I dispositivi di protezione dalle sovratensioni in corrente continua (SPD) sono componenti fondamentali negli impianti fotovoltaici, nelle stazioni di ricarica dei veicoli elettrici e nelle applicazioni industriali, progettati per salvaguardare le apparecchiature elettroniche sensibili dalle sovratensioni causate da vari disturbi elettrici. Questi dispositivi svolgono un ruolo cruciale nel mantenere la longevità e l'affidabilità dei sistemi elettrici, deviando la tensione in eccesso dai componenti critici, evitando così danni e garantendo la continuità operativa.
Capire le sovratensioni transitorie in c.c.
Definizione di sovratensioni transitorie CC
Le sovratensioni transitorie CC si riferiscono a picchi di tensione di breve durata che si verificano nei sistemi elettrici in corrente continua (CC). Queste sovratensioni possono superare in modo significativo la normale tensione di esercizio e durano in genere da pochi microsecondi a diversi millisecondi. Sono caratterizzate da tempi di salita rapidi e possono raggiungere ampiezze di diversi kilovolt. Le sovratensioni transitorie possono essere causate da vari disturbi esterni o interni e rappresentano un rischio per le apparecchiature elettriche, in quanto possono causare rotture dell'isolamento, guasti alle apparecchiature o interruzioni del funzionamento.
Cause comuni nei sistemi CC
Diversi fattori contribuiscono al verificarsi di sovratensioni transitorie nei sistemi in corrente continua:
- Fulmini: I fulmini sono una delle cause naturali più importanti di sovratensioni transitorie. Un fulmine diretto può indurre sovratensioni che si propagano attraverso le linee aeree e le apparecchiature collegate, causando gravi danni. Anche gli effetti indiretti, come le radiazioni elettromagnetiche prodotte da un fulmine, possono generare picchi di tensione sostanziali nei sistemi vicini.
- Operazioni di commutazione: L'accensione o lo spegnimento di dispositivi elettrici, come motori, trasformatori o interruttori, può creare sovratensioni transitorie. Queste operazioni di commutazione possono portare a improvvisi cambiamenti nel flusso di corrente, generando picchi di tensione che possono influenzare le apparecchiature collegate. Il fenomeno noto come "switch bounce" durante il funzionamento di carichi induttivi è un esempio comune di questa causa.
- Scariche elettrostatiche (ESD): Le scariche elettrostatiche si verificano quando due oggetti con potenziali elettrostatici diversi entrano in contatto o in prossimità, provocando una rapida scarica di elettricità. Ciò può generare picchi di tensione brevi ma intensi, particolarmente dannosi per i componenti elettronici sensibili.
- Sovratensioni industriali: In ambito industriale, attività come l'avvio di grandi motori o l'attivazione di trasformatori possono produrre significative sovratensioni transitorie. Queste sovratensioni derivano spesso da improvvisi cambiamenti nelle condizioni di carico e possono indurre disturbi nella rete elettrica.
- Impulsi elettromagnetici nucleari (NEMP): sebbene meno comuni, gli eventi NEMP derivanti da esplosioni nucleari ad alta quota possono indurre massicce sovratensioni transitorie in aree estese. Il campo elettromagnetico generato da queste esplosioni può creare gravi picchi di tensione nelle linee elettriche e di comunicazione.
Come funzionano i dispositivi di protezione dalle sovratensioni CC
Principi di funzionamento degli SPD CC
I dispositivi di protezione dalle sovratensioni DC (SPD) funzionano monitorando i livelli di tensione all'interno di un sistema in corrente continua (DC) e rispondendo rapidamente a qualsiasi sovratensione che superi soglie predeterminate. La funzione principale di un SPD CC è quella di deviare la tensione in eccesso dalle apparecchiature sensibili, garantendo che rimangano entro limiti operativi sicuri.
- Monitoraggio della tensione: Un SPD CC monitora continuamente la tensione nel circuito. Quando rileva una sovratensione, come quella causata da fulmini o operazioni di commutazione, si attiva per proteggere il sistema.
- Reindirizzamento delle sovratensioni: Il meccanismo principale coinvolge componenti come i varistori a ossido metallico (MOV) o i tubi a scarica di gas (GDT). In condizioni normali, questi componenti presentano un'elevata resistenza, isolando efficacemente l'SPD dal circuito. Tuttavia, quando si verifica una sovracorrente, la loro resistenza diminuisce drasticamente, consentendo alla corrente in eccesso di attraversarli e di essere diretta in modo sicuro verso terra.
- Risposta rapida: L'intero processo avviene nell'arco di nanosecondi, il che è fondamentale per proteggere le apparecchiature anche dalle sovratensioni più brevi. Dopo la dissipazione della sovracorrente, il MOV o il GDT tornano allo stato di alta resistenza, pronti per le sovracorrenti future.
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Componenti chiave dei DC SPD
Diversi componenti chiave lavorano insieme all'interno di un SPD CC per garantire un'efficace protezione dalle sovratensioni:
- Varistore all'ossido di metallo (MOV): È il componente più comunemente utilizzato negli SPD CC. I MOV sono resistenze dipendenti dalla tensione che bloccano i picchi di tensione modificando la loro resistenza in risposta alle condizioni di sovratensione. Forniscono un percorso a bassa impedenza per le correnti di sovratensione, deviandole efficacemente dalle apparecchiature sensibili.
- Tubo a scarica di gas (GDT): Spesso utilizzati insieme ai MOV, i GDT forniscono una protezione aggiuntiva consentendo il passaggio di corrente quando viene superata una determinata soglia di tensione. Sono particolarmente efficaci nel gestire le sovratensioni ad alta energia.
- Diodi di soppressione della tensione transitoria (TVS): Questi componenti sono progettati per rispondere rapidamente alle sovratensioni transitorie e possono bloccare efficacemente i picchi di tensione. Sono spesso utilizzati in applicazioni che richiedono tempi di risposta rapidi.
- Spark Gaps: Sono utilizzati come dispositivi di protezione che creano un percorso conduttivo quando la tensione supera un certo livello, consentendo alle sovratensioni di bypassare i componenti sensibili.
Tipi di dispositivi di protezione dalle sovratensioni CC
I dispositivi di protezione dalle sovratensioni in c.c. (SPD) sono classificati in diversi tipi in base ai punti di installazione e al livello di protezione offerto. La comprensione di questi tipi aiuta a selezionare l'SPD più adatto alle esigenze specifiche dei sistemi in corrente continua. I principali tipi di SPD in c.c. sono il Tipo 1, il Tipo 2 e il Tipo 3.
SPD DC di tipo 1
Gli SPD CC di tipo 1 sono progettati per proteggere da sovratensioni ad alta energia, causate principalmente da fulmini diretti o eventi ad alta tensione. In genere sono installati prima del quadro di distribuzione principale, all'ingresso del servizio o integrati nel pannello degli interruttori primari. Questi dispositivi sono in grado di gestire la maggior parte delle sovratensioni, incanalando l'energia in eccesso in modo sicuro verso terra.
Vantaggi:
- Offre il massimo livello di protezione dalle sovratensioni direttamente collegato all'alimentazione in ingresso
- Notevole capacità di assorbimento dell'energia
- Prima linea di difesa contro i grandi picchi
Esempi di applicazioni:
- Ingressi di servizio elettrico
- Quadri di distribuzione principali in complessi commerciali
- Edifici con sistemi di protezione esterna contro i fulmini
SPD DC di tipo 2
Gli SPD CC di tipo 2 sono progettati per proteggere dalle sovratensioni residue che hanno attraversato gli SPD di tipo 1 o dalle sovratensioni accoppiate indirettamente. Vengono installati presso il quadro di distribuzione principale o i sottoquadri all'interno dell'edificio. Gli SPD CC di tipo 2 sono essenziali per la protezione contro le sovracorrenti derivanti dalle operazioni di commutazione e per garantire una protezione continua del sistema elettrico.
Vantaggi:
- Fornisce una solida protezione contro le sovratensioni residue
- Migliora l'efficienza dell'intero sistema di protezione dalle sovratensioni affrontando le sovracorrenti generate internamente
- Previene i danni alle apparecchiature sensibili collegate ai pannelli di distribuzione.
Esempi di applicazioni:
- Pannelli principali e di sottodistribuzione in immobili residenziali
- Sistemi elettrici per edifici commerciali
- Pannelli per macchinari e attrezzature industriali
SPD CC di tipo combinato
È disponibile anche una combinazione di SPD CC di Tipo 1 e Tipo 2, solitamente installata nelle unità di consumo. Questa combinazione fornisce una soluzione completa, offrendo protezione contro le sovratensioni dirette e indirette.
Confronto con gli SPD in c.a.
Sebbene gli SPD in c.a. e in c.c. presentino alcune analogie nei principi di funzionamento, vi sono diverse differenze fondamentali:
- Livelli di tensione: Gli SPD CA proteggono le apparecchiature collegate alla rete elettrica con tensioni comprese tra 120 V e 480 V. Gli SPD in corrente continua, invece, sono progettati per impianti fotovoltaici con tensioni che vanno da poche centinaia di volt fino a 1500 V, a seconda delle dimensioni e della configurazione dell'impianto.
- Proprietà di bloccaggio: Gli SPD in c.a. e in c.c. hanno proprietà di bloccaggio distinte a causa delle diverse caratteristiche della forma d'onda della tensione. La tensione CA alterna valori positivi e negativi, mentre la tensione CC è costante e unidirezionale. Di conseguenza, gli SPD CA devono gestire le sovratensioni bidirezionali, mentre gli SPD CC devono gestire solo le sovratensioni unidirezionali.
- Specifiche dei MOV: I varistori all'ossido di metallo (MOV) utilizzati negli SPD in c.a. e c.c. sono progettati in modo diverso per adattarsi alle caratteristiche uniche di tensione e corrente di ciascun sistema. I MOV in c.c. devono sopportare tensioni continue in c.c. e gestire sovratensioni in una sola direzione, mentre i MOV in c.a. devono sopportare tensioni alternate e gestire sovratensioni bidirezionali.
- Installazione e collegamento: Sebbene il processo di installazione degli SPD CA e CC sia simile, i punti di connessione differiscono. Gli SPD CA sono tipicamente collegati alla rete elettrica e alle apparecchiature di carico, mentre gli SPD CC sono collegati al campo fotovoltaico, all'inverter o al combinatore.
Applicazioni dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni CC
I dispositivi di protezione dalle sovratensioni in corrente continua (SPD) svolgono un ruolo cruciale nella salvaguardia di vari sistemi basati sulla corrente continua dagli effetti dannosi delle sovratensioni. Ecco alcune applicazioni chiave in cui gli SPD CC sono ampiamente utilizzati:
A. Sistemi solari fotovoltaici
Gli impianti solari fotovoltaici (PV) sono una delle applicazioni più comuni per gli SPD DC. Questi dispositivi proteggono componenti sensibili come pannelli solari, inverter, regolatori di carica e batterie dalle sovratensioni causate da fulmini, fluttuazioni della rete o operazioni di commutazione. Gli SPD DC contribuiscono a garantire l'affidabilità e la durata degli impianti fotovoltaici limitando l'impatto di queste sovratensioni.
B. Turbine eoliche
Anche le turbine eoliche, che generano elettricità con generatori in corrente continua, beneficiano della protezione fornita dagli SPD in corrente continua. Questi dispositivi proteggono i componenti elettrici della turbina, compresi i generatori, i convertitori e i sistemi di controllo, dagli sbalzi di tensione che possono verificarsi a causa di fulmini o disturbi della rete.
C. Stazioni di ricarica per veicoli elettrici
Con l'aumento dell'adozione dei veicoli elettrici (EV), la necessità di un'infrastruttura di ricarica affidabile diventa sempre più importante. Gli SPD DC sono utilizzati nelle stazioni di ricarica dei veicoli elettrici per proteggere le apparecchiature di ricarica e i veicoli connessi dagli sbalzi di tensione, garantendo operazioni di ricarica sicure e ininterrotte.
D. Apparecchiature di telecomunicazione
I sistemi di telecomunicazione, che spesso si basano sull'alimentazione in corrente continua, richiedono una robusta protezione dalle sovratensioni per salvaguardare i componenti elettronici sensibili. Gli SPD DC sono utilizzati in varie applicazioni di telecomunicazione, come torri cellulari, centri dati e apparecchiature di rete, per proteggere dalle sovratensioni che possono interrompere il servizio e danneggiare hardware costosi.
E. Sistemi di alimentazione industriali in c.c.
Molti processi e apparecchiature industriali si basano sull'alimentazione in corrente continua, rendendoli vulnerabili alle sovratensioni. Gli SPD CC sono utilizzati in ambito industriale per proteggere motori, azionamenti, controllori logici programmabili (PLC) e altri componenti critici alimentati in CC dai danni provocati dalle sovratensioni. Questa protezione contribuisce a mantenere l'affidabilità e l'efficienza dei processi industriali.
Perché i sistemi CC hanno bisogno di una protezione contro le sovratensioni
La protezione dalle sovratensioni è essenziale per i sistemi in corrente continua per salvaguardare le apparecchiature sensibili, garantire l'affidabilità e rispettare gli standard di sicurezza. Ecco un approfondimento sul perché i sistemi in corrente continua necessitano di una protezione contro le sovratensioni.
A. Protezione delle apparecchiature CC sensibili
I sistemi a corrente continua spesso alimentano dispositivi elettronici sensibili, tra cui inverter, batterie e sistemi di controllo. Questi componenti sono vulnerabili alle sovratensioni causate da fulmini, operazioni di commutazione o guasti nella rete elettrica.
- Prevenzione dei danni alle apparecchiature: Le sovratensioni possono superare i limiti tollerabili dei componenti elettronici, causando danni irreversibili o guasti. I dispositivi di protezione dalle sovratensioni DC (SPD) sopprimono o deviano queste sovratensioni, proteggendo le apparecchiature critiche dai danni.
- Integrità operativa: Mantenendo livelli di tensione stabili, gli SPD DC contribuiscono a garantire il corretto funzionamento dei dispositivi sensibili senza interruzioni causate da sovratensioni transitorie.
B. Garantire l'affidabilità e la longevità del sistema
L'affidabilità e la longevità dei sistemi in corrente continua sono notevolmente migliorate da un'efficace protezione dalle sovratensioni.
- Estensione della durata di vita delle apparecchiature: Attenuando gli effetti dei picchi di tensione, gli SPD DC riducono l'usura dei componenti elettronici, consentendo loro di funzionare in modo ottimale per periodi più lunghi. Ciò è particolarmente importante in applicazioni come gli impianti fotovoltaici e le stazioni di ricarica dei veicoli elettrici, dove la sostituzione delle apparecchiature può essere costosa e dispendiosa.
- Tempi di inattività ridotti al minimo: La protezione contro le sovratensioni aiuta a prevenire guasti imprevisti che possono portare a tempi di inattività del sistema. Questo aspetto è fondamentale per i settori che si basano sul funzionamento continuo, come le telecomunicazioni e l'automazione industriale.
C. Conformità a norme e regolamenti
La conformità agli standard e alle normative del settore è un altro motivo fondamentale per implementare la protezione dalle sovratensioni nei sistemi CC.
- Norme di sicurezza: Molte giurisdizioni hanno stabilito standard di sicurezza che impongono la protezione dalle sovratensioni per le installazioni elettriche. Il rispetto di queste norme non solo garantisce la conformità, ma migliora anche la sicurezza generale, riducendo il rischio di incendi elettrici o di malfunzionamenti delle apparecchiature dovuti a sovratensioni.
- Requisiti assicurativi: Alcune polizze assicurative possono richiedere l'installazione di dispositivi di protezione dalle sovratensioni come condizione per la copertura. Ciò sottolinea ulteriormente l'importanza di disporre di SPD DC per proteggere i beni di valore.
Selezione del giusto dispositivo di protezione dalle sovratensioni CC
Quando si sceglie un dispositivo di protezione dalle sovratensioni (SPD) in corrente continua, sono essenziali diverse specifiche e considerazioni chiave per garantire una protezione ottimale del sistema. Ecco una guida completa alla scelta del giusto SPD CC.
A. Specifiche chiave da considerare
- Tensione massima di funzionamento continuo (MCOV) MCOV è la tensione più alta che l'SPD può gestire in modo continuo senza guasti. È fondamentale scegliere un SPD con un valore di MCOV superiore alla normale tensione di funzionamento del sistema CC. Per gli impianti solari fotovoltaici, questa tensione varia in genere da 600 a 1500 V, a seconda dell'applicazione e della configurazione specifica.
- Corrente di scarica nominale (In) Questa specifica indica la corrente di sovratensione tipica che l'SPD può sopportare ripetutamente senza deteriorarsi. Un valore In più alto suggerisce prestazioni migliori in condizioni di sovratensione frequenti. I valori comuni per gli SPD DC vanno da 20kA a 40kA, a seconda dell'applicazione.
- Corrente di scarica massima (Imax)Imax rappresenta la corrente di sovracorrente massima che l'SPD può gestire durante un singolo evento di sovracorrente senza guastarsi. È fondamentale scegliere un SPD con un valore di Imax sufficiente a gestire le potenziali sovratensioni presenti nell'ambiente, spesso valutate a 10kA, 20kA o più.
- Livello di protezione della tensione (Up)Up è la tensione massima che può essere generata sull'apparecchiatura protetta durante un evento di sovratensione. Un valore Up più basso indica una migliore protezione per i componenti sensibili. I valori Up tipici degli SPD DC sono di circa 3,8 kV, ma possono variare in base ai requisiti di progettazione e applicazione.
B. Opzioni di SPD DC comuni sul mercato
Diversi produttori rinomati offrono una gamma di SPD CC adatti a varie applicazioni:
- SPD DC USFULL: Noti per il loro design robusto e la conformità agli standard internazionali, questi dispositivi hanno in genere valori nominali di MCOV compresi tra 660V e 1500V e correnti di scarica nominali comprese tra 20kA e 40kA.
- Prodotti LSP: Questi SPD sono stati progettati specificamente per le applicazioni solari e sono in grado di gestire livelli di tensione elevati, fornendo al contempo un'efficace protezione contro i fulmini e le fluttuazioni della rete.
- Altre marche: Diversi produttori offrono SPD di tipo 1 e 2 progettati per diversi punti di installazione in impianti fotovoltaici, sistemi di accumulo a batteria e applicazioni industriali.
C. Considerazioni sui costi degli SPD DC
Il costo è un fattore importante nella scelta di un SPD DC, ma non deve essere l'unica considerazione:
- Investimento iniziale vs. risparmio a lungo termine: Sebbene gli SPD di qualità superiore possano comportare un costo iniziale più elevato, possono far risparmiare nel lungo periodo, evitando di danneggiare apparecchiature costose e riducendo i costi di manutenzione.
- Costi di certificazione e conformità: Assicurarsi che l'SPD scelto sia conforme agli standard di sicurezza pertinenti (ad esempio, UL 1449, IEC 61643-31). I dispositivi con certificazioni adeguate possono avere un costo maggiore, ma garantiscono affidabilità e prestazioni.
- Costi di installazione: Considerare se l'SPD richiede un'installazione professionale o se può essere installato facilmente da personale esperto di impianti elettrici. I costi di installazione possono variare in base alla complessità.
Migliori pratiche di installazione
La corretta installazione degli SPD DC è fondamentale per massimizzarne l'efficacia. Le migliori pratiche chiave includono:
- Posizionare gli SPD nei punti critici, come il lato di ingresso degli inverter e delle scatole di combinatori.
- Installazione di SPD aggiuntivi ad entrambe le estremità dei cavi che superano i 10 metri di lunghezza.
- Garantire una messa a terra adeguata di tutte le superfici conduttive e dei cavi che entrano o escono dal sistema.
- Selezione di SPD conformi agli standard industriali pertinenti, come UL 1449 o IEC 61643-31, per la sicurezza e l'affidabilità.
Queste linee guida aiutano a ottimizzare le prestazioni della protezione contro le sovratensioni e a migliorare la sicurezza generale dei sistemi elettrici nelle applicazioni solari, di ricarica dei veicoli elettrici e industriali.
Installazione e manutenzione degli SPD CC
L'installazione e la manutenzione corrette dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni in corrente continua (SPD) sono fondamentali per garantirne l'efficacia nel proteggere le apparecchiature sensibili dalle sovratensioni. Ecco una guida dettagliata sulle migliori pratiche per l'installazione e la manutenzione degli SPD CC.
A. Tecniche di installazione corrette
- Determinare la posizione ottimaleInstallare l'SPD CC il più vicino possibile all'apparecchiatura da proteggere, come inverter solari o sistemi di batterie. In questo modo si riduce al minimo la lunghezza dei cavi di collegamento, riducendo il rischio di sovratensioni indotte lungo il percorso dei cavi.
- Spegnere il sistemaPrima dell'installazione, assicurarsi che l'intero sistema sia spento e isolato da potenziali rischi elettrici. Questa operazione è fondamentale per la sicurezza durante l'installazione.
- Collegare l'SPDM La maggior parte degli SPD CC ha tre terminali: positivo (+), negativo (-) e terra (PE o GND). Collegare correttamente i cavi corrispondenti dalla sorgente CC e dal sistema di messa a terra ai rispettivi terminali dell'SPD, assicurando connessioni sicure per evitare archi elettrici.
- Installazione sicuraUtilizzare un involucro appropriato che protegga l'SPD dai fattori ambientali e consenta un'adeguata dissipazione del calore. L'SPD deve essere montato in modo sicuro, in genere in posizione verticale con i terminali rivolti verso il basso per evitare l'accumulo di umidità.
- Test dopo l'installazioneDopo aver completato l'installazione, testare il sistema per verificare che funzioni correttamente e che l'SPD fornisca una protezione adeguata contro le sovratensioni.
B. Coordinamento con altri componenti del sistema
Una protezione efficace dalle sovratensioni richiede il coordinamento con altri componenti dell'impianto elettrico:
- Sistema di messa a terra: Assicurarsi che l'SPD sia correttamente collegato a terra secondo le norme elettriche locali. Un collegamento a terra affidabile e a bassa resistenza è essenziale per un'efficace deviazione delle sovratensioni.
- Integrazione con altri SPD: Nei sistemi più grandi, possono essere necessari più SPD in vari punti (ad esempio, alle due estremità di lunghe tratte di cavo). Per le installazioni in cui la lunghezza dei cavi supera i 10 metri, si consiglia di collocare SPD aggiuntivi vicino all'inverter e al campo solare per garantire una protezione completa.
- Compatibilità con le apparecchiature: Scegliere un SPD che corrisponda ai valori di tensione e alle specifiche dei dispositivi collegati per garantire una protezione ottimale senza interferire con il normale funzionamento.
C. Manutenzione e test regolari
Una manutenzione regolare è fondamentale per garantire che gli SPD DC continuino a funzionare in modo efficace:
- Ispezioni visive: Ispezionare periodicamente gli SPD per rilevare eventuali segni di danni fisici, corrosione o collegamenti allentati. Assicurarsi che tutti i componenti siano intatti e funzionino correttamente.
- Test funzionali: Eseguire test di routine per verificare che gli SPD siano operativi. Ciò può includere il controllo delle tensioni di serraggio e l'esecuzione di test di resistenza dell'isolamento per identificare eventuali guasti o degrado delle prestazioni.
- Documentazione: Conservare le registrazioni delle attività di manutenzione, delle ispezioni e dei risultati dei test per monitorare le prestazioni nel tempo e identificare eventuali tendenze che potrebbero indicare un guasto imminente.
D. Indicatori di fine vita e sostituzione
Riconoscere quando un SPD CC ha raggiunto la fine del suo ciclo di vita è fondamentale per mantenere la protezione del sistema:
- Indicatori di fine vita: Molti SPD moderni sono dotati di indicatori visivi (come i LED) che segnalano quando hanno assorbito la loro capacità massima di sovralimentazione e devono essere sostituiti. Prestare attenzione a questi indicatori durante le ispezioni di routine.
- Declino delle prestazioni: Se si verificano cambiamenti evidenti nelle prestazioni del sistema o se le apparecchiature iniziano a subire danni nonostante l'installazione di un SPD, ciò può indicare che l'SPD non è più efficace.
- Programma di sostituzione: Stabilire un programma di sostituzione basato sulle raccomandazioni del produttore o sulle migliori pratiche del settore. La sostituzione regolare degli SPD invecchiati può prevenire guasti imprevisti durante gli eventi di sovratensione.
Considerazioni sulla sicurezza degli SPD CC
Quando si lavora con i dispositivi di protezione dalle sovratensioni in corrente continua (SPD), è fondamentale dare la priorità alla sicurezza. Ecco alcune considerazioni chiave:
A. Gestione di tensioni CC elevate
I sistemi in corrente continua, soprattutto nelle applicazioni solari fotovoltaiche, possono funzionare a tensioni molto elevate, che spesso vanno da poche centinaia di volt fino a 1500V. Per l'installazione e la manutenzione degli SPD in corrente continua sono necessarie adeguate precauzioni di sicurezza:
- Utilizzare dispositivi di protezione individuale (DPI) appropriati, come guanti isolati e schermi facciali quando si lavora con sistemi a corrente continua ad alta tensione.
- Prima di eseguire qualsiasi intervento sull'SPD CC o sui componenti collegati, assicurarsi che il sistema sia correttamente disalimentato e bloccato.
- Seguire le linee guida del produttore per la manipolazione e l'installazione sicura dell'SPD CC.
B. Importanza di una corretta messa a terra
Un sistema di messa a terra efficace e a bassa impedenza è fondamentale per il funzionamento sicuro degli SPD DC. Un percorso di terra ad alta resistenza può portare a pericolosi aumenti del potenziale di terra durante le sovratensioni, con conseguenti rischi per il personale e le apparecchiature. Assicurarsi sempre che:
- L'SPD CC è collegato correttamente all'impianto di messa a terra mediante un conduttore corto e spesso.
- Il sistema di messa a terra è conforme ai codici elettrici e agli standard locali per quanto riguarda la resistenza e la capacità di gestione della corrente di guasto.
- Vengono condotti test periodici per verificare l'integrità dell'impianto di messa a terra.
C. Coordinamento con i sezionatori e i fusibili CC
Gli SPD DC devono essere coordinati con altri dispositivi di protezione dalle sovracorrenti, come fusibili e interruttori automatici, per garantire un funzionamento corretto:
- Gli SPD DC sono tipicamente installati sul lato linea di fusibili e sezionatori per fornire la prima linea di difesa contro le sovratensioni.
- Assicurarsi che la corrente di scarica massima (Imax) dell'SPD sia superiore alla corrente di guasto disponibile nel punto di installazione.
- Verificare che il livello di protezione della tensione dell'SPD (Up) sia inferiore alla tensione di resistenza delle apparecchiature collegate e dei dispositivi di coordinamento.
Tenendo conto di queste considerazioni sulla sicurezza, gli installatori possono ridurre al minimo i rischi e garantire il funzionamento affidabile degli SPD CC in applicazioni ad alta tensione come gli impianti fotovoltaici.
Tendenze future nella protezione dalle sovratensioni in corrente continua
Con la continua crescita della popolarità dei sistemi in corrente continua, in particolare nelle applicazioni per le energie rinnovabili e i veicoli elettrici, stanno emergendo progressi nella protezione dalle sovratensioni in corrente continua:
A. Integrazione con i sistemi di monitoraggio intelligenti
I moderni SPD DC incorporano sempre più spesso funzioni intelligenti che consentono il monitoraggio e la diagnostica a distanza:
- I sensori e i moduli di comunicazione integrati consentono di monitorare in tempo reale lo stato dell'SPD e i dati relativi agli eventi di sovratensione.
- Le piattaforme basate sul cloud forniscono monitoraggio e analisi centralizzati per ottimizzare la manutenzione e prevedere i guasti.
- Gli avvisi automatici segnalano agli operatori i potenziali problemi, consentendo una manutenzione proattiva.
B. Progressi nelle tecnologie degli SPD in corrente continua
La ricerca e lo sviluppo in corso stanno portando al miglioramento delle tecnologie degli SPD in corrente continua:
- Nuovi materiali e progetti stanno migliorando la capacità di gestire le sovratensioni e la durata di componenti come i varistori metallo-ossido (MOV).
- Gli SPD ibridi combinano più tecnologie di protezione (ad esempio, MOV e diodi a valanga al silicio) per ottimizzare le prestazioni in un'ampia gamma di condizioni di sovratensione.
- La miniaturizzazione e l'integrazione consentono di realizzare soluzioni SPD CC più compatte ed economiche, adatte ad applicazioni distribuite.
C. Evoluzione degli standard per la protezione dei sistemi in corrente continua
Con la crescente diffusione dei sistemi in corrente continua, le organizzazioni di standardizzazione stanno lavorando per stabilire linee guida per una protezione sicura e affidabile:
- Gli standard esistenti, come UL 1449 e IEC 61643, sono in fase di aggiornamento per rispondere ai requisiti unici dei sistemi in corrente continua.
- Stanno emergendo nuovi standard per coprire applicazioni emergenti come le infrastrutture di ricarica dei veicoli elettrici e i sistemi di accumulo dell'energia.
- L'armonizzazione degli standard internazionali sta facilitando l'adozione e il commercio delle tecnologie SPD DC a livello mondiale.
Applicazioni oltre il solare
Sebbene le applicazioni solari siano un obiettivo primario, gli SPD DC svolgono un ruolo cruciale anche in altri settori. Nelle stazioni di ricarica dei veicoli elettrici, questi dispositivi proteggono i caricabatterie EV dalle sovratensioni causate da disturbi della rete o da fulmini, garantendo la sicurezza e la longevità dell'infrastruttura di ricarica.. Anche gli ambienti industriali traggono vantaggio dagli SPD DC, che proteggono i macchinari sensibili e i sistemi di controllo da sovratensioni elettriche che possono interrompere le operazioni e causare costosi tempi di fermo. . La versatilità degli SPD DC li rende indispensabili in vari ambienti ad alta tensione DC, fornendo una protezione completa contro i disturbi elettrici imprevisti.
Norme e regolamenti
| Standard | Descrizione | Punti chiave |
|---|---|---|
| IEC 61643-11 | Requisiti e test per gli SPD nei sistemi di distribuzione di energia a bassa tensione |
|
| IEC 61643-21 | Requisiti specifici per gli SPD negli impianti fotovoltaici |
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| IEC 61643-31 | Requisiti per gli SPD utilizzati con le apparecchiature informatiche |
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| UL 1449 | Standard degli Underwriters Laboratories per i dispositivi di protezione da sovratensione |
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| IEEE C62.41 | Guida alle caratteristiche di tensione e corrente di sovratensione nei sistemi di potenza |
|
Produttori principali di DPC
- VIOXVIOX offre soluzioni di protezione complete nei campi della protezione da sovratensioni e della protezione da fulmini/terra per molti settori diversi, compresi gli impianti solari fotovoltaici.Sito web: https://viox.com/
- Dehn Inc. Fondata nel 1910 e con sede in Florida, negli Stati Uniti, Dehn Inc. è riconosciuta per le sue soluzioni innovative di protezione dalle sovratensioni in diversi settori. Offre una gamma di SPD su misura per applicazioni sia in corrente alternata che in corrente continua.Sito web: https://www.dehn-usa.com/
- Phoenix ContactQuesta azienda tedesca è specializzata in ingegneria elettrica e tecnologia dell'automazione e produce un'ampia gamma di dispositivi di protezione dalle sovratensioni per diverse applicazioni, compresi i sistemi in corrente continua.Sito web: https://www.phoenixcontact.com/
- RaycapFondata nel 1987 e con sede a Clearwater Loop, Post Falls, ID, USA, Raycap offre una varietà di soluzioni di protezione dalle sovratensioni su misura per i settori delle telecomunicazioni e delle energie rinnovabili.Sito web: https://www.raycap.com/
- CitelFondata nel 1937 in Francia, Citel è specializzata in soluzioni di protezione dalle sovratensioni e dispone di una gamma completa di prodotti per varie applicazioni, compresi i sistemi in corrente continua.Sito web: https://citel.fr/
- SaltekAzienda ceca leader nello sviluppo e nella produzione di dispositivi di protezione dalle sovratensioni per sistemi di alimentazione a bassa tensione, telecomunicazioni e centri dati: https://www.saltek.eu/
- ZOTUPFondata nel 1986 a Bergamo, ZOTUP offre un'ampia gamma di dispositivi di protezione dalle sovratensioni per diverse applicazioni.Sito web: https://www.zotup.com/
- MersenEsperto globale in specialità elettriche e materiali avanzati per le industrie high-tech, Mersen fornisce soluzioni di protezione dalle sovratensioni per varie applicazioni.Sito web: https://ep-us.mersen.com/
- ProsurgeProsurge fornisce dispositivi di protezione contro le sovratensioni progettati specificamente per gli impianti fotovoltaici (PV) e altre applicazioni in corrente continua, garantendo una protezione affidabile contro le sovratensioni.Sito web: https://prosurge.com/
