I Dispositivi di Prutezzione di Surge sò aduprati per e reti di alimentazione elettrica, e rete telefoniche, è i cumunicazioni è i busi di cuntrollu automaticu.

2.4 U Dispositivu di Prutezzione di Surge (SPD)

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

Stu dispusitivu 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.

Principiu

U SPD hè destinatu à limità e sovratensioni transitorie d'urigine atmosferica è devia l'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 l'apparecchiatura elettrica è l'attrezzi di cuntrollu.

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 in 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 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

2.4.1 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).

• Caratteristiche cumuni

- O_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.

- O_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 currente chì scorre in u SPD hè uguale à I_n. U livellu di prutezzione di tensione sceltu deve esse inferiore à a capacità di sopportà a supratensione di i carichi (vede a sezione 3.2). In casu di colpi di fulmine, a tensione attraversu i terminali di u SPD resta generalmente menu di U_p.

- Eiu_n: Corrente di scarica nominale

Questu hè u valore di punta di una corrente di forma d'onda 8/20 μs chì u SPD hè capace di scaricà 15 volte.

• Type 1 SPD

- Eiu_r: Impulsu attualmente

Questu hè u valore di punta di una corrente di forma d'onda 10/350 μs chì u SPD hè capace di scaricà 5 volte.

- Eiu_fi: Autoextinguish seguita currente

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

- Eiu_aigle: Corrente massima di scarica

Questu hè u valore di punta di una corrente di forma d'onda 8/20 μs chì u SPD hè capace di scaricà una volta.

• Type 3 SPD

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

2.4.2 Principali applicazioni

• 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

Quessi dispositivi pruteggenu e rete telefoniche, e rete commutate è e rete 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.

3 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);
• hè u sistema di prutezzione.

3.1 Regule di cuncepimentu

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

- a quantità di SPD;

- tippu;

- livellu di esposizione per definisce a corrente massima di scarica SPD I_aigle.

• U dispositivu di prutezzione di cortocircuitu

- corrente massima di scarica I_aigle;

- currente di cortocircuitu I_sc à u puntu di stallazione.

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

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

• numaru di poli in SPD;
• livellu di prutezzione di tensione U_p;
• tensione di esercizio U_c.

Questa sottusezione J3 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.

3.2 Elementi di u sistema di prutezzione

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

3.2.1 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 di scarica nominale 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 entrante. Quandu i carichi sò situati à più di 30 metri di distanza da u dispositivu di prutezzione entrante, hè necessariu prevede una prutezzione fine supplementare u più vicinu pussibule à carichi sensibili. I fenomeni di riflessione di l'onda aumentanu da 10 metri (vede u capitulu 6.5)
• 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 istituisce nantu à a basa di i dui fattori definiti sopra.

3.4 Scelta di un SPD di Tipu 1

3.4.1 Impulsu currente I_r

• Induve ùn ci hè nisuna regulazione naziunale o regulazione specifica per u tippu di edifiziu da prutege, u currente d'impulsu I_r deve esse almenu 12.5 kA (onda 10/350 μs) per ramu in cunfurmità cù IEC 60364-5-534.

• Induve esistenu regulamenti: u standard 62305-2 definisce 4 livelli: I, II, III è IV, A tavula in Figura J31 mostra i diversi livelli di I_r in u casu regulatori.

3.4.2 Autoestinguisce seguità u currente I_fi

Sta caratteristica hè applicabile solu per SPD cù tecnulugia di scintilla. L'auto-spegnimentu seguita u currente I_fi Deve esse sempre più grande di u currente di cortocircuitu prospettivu I_sc à u puntu di stallazione.

3.5 Scelta di un SPD di Tipu 2

3.5.1 Corrente massima di scarica I_aigle

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 (I_aigle) hè determinatu da una analisi di risicu (vede a tola in Figura J32).

3.6 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 l'onde di fulmine;

- ùn generate micca una 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 (impedente);

- cortu circuitu d'intensità alta.

3.6.1 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 (neutru / commutazione di fase, neutru

disconnessione).

- 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 implementatu da un interruttore di circuitu o un dispositivu fusibile.

3.6.2 Caratteristiche di u SCPD esternu (Dispositivu di Prutezzione di Cortu Circuitu)

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 in ​​I_n.

Currente di cortocircuitu resiste

• A capacità di rumpitura hè determinatu 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.

3.6.3 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).

• 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.

Nota: In u casu di un SPD cun tubu di scarica di gas o scintilla incapsulata, u SCPD permette di tagliare u currente immediatamente dopu l'usu.

Nota: Dispositivi di corrente residuale di tippu S in cunfurmità cù i standard IEC 61008 o IEC 61009-1 rispettanu stu requisitu.

3.7.1 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'apparecchiu di prutezzione: questu permette di applicà discriminazione è tecniche in 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).

4 Installazione di SPD

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.

4.1 Cunnessione

Una di e caratteristiche essenziali per a prutezzione di l'attrezzatura hè u livellu massimu di prutezzione di tensione (installatu U_p) chì l'attrezzatura pò suppurtà à i so terminali. Di conseguenza, un SPD deve esse sceltu cù un livello di prutezzione di tensione U_p 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: ∆U = L di / dt

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

∆U = 1 x 10^-6 x 8 x 10³ / 8 x 10^-6 = 1000 V

Di conseguenza a tensione attraversu i terminali di l'attrezzatura, installati Up, hè:

installatu U_p = U_p + U1 + U2

Se L1 + L2 + L3 = 50 cm, è l'onda hè 8/20 μs cun una ampiezza di 8 kA, a tensione attraversu i terminali di l'attrezzatura sarà U_p + 500 V.

4.1.1 Cunnessione in l'embiu di plastica

A Figura J39a sottu mostra cumu cunnesse un SPD in l'armatura di plastica.

4.1.2 Cunnessione in l'armatura 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. J39b).

Questa disposizione hè conforme à a norma IEC 61439-2 è u fabbricante ASSEMBLY deve assicurà chì e caratteristiche di l'armatura rendenu questu usu pussibule.

4.1.3 Sezione trasversale di u 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 in fine una sezione trasversale minima di:

- 4 mm² (Cu) per a cunnessione di Type 2 SPD;

- 16 mm² (Cu) per a cunnessione di Type 1 SPD (presenza di un sistema di prutezzione di i lampi).

4.2 Regule di cavu

• 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 J40 mostra e duie pussibilità per a cunnessione di un SPD.

• Regula 2: I cunduttori di alimentatori in uscita prutetti:

- duveria 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 Fig. J41).

• Regula 3: A fase di alimentazione entrante, i cunduttori neutri è di prutezzione (PE) duveranu corre unu accantu à l'altru per riduce a superficie di u ciclu (vede Fig. J42).
• Regula 4: I cunduttori in entrata di u SPD devenu esse luntani da i cunduttori in uscita prutetti per evità di inquinalli cù l'accoppiamentu (vede Fig. J42).
• 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, lunghezze grandi devenu esse evitate, perchè riducenu l'efficienza di schermatura (vede Fig. J42).

Applicazione 5

5.1 Esempii di stallazione

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_p <1.5 kV) si trovanu à più di 30 m 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 disruptori di currente residuale di tippu "si" seranu aduprati per evità inciampi fastidiosi causati da a crescita di u putenziale terrestre quandu l'onda di fulmine passa.

• Per a prutezzione contra e sovratensioni atmosferiche:

- installate un arrester di sovratensione in u quadru principale

- installate un finissimu prutettore di sovratensione in ogni quadru (1 è 2) chì furnisce i dispositivi sensibili situati à più di 30 m da u limitatore di sovratensione entrante

- installà un arrester di sovratensione nantu à a rete di telecomunicazioni per prutege i dispositivi furniti, per esempiu, allarmi à u focu, 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, Imax = 40 kA (8/20 μs) è un interruttore di disconnessione iC60 classificatu à 20 A.
• Installa parafluenti di prutezzione fine, Imax = 8 kA (8/20 μs) è l'interruttori di disconnessione iC60 associati valutati à 20.