunamentu affidabile, cioè
assicurà a continuità di u serviziu:

• sustene e onde currenti di fulmini
• ùn generanu micca tensione residuale eccessiva.

assicurà una prutezzione efficace contra tutti i tippi di sovracorrente:

• sovraccaricu dopu a scappata termica di u varistore;
• cortocircuitu di bassa intensità (impedante);
• cortu circuitu d'intensità alta.

Rischi da evità à a fine di a vita di i SPD
Per via di l'anzianu

In u casu di a fine naturale di a vita per via di l'anzianu, a prutezzione hè di u tippu termicu. SPD cù varistori deve avè un disconnettore internu chì disabilita u SPD.
Nota: A fine di a vita attraversu u fugliale termale ùn riguarda micca SPD cun tubu di scarica di gas o scintilla incapsulata.

A causa di una colpa

E cause di a fine di a vita per via di un difettu di cortocircuitu sò:

• A capacità massima di scaricamentu hè stata superata. Questa culpa dà un forte cortocircuitu.
• Un difettu per via di u sistema di distribuzione (commutazione neutra / di fase, disconnessione neutra).
• Deterjorazione graduale di u varistor.
  L'ultimi dui difetti resultanu in un cortocircuitu impedente.
  L'installazione deve esse prutetta da i danni derivanti da sti tippi di colpa: u sezionatore internu (termicu) definitu sopra ùn hà micca u tempu di scaldassi, dunque per operà.
  Un dispositivu speciale chjamatu "Dispositiu di Prutezzione di Cortu Circuitu (SCPD esternu)", capace di eliminà u cortu circuitu, deve esse installatu. Pò esse messu in opera da un interruttore o da un dispositivu fusibile.

Caratteristiche di u SCPD esternu

U SCPD esternu deve esse coordinatu cù u SPD. Hè cuncepitu per risponde à e duie limitazioni seguenti:

U currente di u lampu sustene

A resistenza di u lampu hè una caratteristica essenziale di u Dispositivu di Prutezzione di Cortocircuitu esternu di u SPD.
U SCPD esternu ùn deve micca inciampà nantu à 15 currenti impulsivi successivi à In.

Currente di cortocircuitu resiste

• A capacità di rottura hè determinata da e regule di installazione (standard IEC 60364):
  U SCPD esternu deve avè una capacità di rottura uguale o superiore à u currente di cortocircuitu prospetticu Isc à u puntu di stallazione (in cunfurmità cù u standard IEC 60364).
• Prutezzione di l'installazione contra i cortocircuiti
  In particulare, u cortu circuitu impedente dissipa assai energia è deve esse eliminatu assai prestu per prevene danni à l'installazione è à u SPD.
  L'associazione ghjusta trà un SPD è u so SCPD esternu deve esse data da u fabbricante.

Modu d'installazione per u SCPD esternu
Dispositivu "in serie"

U SCPD hè descrittu cum'è "in serie" (vede Fig. J33) quandu a prutezzione hè fatta da u dispositivu di prutezzione generale di a rete da prutege (per esempiu, interruttore di cunnessione à monte di una installazione).

Fig. J33 - SCPD "in serie"

Dispositivu "in parallelu"

U SCPD hè descrittu cum'è "in parallelu" (vede Fig. J34) quandu a prutezzione hè realizata specificamente da un dispositivu di prutezzione assuciatu cù u SPD.

• U SCPD esternu hè chjamatu "disinterruttore di disconnessione" se a funzione hè svolta da un interruttore.
• L'interruttore di disconnessione pò o ùn pò esse integratu in u SPD.

Fig. J34 - SCPD "in parallelu"

nota:
In u casu di un SPD cù un tubu di scarica di gas o scintilla incapsulata, u SCPD permette di tagliare u currente subitu dopu l'usu.

Garanzia di prutezzione

U SCPD esternu deve esse coordinatu cù u SPD è testatu è garantitu da u fabbricante SPD in cunfurmità cù e raccomandazioni di u standard IEC 61643-11. Deve ancu esse installatu secondu e raccomandazioni di u fabricatore. Cum'è un esempiu, vede i tavuli di coordinazione Electric SCPD + SPD.

Quandu stu dispositivu hè integratu, a conformità à u standard di u produttu IEC 61643-11 assicura naturalmente a prutezzione.

Fig. J35 - SPD cù SCPD esterni, non integrati (iC60N + iPRD 40r) è integrati (iQuick PRD 40r)

Riassuntu di e caratteristiche SCPD esterne

Un'analisi dettagliata di e caratteristiche hè data in a sezione Caratteristiche dettagliate di u SCPD esternu.
U tavulu in Figura J36 mostra, nantu à un esempiu, un riassuntu di e caratteristiche secondu i vari tippi di SCPD esterni.

Fig. J36 - Caratteristiche di a prutezzione di fine di vita di un SPD di Tipu 2 secondu i SCPD esterni

Modu d'installazione per u SCPD esternu	In serie	In parallelu
		Associazione di prutezzione fusibile	Assuciatu à a prutezzione di l'interruttore	Prutezzione di l'interruttori integrati
Prutezzione di sovratensioni di l'attrezzatura	=	=	=	=
	I SPD pruteggenu l'apparecchiatura in modo soddisfacente qualunque sia u tippu di SCPD esternu assuciatu
Prutezzione di l'installazione à a fine di a vita	-	=	+	++
	Nisuna garanzia di prutezzione pussibule	Garanzia di u fabbricante		Piena garanzia
		Prutezzione da impedenza cortocircuiti micca bè assicurati	Prutezzione da cortocircuiti assicurata perfettamente
Continuità di serviziu à a fine di a vita	- -	+	+	+
	L'installazione cumpleta hè chjusa	Solu u circuitu SPD hè chjusu
Mantenimentu à a fine di a vita	- -	=	+	+
	L'arrestazione di l'installazione necessaria	Cambiu di fusibili	Resettazione immediata

SPD è tavula di coordinazione di dispositivi di prutezzione

U tavulu in a Figura J37 quì sottu mostra a coordinazione di interruttori di disconnessione (SCPD esterna) per SPD di Type 1 è 2 di a marca XXX Electric per tutti i livelli di currenti di cortocircuitu.

A Coordinazione trà SPD è i so interruttori di disconnessione, indicati è garantiti da Electric, assicura una prutezzione affidabile (resistenza à l'onda di fulmine, prutezzione rinfurzata di currenti di cortocircuitu di impedenza, ecc.)

Fig. J37 - Esempiu di una tavula di coordinazione trà SPD è i so interruttori di disconnessione. Fate sempre riferenza à l'ultime tavule furnite da i pruduttori.

Coordinazione cù dispositivi di prutezzione upstream

Coordinazione cù dispositivi di prutezzione di sovracorrente
In una installazione elettrica, u SCPD esternu hè un apparechju identicu à l'apparecchiatura di prutezzione: questu permette di applicà tecniche di selettività è di cascata per l'ottimizazione tecnica è ecunomica di u pianu di prutezzione.

Coordinazione cù dispositivi attuali residui
Se u SPD hè installatu à valle di un dispositivu di prutezzione di perdite di terra, quest'ultimu duveria esse di u "si" o di tipu selettivu cù un'immunità à i currenti impulsivi di almenu 3 kA (8/20 μs d'onda di corrente).

Stallazione di u Dispositivu di Prutezzione di Surge
Cunnessione di Dispositiu di Prutezzione di Surge

E cunnessioni di un SPD à i carichi devenu esse u più cortu pussibule per riduce u valore di u livellu di prutezzione di tensione (installatu Up) nantu à i terminali di l'attrezzatura prutetta.

A lunghezza tutale di e cunnessioni SPD à a rete è à a morsa terminale di terra ùn deve micca supera i 50 cm.

Una di e caratteristiche essenziali per a prutezzione di l'attrezzatura hè u livellu massimu di prutezzione di tensione (installatu Up) chì l'attrezzatura pò sopportà à i so terminali. Di conseguenza, un SPD deve esse sceltu cù un livellu di prutezzione di tensione Up adattatu à a prutezzione di l'attrezzatura (vede Fig. J38). A lunghezza tutale di i cunduttori di cunnessione hè

L = L1 + L2 + L3.

Per i currenti à alta frequenza, l'impedenza per unità di lunghezza di sta cunnessione hè di circa 1 µH / m.

Dunque, applicendu a legge di Lenz à questa cunnessione: ΔU = L di / dt

L'onda di corrente 8/20 µs normalizata, cù una ampiezza di corrente di 8 kA, crea dunque una crescita di tensione di 1000 V per metru di cavu.

ΔU = 1 x 10-6 x 8 x 103/8 x 10-6 = 1000 V

Fig. J38 - Cunnessioni di un SPD L <50 cm

Di conseguenza a tensione attraversu i terminali di l'attrezzatura, l'attrezzatura U, hè:
U equipaggiu = Up + U1 + U2
Se L1 + L2 + L3 = 50 cm, è l'onda hè 8/20 µs cun una amplitudine di 8 kA, a tensione attraversu i terminali di l'equipaggiu serà Up + 500 V.

Cunnessione in custodia in plastica

A Figura J39 sottu mostra cumu cunnesse un SPD in un alloghju di plastica.

Fig. J39 - Esempiu di cunnessione in custodia in plastica

Cunnessione in custodia metallica

In u casu di un assemblaggio di quadru in un recintu metallicu, pò esse prudente cunnette u SPD direttamente à u recintu metallicu, cù u recintu adupratu cum'è cunduttore di prutezzione (vedi Fig. J40).
Questa disposizione hè conforme à a norma IEC 61439-2 è u fabbricante di l'Assemblea deve assicurà chì e caratteristiche di l'armatura rendenu questu usu pussibule.

Fig. J40 - Esempiu di cunnessione in custodia metallica

Sezione trasversale di cunduttore

A sezione trasversale minima raccomandata tene in contu:

• U serviziu normale da furnisce: Flussu di l'onda di corrente di fulmine sottu una caduta di tensione massima (regula di 50 cm).
  Nota: A differenza di l'applicazioni à 50 Hz, u fenomenu di u fulmine hè alta frequenza, l'aumentu di a sezione trasversale di u cunduttore ùn riduce micca assai a so impedenza à alta frequenza.
• I cunduttori resistenu à i currenti di cortocircuitu: U cunduttore deve resistere à un currente di cortocircuitu durante u tempu massimu di tagliu di u sistema di prutezzione.
  IEC 60364 raccomanda à l'installazione entrante una sezione trasversale minima di:
• 4 mm2 (Cu) per a cunnessione di SPD Tipo 2;
• 16 mm2 (Cu) per a cunnessione di SPD di Tipu 1 (presenza di sistema di prutezzione contro i fulmini).

Esempii di stallazioni SPD boni è cattivi

Fig. J41 - Esempii di stallazioni SPD boni è cattivi

A cuncezzione di l'installazione di l'attrezzatura deve esse fatta in cunfurmità cù e regule di installazione: a lunghezza di i cavi deve esse menu di 50 cm.

Regole di cablaggio di Dispositiu di Prutezzione di Surge
Regula 1

A prima regula da rispettà hè chì a lunghezza di e cunnessioni SPD trà a rete (via u SCPD esternu) è u bloccu di terminale di messa à terra ùn deve supera i 50 cm.
A Figura J42 mostra e duie pussibilità per a cunnessione di un SPD.
Fig. J42 - SPD cù SCPD esternu separatu o integratu

Regula 2

I cunduttori di alimentatori in uscita prutetti:

• duverebbe esse cunnessu à i terminali di u SCPD esternu o di u SPD;
• duveria esse siparatu fisicamente da i cunduttori entranti inquinati.

Sò situati à a diritta di i terminali di u SPD è di u SCPD (vede a Figura J43).

Fig. J43 - E cunnessioni di alimentatori in uscita prutetti sò à a destra di i terminali SPD

Regula 3

I cunduttori in fase di alimentazione entrante, neutri è di prutezzione (PE) devenu corre unu accantu à l'altru per riduce a superficie di u ciclu (vede Fig. J44).

Regula 4

I cunduttori entranti di u SPD devenu esse luntani da i cunduttori in uscita prutetti per evità di inquinalli cù l'accoppiamentu (vede Fig. J44).

Regula 5

I cavi devenu esse appiccicati contr'à e parti metalliche di l'armatura (s'ellu ci hè) per minimizà a superficie di u ciclu di u quadru è dunque prufittà di un effettu di schermatura contr'à i disturbi EM.

In tutti i casi, deve esse verificatu chì i quadri di quadri è recinzioni sò messi à terra cù cunnessioni assai brevi.

Infine, se si utilizanu cavi schermati, grandi lunghezze devenu esse evitate, perchè riducenu l'efficienza di schermatura (vede Fig. J44).

Fig. J44 - Esempiu di miglioramentu di EMC per una riduzione di e superfici di cicculata è impedenza cumuna in un recintu elettricu

Esempii di applicazione di prutezzione di sovratensione

Esempiu di applicazione SPD in Supermercatu

Fig. J46 - Rete di telecomunicazioni

Soluzioni è schema schematicu

• A guida di selezzione di arrester di sovratensione hà permessu di determinà u valore precisu di u arrester di sovratensione à a fine entrante di l'installazione è quellu di l'interruttore di disconnessione assuciatu.
• Cum'è i dispositivi sensibili (U_r <1.5 kV) si trovanu à più di 10m da u dispositivu di prutezzione entrante, i parafullatori di prutezzione fine devenu esse installati u più vicinu pussibule à i carichi.
• Per assicurà una migliore continuità di serviziu per e zone di camera fredda: i interruttori di corrente residuale di tippu "si" seranu aduprati per evità inciampi di fastidiu causati da a crescita di u putenziale terrestre quandu l'onda di fulmine passa.
• Per prutezzione contra e sovratensioni atmosferiche: 1, installate un paraflusu in u quadru principale. 2, installate un arrester di prutezzione fine in ogni quadru (1 è 2) chì furnisce i dispositivi sensibili situati à più di 10m da u scaricatore di sovratensione entrante. 3, installate un arrester di sovratensione in a rete di telecomunicazioni per prutegge i dispositivi furniti, per esempiu, allarmi di fuoco, modem, telefoni, fax.

Raccomandazioni di cablaggio

• Assicurà l'equipotenzialità di e terminazioni di terra di u bastimentu.
• Riduce e zone di cavu di alimentazione in loop.

Raccomandazioni di stallazione

• Installa un scaricatore di sovratensione, I_aigle = 40 kA (8/20 µs), è un interruttore di disconnessione iC60 classificatu à 40 A.
• Installa prutettori di prutezzione fine, I_aigle = 8 kA (8/20 µs) è l'interruttori di disconnessione iC60 associati valutati à 10 A

Fig. J46 - Rete di telecomunicazioni

SPD per applicazioni fotovoltaiche

Sovratensione pò accade in installazioni elettriche per vari motivi. Pò esse causatu da:

• A rete di distribuzione per via di fulmini o di qualsiasi travagliu realizatu.
• Fulmini (vicini o nantu à l'edifizii è installazioni FV, o nantu à i cunduttori di fulmini).
• Variazioni in u campu elettricu per via di un fulmine.

Cum'è tutte e strutture esterne, l'installazione FV sò esposte à u risicu di fulmini chì varieghja da regione à regione. I sistemi è dispositivi preventivi è di arrestu devenu esse in postu.

Prutezzione cù u ligame equipotenziale

A prima salvaguardia da mette in opera hè un mezu (cunduttore) chì assicura una cunnessione equipotenziale trà tutte e parti cunduttive di un'installazione fotovoltaica.

U scopu hè di unisce tutti i cunduttori à terra è e parti metalliche è cusì creà uguale potenziale in tutti i punti di u sistema installatu.

Prutezzione da dispositivi di prutezzione da sovratensioni (SPD)

I SPD sò particularmente impurtanti per prutegge l'attrezzatura elettrica sensibile cum'è Inverter AC / DC, dispositivi di monitoru è moduli PV, ma ancu altri apparecchi sensibili alimentati da a rete di distribuzione elettrica 230 VAC. U metudu seguente di valutazione di risicu hè basatu annantu à a valutazione di a lunghezza critica Lcrit è u so paragone cù L a lunghezza cumulativa di e linee DC.
A prutezzione SPD hè necessaria se L ≥ Lcrit.
Lcrit dipende da u tippu di installazione PV è hè calculatu cum'è a seguente tabella (Fig. J47) stabilisce:

Fig. J47 - SPD scelta CC

L hè a somma di:

• a somma di e distanze trà l'inverter (i) è a scatula (e) di junction, tenendu in contu chì e lunghezze di u cavu situate in u listessu conduit sò contate una sola volta, è
• a somma di e distanze trà a scatula di cunnessione è i punti di cunnessione di i moduli fotovoltaichi chì formanu a corda, tenendu contu chì e lunghezze di u cavu situatu in u listessu cunduttu sò contate una sola volta.

Ng hè una densità di fulmini à l'arcu (numeru di greve / km2 / annu).

Fig. J48 - Selezzione SPD

Prutezzione SPD
Location	Moduli PV o scatuli Array		Latu DC inverter	Latu AC inverter		Cunsigliu principali
	LDC			LAC		Parafulmine
Criterium	<10 m	> 10 m		<10 m	> 10 m	Iè	Innò
Tipu di SPD	Ùn ci hè bisognu	"SPD 1" Type 2 [a]	"SPD 2" Type 2 [a]	Ùn ci hè bisognu	"SPD 3" Type 2 [a]	"SPD 4" Type 1 [a]	"SPD 4" Tipo 2 se Ng> 2.5 & linea aerea

[a]. 1 2 3 4 A distanza di separazione di u Tipu 1 secondu EN 62305 ùn hè micca osservata.

Stallà un SPD

U numeru è a situazione di SPDs da u latu DC dipende da a lunghezza di i cavi trà i pannelli solari è l'inverter. U SPD deve esse installatu in vicinanza di u inverter se a lunghezza hè inferiore à 10 metri. Se hè più grande di 10 metri, un secondu SPD hè necessariu è deve esse situatu in a scatula vicinu à u pannellu solare, u primu si trova in a zona di l'inverter.

Per esse efficiente, i cavi di cunnessione SPD à a rete L + / L- è trà u terminale di terra di u SPD è a barra di terra devono esse u più cortu pussibule - menu di 2.5 metri (d1 + d2 <50 cm).

Generazione di energia fotovoltaica sicura è affidabile

A seconda di a distanza trà a parte "generatore" è a parte "cunversione", pò esse necessariu installà dui parafluenti o più, per assicurà a prutezzione di ognuna di e duie parti.

Fig. J49 - Situazione SPD

Supplementi tecnichi di prutezzione da sovratensioni

Norme di prutezzione di i lampi

A norma IEC 62305 parti 1 à 4 (NF EN 62305 parti 1 à 4) riorganizza è mette à ghjornu e publicazioni standard IEC 61024 (serie), IEC 61312 (serie), è IEC 61663 (serie) nantu à i sistemi di prutezzione contro i fulmini.

Parte 1 - Principii generali

Questa parte presenta informazioni generali nantu à i fulmini è e so caratteristiche è dati generali è introduce l'altri documenti.

Parte 2 - Gestione di i rischi

Questa parte presenta l'analisi chì permette di calculà u risicu per una struttura è di determinà i vari scenarii di prutezzione per permette ottimisazione tecnica è economica.

Parte 3 - Dannu fisicu à e strutture è periculu per a vita

Questa parte descrive a prutezzione da colpi di fulmini diretti, cumpresu u sistema di prutezzione contro i fulmini, cunduttore di terra, piombu di terra, equipotenzialità è dunque SPD cun legame equipotenziale (Type 1 SPD).

Parte 4 - Sistemi elettrichi è elettronichi in e strutture

Questa parte descrive a prutezzione da l'effetti indotti da i fulmini, cumpresu u sistema di prutezzione da SPD (Tipi 2 è 3), schermatura di cavi, regule per l'installazione di SPD, ecc.

Questa serie di norme hè integrata da:

• a serie IEC 61643 di norme per a definizione di prudutti di prutezzione da sovratensioni (vede I cumpunenti di un SPD)
• a serie IEC 60364-4 è -5 di norme per l'applicazione di i prudutti in installazioni elettriche BT (vedi Indicazione di fine di vita di un SPD).

I cumpunenti di un SPD

U SPD cunsiste principalmente (vede Fig. J50):

1. unu o più cumpunenti non lineari: a parte viva (varistore, tubu à scarica di gas [GDT], ecc.);
2. un dispositivu di prutezzione termica (disconnettore internu) chì a prutegge da a fuga termica à a fine di a vita (SPD cù varistor);
3. un indicatore chì indica a fine di a vita di u SPD; Alcuni SPD permettenu a segnalazione à distanza di sta indicazione;
4. un SCPD esternu chì furnisce prutezzione contra i cortocircuiti (stu dispusitivu pò esse integratu in u SPD).

Fig. J50 - Schema di un SPD

A tecnulugia di a parte in diretta

Parechje tecnulugia sò dispunibuli per implementà a parte in diretta. Ognunu hà vantaghji è svantaghji:

• Diodi Zener;
• U tubu di scarica di gas (cuntrullatu o micca cuntrullatu);
• U varistor (varistor di ossidu di zincu [ZOV]).

A tavula sottu mostra e caratteristiche è l'urganizazioni di 3 tecnulugie cumunemente aduprate.

Fig. J51 - Tabella di prestazione di riassuntu

Componenti	Tubu di scarica gasu (GDT)	Scintilla incapsulata	Varistore à l'ossidu di zincu	GDT è varistor in serie	Scintilla incapsulata è varistore in parallelu
Carattirìstichi
Modu operativu	Cambiamentu di tensione	Cambiamentu di tensione	Limitazione di tensione	Cambiamentu di tensione è -limitazione in serie	Cambiamentu di tensione è -limitazione in parallelu
Curvuli di funziunamentu
Candidatura	Rete Telecom Rete LV (assuciatu cù varistore)	Rete LV	Rete LV	Rete LV	Rete LV
Tipu SPD	Tipo 2	Tipo 1	Type 1 o Type 2	Tipu 1+ Tipu 2	Tipu 1+ Tipu 2

Indicazione di fine di vita di un SPD

L'indicatori di fine di vita sò assuciati à u disconnettore internu è u SCPD esternu di u SPD per informà l'utente chì l'attrezzatura ùn hè più prutetta da sovratensioni d'origine atmosferica.

Indicazione lucale

Sta funzione hè generalmente richiesta da i codici d'installazione. L'indicazione di fine di vita hè data da un indicatore (luminosu o meccanicu) à u disconettore internu è / o à u SCPD esternu.

Quandu u SCPD esternu hè implementatu da un dispositivu fusibile, hè necessariu prevede un fusibile cun un striker è una basa dotata di un sistema di tripping per assicurà sta funzione.

Interruttore di disconnessione integratu

L'indicatore meccanicu è a pusizione di u manicu di cuntrollu permettenu indicazione naturale di fine di vita.

Indicazione lucale è segnalazione à distanza

iQuick PRD SPD di a marca XXX Electric hè di u tippu "prontu à filu" cù un interruttore di disconnessione integratu.

Indicazione lucale

iQuick PRD SPD (vede Fig. J53) hè dotatu di indicatori di situazione meccanica lucale:

• l'indicatore meccanicu (rossu) è a pusizione di u manicu di l'interruttore di disconnessione indicanu l'arrestu di u SPD;
• l'indicatore meccanicu (rossu) di ogni cartuccia indica a fine di a cartuccia.

Fig. J53 - iQuick PRD 3P + N SPD di a marca XXX Electric

Rapurtazione remota

(vede Fig. J54)

iQuick PRD SPD hè dotatu di un cuntattu d'indicazione chì permette a segnalazione à distanza di:

• cartuccia fine di a vita;
• una cartuccia chì manca, è quandu hè stata rimessa in piazza;
• un difettu in a rete (cortocircuitu, disconnessione di u neutru, inversione di fase / neutru);
• cambià manuale lucale.

Di conseguenza, a sorveglianza à distanza di e condizioni operative di i SPD installati permette di assicurà chì sti dispositivi di prutezzione in statu di standby sò sempre pronti à operà.

Fig. J54 - Installazione di indicatore luminariu cù un iQuick PRD SPD

Fig. J55 - Indicazione remota di u statu SPD cù Smartlink

Mantenimentu à a fine di a vita

Quandu l'indicatore di fine di vita indica spegnimentu, u SPD (o a cartuccia in questione) deve esse rimpiazzatu.

In u casu di iQuick PRD SPD, a manutenzione hè facilitata:

• A cartuccia à a fine di a vita (da rimpiazzà) hè facilmente identificabile da u Dipartimentu di Manutenzione.
• A cartuccia à a fine di a vita pò esse rimpiazzata in tutta sicurezza perchè un dispositivu di sicurezza proibisce a chjusura di l'interruttore di disconnessione se una cartuccia manca.

Caratteristiche dettagliate di u SCPD esternu

L'onda attuale resiste

L'onda attuale resiste à i testi nantu à SCPD esterni mostranu cusì:

• Per una determinata valutazione è tecnulugia (NH o fusibile cilindricu), a capacità di resistenza di l'onda attuale hè megliu cù un fusibile di tip AM (prutezzione di u mutore) chè cù un fusibile di tipu gG (usu generale).
• Per una determinata valutazione, l'onda attuale resiste à a capacità hè megliu cù un interruttore chì cù un dispositivu fusibile. A Figura J56 quì sottu mostra i risultati di e prove di resistenza di l'onda di tensione:
• per prutege un SPD definitu per Imax = 20 kA, u SCPD esternu da sceglie hè o un MCB 16 A o un Fuse aM 63 A, Nota: in questu casu, un Fuse gG 63 A ùn hè micca adattatu.
• per prutege un SPD definitu per Imax = 40 kA, u SCPD esternu da sceglie hè un MCB 40 A o un Fuse aM 125 A,

Fig. J56 - Comparazione di capacità di resistenza di l'onda di tensione SCPD per I_aigle = 20 kA è I_aigle = 40 kA

Livellu di prutezzione di tensione Installatu Up

In generale:

• A caduta di tensione annantu à i terminali di un interruttore hè più altu di quella nantu à i terminali di un dispositivu fusibile. Questu hè perchè l'impedenza di i cumpunenti di l'interruttori (dispositivi di tripping termichi è magnetichi) hè più alta di quella di un fusibile.

Però:

• A differenza trà e gocce di tensione rimane poca per onde currenti chì ùn superanu micca i 10 kA (95% di i casi);
• U livellu di prutezzione di a tensione Up installata tene ancu in contu l'impedenza di u cavu. Questa pò esse alta in u casu di una tecnulugia fusibile (dispositivu di prutezzione luntanu da u SPD) è bassa in u casu di una tecnulugia di interruttori (interruttore di circuitu vicinu, è ancu integrata in u SPD).

Nota: U livellu di prutezzione di tensione Up installata hè a somma di e gocce di tensione:

• in u SPD;
• in u SCPD esternu;
• in u cablamentu di l'equipaggiu

Prutezzione da circuiti di impedenza

Un cortocircuitu di impedenza dissipa assai energia è deve esse eliminatu assai prestu per prevene danni à l'installazione è à u SPD.

A Figura J57 compara u tempu di risposta è a limitazione energetica di un sistema di prutezzione da un fusibile 63 A aM è un interruttore di circuitu 25 A.

Questi dui sistemi di prutezzione anu a listessa capacità di resistenza à l'onda di currente 8/20 µs (27 kA è 30 kA rispettivamente).

Fig. J57 - Comparazione di curbe di limitazione di tempu / currente è energetica per un interruttore è un fusibile avendu a stessa capacità di resistenza di onda di corrente 8/20 µs

Propagazione di una onda di fulmini

E rete elettriche sò à bassa frequenza è, di conseguenza, a propagazione di l'onda di tensione hè istantanea relative à a frequenza di u fenomenu: in ogni puntu di un cunduttore, a tensione istantanea hè a stessa.

L'onda di fulmine hè un fenomenu à alta frequenza (parechje centinaie di kHz à una MHz):

• L'onda di fulmine hè propagata longu à un cunduttore à una certa velocità in relazione à a frequenza di u fenomenu. Di conseguenza, à un mumentu datu, a tensione ùn hà micca u listessu valore in tutti i punti di u mezu (vede Fig. J58).

Fig. J58 - Propagazione di una onda di fulmine in un cunduttore

• Un cambiamentu di mezu crea un fenomenu di propagazione è / o riflessione di l'onda secondu:

1. a differenza di impedenza trà i dui media;
2. a frequenza di l'onda progressiva (pendenza di u tempu di risurrezzione in casu di un pulse);
3. a lunghezza di u mezu.

In casu di riflessione totale, in particulare, u valore di tensione pò radduppià.

Esempiu: u casu di prutezzione da un SPD

A mudellazione di u fenomenu applicatu à una onda di fulmine è i testi in laboratorio anu mostratu chì una carica alimentata da 30 m di cavu prutetta à monte da un SPD à tensione Up sustene, per via di fenomeni di riflessione, una tensione massima di 2 x U_P (vede Fig. J59). Questa onda di tensione ùn hè micca energetica.

Fig. J59 - Riflessione di una onda di fulmine à a fine di un cavu

Azzione currettive

Di i trè fattori (differenza d'impedenza, frequenza, distanza), l'unicu chì pò esse veramente cuntrullatu hè a lunghezza di u cavu trà u SPD è a carica da prutege. Più grande hè sta lunghezza, più grande hè a riflessione.

Generalmente, per i fronti di sovratensione affrontati in un edifiziu, i fenomeni di riflessione sò significativi da 10 m è ponu radduppià a tensione da 30 m (vede Fig. J60).

Hè necessariu installà un secondu SPD in bona prutezzione se a lunghezza di u cavu supera i 10 m trà u SPD di fine entrante è l'attrezzatura da prutege.

Fig. J60 - Tensione massima à l'estremità di u cavu secondu a so lunghezza à un frontu di tensione incidentale = 4kV / us

Esempiu di corrente di fulmine in u sistema TT

U SPD di modu cumunu trà fase è PE o fase è PEN hè installatu qualunque tipu di sistemu di messa à terra di u sistema (vede Fig. J61).

A resistenza di messa à terra neutra R1 aduprata per i piloni hà una resistenza inferiore à a resistenza di messa à terra R2 aduprata per l'installazione.

U currente di fulmine scurrerà attraversu u circuitu ABCD à a terra per u percorsu più faciule. Passerà per varistori V1 è V2 in serie, causendu una tensione differenziale uguale à u doppiu di a tensione Up di u SPD (U_P1 + U_P2) per apparisce à i terminali di A è C à l'entrata di l'installazione in casi estremi.

Fig. J61 - Solu prutezzione cumuna

Per prutege e cariche trà Ph è N in modu efficace, a tensione di u modu differenziale (trà A è C) deve esse ridutta.

Una altra architettura SPD hè dunque aduprata (vede Fig. J62)

U currente di fulmine attraversa u circuitu ABH chì hà una impedanza inferiore à u circuitu ABCD, chì l'impedenza di u cumpunente adupratu trà B è H hè nulla (scintilla spinta di gas). In questu casu, a tensione differenziale hè uguale à a tensione residua di u SPD (U_P2).

Fig. J62 - Prutezzione cumuna è differenziale