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Scegliere un SPD DC per il solare in base all'array FV e all'installazione, non in base alla tensione nominale o al valore di kA più elevato. Calcolare innanzitutto la tensione a circuito aperto massima in condizioni di freddo di una stringa. Successivamente, selezionare un SPD DC fotovoltaico con Ucpv e configurazione di sistema idonei, scegliere il Tipo 2 o il Tipo 1+2 in base all'esposizione ai fulmini e al progetto di protezione contro i fulmini, decidere dove è necessaria la protezione e verificare Up, la compatibilità con il cortocircuito, la protezione di backup e le istruzioni specifiche del produttore.
| Verifica della selezione | Decisione da registrare |
|---|---|
| Tensione massima della stringa | Voc calcolata a bassa temperatura per la stringa più lunga consentita |
| Idoneità della tensione dell'SPD | Ucpv e configurazione del sistema elettrico PV idonea per tale tensione massima |
| Tipo di SPD | Tipo 2 o Tipo 1+2 in base all'esposizione, all'LPS esterno, alla separazione e alle norme di progetto |
| Posizionamento | Array/combiner, ingresso DC dell'inverter o entrambi i terminali dei cavi dopo la revisione del progetto |
| Prestazioni di protezione | Up, In/Imax o Iimp come applicabile e coordinamento con la resistenza dell'apparecchiatura |
| Sicurezza contro le correnti di guasto | Direzione Iscpv/SCCR, dispositivo di backup consentito e corrente di guasto disponibile |
| Evidenza | Scheda tecnica PV DC, documenti di conformità/test applicabili, schema elettrico e istruzioni di installazione |
Questa pagina gestisce la selezione . Per le disposizioni a livello di morsetto, utilizzare il dedicato guida al cablaggio degli SPD e il schema elettrico della scatola di giunzione solare. Un diagramma di progetto e il manuale specifico dell'SPD rimangono i documenti di riferimento.
Cosa fa un SPD in un sistema solare?
Un dispositivo di protezione contro le sovratensioni limita una sovratensione di breve durata e devia la corrente di sovratensione attraverso il suo percorso di protezione progettato. Sul lato PV DC, è destinato a ridurre la tensione transitoria che raggiunge l'inverter, l'apparecchiatura di giunzione, l'hardware di monitoraggio o altri dispositivi collegati.
Un SPD non sostituisce un fusibile DC, un interruttore automatico, un sezionatore, un sistema di collegamento equipotenziale o un sistema di protezione contro i fulmini esterno. Inoltre, non regola una tensione elevata prolungata. Queste funzioni devono essere coordinate come parte dell'installazione.
I sistemi FV richiedono solitamente verifiche separate in quattro interfacce:
- i circuiti DC del campo fotovoltaico o della combiner-box;
- l'ingresso DC dell'inverter;
- l'uscita AC dell'inverter o il quadro di distribuzione; e
- le linee dati, sensori o di comunicazione.
The DC and AC products are not interchangeable. IEC 61643-31:2018 applies to SPDs dedicated to the DC side of photovoltaic generators and inverters up to 1,500 V DC. IEC 61643-32:2017 addresses selection and application for PV installations. AC-side devices follow the applicable AC SPD product and installation framework.
Passaggio 1: Calcolare la Voc massima della stringa a basse temperature
La tensione a circuito aperto del modulo FV aumenta al diminuire della temperatura delle celle. Ciò rende la Voc massima possibile della stringa dell'impianto — non la tensione DC nominale dell'inverter — il punto di partenza per la selezione di Ucpv.
Utilizzare il coefficiente di temperatura-tensione del produttore del modulo e la temperatura minima di progetto richiesta dal metodo di calcolo del progetto. Un calcolo semplificato è:
Voc,max = Nseries × Voc,module,STC × [1 + |βVoc| × (25 − Tmin)]Dove:
Nserieè il numero di moduli in serie in una stringa;Voc,module,STCè la tensione a circuito aperto del modulo in condizioni di prova standard;βVocè il valore assoluto del coefficiente di temperatura della Voc per grado Celsius, espresso come numero decimale; eTminè la temperatura di progetto utilizzata dal metodo di calcolo del progetto applicabile.
Esempio pratico
Si ipotizzino 20 moduli in serie, ciascuno con Voc di 45 V in STC. La scheda tecnica del modulo indica un coefficiente di temperatura della Voc pari a −0,30%/°C e la temperatura minima di progetto è −10°C.
String Voc at STC = 20 × 45 V = 900 V
Temperature difference = 25 − (−10) = 35°C
Cold correction factor = 1 + 0.003 × 35 = 1.105
Voc,max = 900 V × 1.105 = 994.5 VThe result is too close to treat a 1,000 V Ucpv label as an automatic choice. The engineer must apply the relevant standard method, required margin, module tolerance, inverter maximum input voltage, and the SPD manufacturer’s instructions. Some IEC-oriented manufacturer guidance applies an additional Ucpv relationship to maximum array voltage; use the project-approved method rather than mixing rules from different markets.
Non aumentare la Ucpv senza considerare il livello di protezione. Una tensione operativa continua più elevata può essere associata anche a una Up più elevata. La selezione è un problema di coordinamento: l'SPD deve tollerare la tensione FV massima normale e limitare comunque i transitori al di sotto dell'obiettivo di tenuta dell'apparecchiatura protetta, inclusi gli effetti dei conduttori di installazione.
Passaggio 2: Abbinare l'SPD al sistema DC fotovoltaico
L'etichetta “DC SPD” non è sufficiente. Confermare che il dispositivo sia destinato all'impiego in corrente continua fotovoltaica e che corrisponda alla configurazione del circuito.
| Controllo | Perché è importante | Prove da richiedere |
|---|---|---|
| Applicazione FV DC | Il comportamento dell'arco in DC e della disconnessione differisce da quello in AC | Scheda tecnica che indica l'uso in FV DC e lo standard di prodotto applicabile |
| Ucpv | Deve rimanere idoneo alla tensione FV normale massima | Valore nominale e regola di selezione del produttore |
| Modi di protezione e poli | Deve corrispondere all'architettura FV con messa a terra, messa a terra funzionale o isolata | Schema elettrico del produttore per il modello esatto |
| Iscpv o comportamento in cortocircuito dichiarato | L'SPD deve essere sicuro nelle condizioni di corrente di guasto FV disponibili | Dati di test/valutazione e disposizione protettiva consentita |
| Codifica della cartuccia innestabile | Impedisce l'installazione di un ricambio incompatibile | Compatibilità tra i codici prodotto della base e della cartuccia |
| Limiti ambientali | Le string box possono essere soggette a calore, umidità, condensa ed effetti dell'altitudine | Limiti di temperatura, altitudine, involucro e grado di inquinamento |
La norma IEC 61643-31 esclude esplicitamente gli SPD per sistemi FV con accumulo di energia, come le batterie. Ciò non significa che un progetto FV con accumulo non possa utilizzare la protezione contro le sovratensioni; significa che la protezione lato batteria e lato convertitore richiede apparecchiature e documentazione specifiche. Utilizzare la guida alla protezione contro le sovratensioni per BESS per tale applicazione separata.
Passaggio 3: Scegliere il tipo 2 o il tipo 1+2 in base all'esposizione
Il tipo non è un grado di qualità. I dispositivi di Tipo 1 e combinati Tipo 1+2 sono valutati per il carico di corrente di fulmine; i dispositivi di Tipo 2 affrontano il contesto di prova della corrente di scarica utilizzato per sovratensioni indotte e di manovra. La selezione segue i percorsi della corrente di fulmine dell'installazione, non il presupposto che un'etichetta più alta sia sempre migliore.
| Condizione di installazione | Punto di partenza per la revisione del progetto | Cosa deve determinare la scelta finale |
|---|---|---|
| Impianto FV su tetto senza LPS esterno | Il Tipo 2 è comunemente valutato per sovratensioni indotte | Normative locali, valutazione del rischio, istruzioni dell'inverter, percorso dei cavi ed esposizione del sito |
| Edificio con LPS esterno e mantenimento di una distanza di separazione adeguata | Il Tipo 2 può far parte del progetto coordinato | Progettazione LPS, calcolo della distanza di separazione, concetto di collegamento equipotenziale e normativa applicabile |
| LPS esterno presente e distanza di separazione non mantenibile | Il servizio di Tipo 1 o Tipo 1+2 viene comunemente valutato nei punti di ingresso pertinenti | Ripartizione prevista della corrente di fulminazione, classe LPS, percorso dei conduttori e specifica di progetto |
| Sito fotovoltaico a terra o di pubblica utilità esposto | Il coordinamento specifico di progetto tra Tipo 1/Tipo 1+2 e Tipo 2 può essere giustificato | Rischio di fulminazione, messa a terra magliata, ingressi cavi multipli, costo del fermo impianto e studio ingegneristico |
| Sostituzione in un quadro di parallelo esistente | Attenersi al progetto approvato; non dedurre il tipo dall'aspetto | Disegni originali, dati esatti di base/cartuccia e cronologia delle modifiche in loco |
Iimp appartiene al contesto di prova della corrente di fulmine di Tipo 1, tipicamente associato a un impulso 10/350 μs. In e Imax sono associati al contesto dell'onda di corrente 8/20 μs utilizzato per le prestazioni di Tipo 2. Questi valori non sono intercambiabili, pertanto un numero di kA di picco più elevato con una forma d'onda non dimostra una capacità superiore con un'altra. Il Guida al Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3 spiega il limite di classificazione.
Passaggio 4: Decidere dove è necessario l'SPD DC solare
Il posizionamento controlla il percorso di protezione reale. L'SPD deve essere valutato vicino all'ingresso del cavo o all'apparecchiatura che protegge, con collegamenti mantenuti il più brevi e diretti possibile come consentito dal progetto approvato.
| Posizione | Scopo | Domande di progettazione |
|---|---|---|
| Scatola di giunzione dell'array o combinatore di stringhe | Limitare le sovratensioni in ingresso o indotte sui circuiti delle stringhe esterne | L'involucro è idoneo? Il punto di equipotenzialità è vicino? Ogni architettura di ingresso corrisponde all'SPD? |
| Ingresso CC dell'inverter | Ridurre la tensione transitoria ai morsetti dell'inverter | La protezione è integrata e documentata? Qual è la distanza dall'SPD lato campo? |
| Entrambe le estremità di un percorso cavi DC più lungo | Controllare la tensione transitoria su entrambe le estremità del cavo | La norma IEC 61643-32, il manuale dell'inverter o il progetto richiedono una protezione aggiuntiva in base alla distanza? |
| Uscita AC dell'inverter o quadro AC | Gestire le sovratensioni in ingresso attraverso la rete AC | Utilizzare un SPD AC idoneo per il sistema di alimentazione; non riutilizzare per presunzione un dispositivo DC per impianti fotovoltaici |
| Interfaccia di monitoraggio e comunicazione | Proteggere i percorsi dei segnali che possono bypassare gli SPD di potenza | Far corrispondere tensione del segnale, interfaccia, larghezza di banda e concetto di messa a terra |
Molte guide citano circa 10 m tra l'apparecchiatura e un SPD come punto di controllo per valutare una protezione aggiuntiva. Considerarlo come un fattore di progettazione applicativa, non come una norma universale. L'edizione applicabile, la topologia del sistema, il percorso dei cavi, la progettazione dell'LPS, la resistenza dell'apparecchiatura e le indicazioni del produttore determinano la disposizione finale.
Allo stesso modo, i cavi corti sono importanti perché la rapida variazione della corrente di sovratensione crea un aumento di tensione induttiva nei conduttori di collegamento. La tensione di protezione installata non è solo l'Up contrassegnato; la lunghezza e il percorso dei conduttori si aggiungono a ciò che l'apparecchiatura può subire. Evitare ampi loop e montaggi remoti, ma attenersi alle dimensioni e al percorso dei conduttori indicati nelle istruzioni di installazione specifiche.
Passaggio 5: Leggere le caratteristiche nominali come un insieme
| Marcatura o parametro | Domanda di selezione | Errore comune |
|---|---|---|
| Ucpv | È idoneo per la tensione massima di stringa a basse temperature e per l'architettura dell'impianto fotovoltaico? | Selezione dalla tensione nominale dell'inverter |
| Su | Il livello di protezione si coordina con la resistenza dell'apparecchiatura dopo gli effetti della connessione? | Assumendo che il valore Up più basso a catalogo sia il migliore in ogni sistema |
| In | La capacità di corrente di scarica nominale ripetuta è appropriata per il servizio di Tipo 2? | Definendo In come la massima corrente di fulmine possibile |
| Imax | Qual è il valore massimo di prova della corrente di scarica di Tipo 2 dichiarato? | Confrontandolo direttamente con Iimp |
| Improvvisazione | Qual è la capacità di corrente di fulmine di Tipo 1 dichiarata per polo o modo di protezione? | Sommare valori dissimili o ignorare la forma d'onda |
| Direzione Iscpv/SCCR | L'SPD e la disposizione di protezione possono resistere alla condizione di cortocircuito disponibile? | Scegliere un interruttore automatico di backup per abitudine |
| Limiti di Uoc o della configurazione del sistema | Quali architetture FV e relazioni di tensione sono consentite? | Presumere che ogni prodotto che sembra bipolare sia adatto a ogni array flottante |
| Stato e contatto remoto | Come verrà rilevata la perdita di protezione? | Trattare l'indicatore di una combiner-box chiusa come un programma di manutenzione |
Utilizzare guida alla scheda tecnica dell'SPD quando si confrontano le dichiarazioni. Non classificare i dispositivi basandosi solo su Imax; l'idoneità della tensione, il livello di protezione, il Tipo, la sicurezza contro il cortocircuito e la geometria dell'installazione influenzano tutti il risultato.
Passaggio 6: Verificare la protezione da cortocircuito e di backup
Un SPD è collegato in parallelo al circuito che protegge. Trasporta poca corrente normale in uno stato stazionario integro, ma un componente di protezione guasto o degradato può creare una condizione di guasto. Il fusibile o l'interruttore automatico esterno, la protezione interna e la corrente di cortocircuito nominale dichiarata devono pertanto essere coordinati con la corrente disponibile e le istruzioni di installazione.
Prima dell'approvazione, registrare:
- corrente di cortocircuito disponibile nel punto di installazione;
- la dichiarazione dell'SPD applicabile relativa al cortocircuito o alla corrente di guasto FV;
- se è richiesta una protezione di backup esterna;
- il tipo di dispositivo consentito e i valori nominali massimi/minimi, laddove specificati dal produttore;
- sezione del conduttore e coppia di serraggio del morsetto;
- metodo di isolamento per una manutenzione sicura; e
- se la sostituzione di una cartuccia ripristini tutte le modalità di protezione.
Non sostituire mai un fusibile o un interruttore automatico con uno di taglia superiore perché il dispositivo precedente è intervenuto o perché si sospetta un intervento intempestivo. La guida al collegamento dell'interruttore automatico esistente spiega le prove richieste prima di condividere o selezionare un dispositivo a monte.
Selezione dell'SPD DC solare in base al tipo di progetto
| Progetto | Lista di selezione pratica | Domande aggiuntive |
|---|---|---|
| Piccolo impianto residenziale su tetto | SPD di tipo 2 vicino all'inverter o al punto di ingresso dell'impianto approvato | È già integrato un SPD? Quale protezione esiste sul lato AC? È presente un LPS esterno? |
| Impianto commerciale su tetto con quadri di parallelo | Tipo 2 nei punti di ingresso DC documentati; Tipo 1+2 dove richiesto da LPS/esposizione | Distanze dei cavi, zone del tetto, segnalazione remota, temperatura dell'involucro e cartucce di ricambio |
| Impianto a terra | Coordinamento ingegnerizzato multi-locazione | Rete di terra magliata, lunghe tratte, stazioni inverter multiple, densità di fulminazione e monitoraggio della manutenzione |
| 1,500 V utility array | SPD DC per FV specificamente documentato per la classe di tensione | Voc massima della stringa, declassamento per altitudine/temperatura, limiti dell'inverter ed evidenze di prova esatte |
| FV più accumulo a batteria | Revisioni separate per FV, batteria, convertitore, AC e segnale | L'ambito FV della norma IEC 61643-31 non copre automaticamente l'applicazione lato batteria |
Documenti da richiedere prima dell'acquisto
Una utile RFQ specifica il sistema prima di richiedere un numero di parte.
| Campo RFQ | Input del progetto |
|---|---|
| Applicazione | Su tetto, a terra, combiner, ingresso DC dell'inverter o sostituzione |
| Voc massima della stringa | Valore corretto e metodo di calcolo |
| Tensione nominale e massima del sistema | Includere i limiti dell'inverter e dell'array |
| LPS esterno | Presente/assente, classe e stato di separazione |
| Tipo di SPD | Tipo 2 o Tipo 1+2 in base al progetto |
| Modalità di protezione richieste | Dalla topologia FV e dallo schema del produttore |
| Up, In, Imax, Iimp | Valori richiesti nel corretto contesto di prova |
| Corrente di guasto disponibile | Nel punto di installazione previsto |
| Protezione di backup | Tipo/valore nominale richiesto o prova che non sia necessario alcuno |
| Ambiente | Condizioni di involucro, temperatura, altitudine, umidità, condensa e inquinamento |
| Monitoraggio | Stato visivo, contatto remoto e risposta di manutenzione |
| Evidenza | Disponibilità di scheda tecnica, dichiarazione/certificato, rapporto di prova, manuale di installazione e compatibilità dei ricambi |
Per la distinta base della combiner-box e il limite della funzione di protezione, utilizzare la guida alla progettazione della protezione per combiner-box solari. Per verificare un SPD DC consegnato prima dell'installazione, utilizzare la guida all'ispezione e al test pre-installazione dell'SPD DC.
Errori comuni di selezione
- Utilizzo di un SPD AC sul lato DC dell'impianto fotovoltaico. Una forma dell'involucro simile non stabilisce l'idoneità per il lato DC fotovoltaico.
- Utilizzo della tensione nominale invece della Voc a basse temperature. Ciò può portare il normale funzionamento troppo vicino o al di sopra di Ucpv.
- Scegliere basandosi solo sui kA. La forma d'onda, il tipo, la modalità di protezione e il livello di tensione sono importanti.
- Presumere che il tipo 1+2 sia sempre migliore. Deve comunque essere coordinato con l'apparecchiatura e l'installazione.
- Proteggere una sola interfaccia. I percorsi DC, AC e di comunicazione necessitano di una revisione separata.
- Copiare uno schema di collegamento generico. La disposizione dei poli e le modalità di protezione sono specifiche del sistema e del modello.
- Ignorare la sicurezza contro il cortocircuito. La protezione di riserva e la corrente di guasto disponibile non sono campi di documentazione opzionali.
- Lasciare lo stato non visibile. Una cartuccia guasta all'interno di una scatola da esterno chiusa può rimanere inosservata senza ispezione o segnalazione remota.
Domande Frequenti
Quale taglia di SPD è necessaria per un sistema solare?
Non esiste una singola “taglia” in kA. Calcolare la Voc massima della stringa a basse temperature, selezionare l'Ucpv e la configurazione di sistema idonei, scegliere il tipo di SPD in base all'esposizione, quindi coordinare Up, i valori nominali della corrente di scarica, la sicurezza contro la corrente di guasto e il posizionamento.
Is a 1,000 V DC SPD suitable for every 1,000 V solar system?
No. “1,000 V system” is not the calculation result. The longest string’s cold-weather Voc, the SPD’s Ucpv rule, the inverter limit, topology, and project margin all need verification.
È necessario un SPD sia nel combiner che nell'inverter?
Possibilmente. Percorsi dei cavi più lunghi, strutture separate, esposizione all'ingresso dei cavi, tenuta dell'apparecchiatura e la progettazione di riferimento possono giustificare la protezione a entrambe le estremità. Non trasformare una regola empirica basata sulla distanza in una prescrizione universale.
Un singolo SPD può proteggere sia il lato DC che il lato AC di un inverter solare?
No, come presupposto generale di selezione. I circuiti PV DC e AC presentano comportamenti di tensione, requisiti di prodotto, modalità di protezione e configurazioni di collegamento differenti. Valutare ogni interfaccia separatamente.
Un SPD solare protegge da un fulmine diretto?
Un SPD è una parte di un concetto coordinato di protezione contro i fulmini e le sovratensioni. L'esposizione a fulmini diretti può richiedere un LPS esterno, equipotenzialità, separazione, SPD di Tipo 1 in grado di gestire correnti di fulmine e una progettazione basata sul rischio. Nessun singolo SPD garantisce la protezione da ogni fulmine o livello di energia.
Riferimenti tecnici
- IEC 61643-31:2018 — Requisiti e metodi di prova per SPD PV DC
- IEC 61643-32:2017 — Principi di selezione e applicazione per SPD fotovoltaici
- Catalogo tecnico DEHN 2025 — Termini SPD e guida Ucpv per fotovoltaico
- NEMA Surge Protection Institute — Come funzionano gli SPD
Dopo aver documentato gli input del progetto, confrontare Opzioni per dispositivi di protezione contro le sovratensioni VIOX con la tensione DC fotovoltaica esatta, il tipo, le modalità di protezione, i requisiti di corrente di guasto, l'ambiente e il pacchetto di documentazione.
Questa guida supporta la selezione e la revisione degli approvvigionamenti; non costituisce un'istruzione di cablaggio per il progetto. La progettazione finale, l'installazione, il collaudo e la manutenzione devono seguire le norme applicabili, la documentazione dell'inverter, le istruzioni specifiche dell'SPD e la revisione di un elettricista qualificato.
