La norma IEC 61643-11 è lo standard di prodotto per i dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) collegati ai sistemi di alimentazione a bassa tensione. Definisce i requisiti, le classificazioni e i metodi di prova utilizzati per valutare se un SPD sia in grado di limitare in sicurezza le sovratensioni transitorie e scaricare le correnti di fulmine in condizioni di prova specificate.
In termini pratici, la norma IEC 61643-11 aiuta acquirenti, ingegneri e costruttori di quadri elettrici a rispondere a una domanda:
Questo SPD possiede le prestazioni testate adeguate per un sistema di distribuzione elettrica a bassa tensione?
Non indica automaticamente dove installare l'SPD, come coordinare più SPD all'interno di un edificio o quale SPD sia il migliore per ogni sistema di messa a terra. Tali decisioni richiedono inoltre linee guida applicative, regole di installazione, tensione di sistema, configurazione della messa a terra e specifiche di progetto.
Per una definizione più ampia di SPD, vedere Cos'è un dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD). Per la selezione del prodotto, vedere VIOX Soluzioni SPD.
Quale tipo di SPD copre la norma IEC 61643-11?
La norma IEC 61643-11 si applica agli SPD utilizzati nei sistemi di alimentazione a bassa tensione. Si tratta di dispositivi comunemente installati nei quadri di distribuzione principali, nei quadri di distribuzione secondari, negli armadi di controllo industriale, negli impianti elettrici degli edifici e nei circuiti di alimentazione delle apparecchiature per ridurre lo stress di tensione causato da sovratensioni transitorie.
È principalmente pertinente agli SPD per la distribuzione di energia in corrente alternata (AC) a bassa tensione. Se si sta selezionando un SPD in corrente continua (DC) per sistemi fotovoltaici, accumulo di energia a batteria o altre applicazioni DC, è necessario verificare lo standard e la classificazione DC corretti, invece di dare per scontato che un SPD AC conforme alla norma IEC 61643-11 sia idoneo.
| Applicazione | Direzione normativa pertinente | Nota pratica |
|---|---|---|
| SPD per sistemi di alimentazione in bassa tensione AC | IEC 61643-11 | Requisiti di prodotto e prove per SPD collegati a sistemi di alimentazione in bassa tensione |
| Selezione e applicazione degli SPD | IEC 61643-12 | Guida all'applicazione per SPD in bassa tensione |
| SPD per lato DC fotovoltaico | IEC 61643-31 | Requisiti di prodotto e prove per SPD destinati a impianti fotovoltaici |
| SPD per segnali e comunicazioni | IEC 61643-21 | SPD per reti di telecomunicazione e segnalazione |
| Mercato nordamericano degli SPD | UL 1449 | Standard di prodotto UL per SPD |
| Immunità alle sovratensioni delle apparecchiature | IEC 61000-4-5 | Test di immunità alle sovratensioni EMC, non uno standard di certificazione del prodotto SPD |
Questa distinzione è importante. Un prodotto SPD conforme deve comunque essere selezionato, cablato, protetto da fusibili, messo a terra e coordinato correttamente nell'installazione reale.
IEC 61643-11 vs IEC 61643-12 vs UL 1449
La norma IEC 61643-11 viene spesso confusa con altri standard relativi agli SPD. Il modo più semplice per distinguerli è in base al loro ruolo.
| Standard | Ruolo Principale | Cosa copre |
|---|---|---|
| IEC 61643-11 | Norma di prodotto | Requisiti e prove per SPD collegati a sistemi di alimentazione a bassa tensione |
| IEC 61643-12 | Guida all'applicazione | Principi di selezione e applicazione per SPD in bassa tensione |
| IEC 61643-31 | Norma di prodotto per SPD DC fotovoltaici | SPD per il lato DC di impianti fotovoltaici |
| UL 1449 | Standard nordamericano per gli SPD | Requisiti di sicurezza e prestazioni degli SPD per i mercati UL |
| IEC 61000-4-5 | Test di immunità EMC | Test di immunità alle sovratensioni per apparecchiature elettriche ed elettroniche |
Per i progetti internazionali, la IEC 61643-11 e la UL 1449 non devono essere considerate etichette intercambiabili. Appartengono a sistemi di certificazione e requisiti di mercato differenti. Una scheda tecnica può elencare più standard, ma è necessario verificare il certificato esatto, il numero di modello, la tensione nominale, il tipo di SPD e l'approvazione di mercato.
Per un confronto più ampio, vedere Standard di protezione dalle sovratensioni: IEC 61643 vs UL 1449 vs GB 18802.
SPD di Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3 secondo la norma IEC 61643-11
La norma IEC 61643-11 è strettamente legata alle classificazioni SPD di Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3. Questi tipi non sono livelli di marketing, ma corrispondono a diverse classi di prova e ruoli di installazione.
| Tipo di SPD | Direzione della classe di prova | Valore nominale della corrente di scarica | Ruolo tipico di installazione |
|---|---|---|---|
| DOCUP di tipo 1 | Prova di Classe I | Corrente impulsiva Iimp, comunemente associata alla forma d'onda 10/350 μs | Ingresso del servizio, confine di protezione contro i fulmini, esposizione a sovratensioni ad alta energia |
| DOCUP di tipo 2 | Prova di Classe II | Corrente di scarica nominale In e corrente di scarica massima Imax, comunemente associate alla forma d'onda 8/20 μs | Quadri di distribuzione principali o secondari per sovratensioni indotte e di manovra |
| DOCUP di tipo 3 | Prova di Classe III | Parametri di prova dell'onda combinata / tensione-corrente | Protezione nel punto di utilizzo o a livello di apparecchiatura |
Molti sistemi utilizzano una protezione coordinata: Tipo 1 all'ingresso dell'alimentazione o al confine della protezione contro i fulmini, Tipo 2 nei quadri di distribuzione e Tipo 3 vicino alle apparecchiature sensibili. La disposizione corretta dipende dal rischio di fulminazione, dalla lunghezza dei cavi, dalla progettazione del sistema, dal sistema di messa a terra e dal livello di resistenza delle apparecchiature.
Per una selezione dettagliata tra i tipi di SPD, consultare Dispositivo di protezione da sovratensione Tipo 1 vs Tipo 2 vs Tipo 3.
Spiegazione delle principali classificazioni SPD secondo la norma IEC 61643-11
Le schede tecniche IEC 61643-11 utilizzano diverse classificazioni che possono essere facilmente interpretate in modo errato. Gli acquirenti spesso si concentrano solo sui valori in kA, ma una selezione affidabile dell'SPD richiede la lettura dell'intero set di classificazioni.
| Valutazione | Significato | Perché è importante |
|---|---|---|
| Università | Massima tensione di esercizio continua | Deve essere superiore alla tensione normale del sistema, inclusa la tolleranza di tensione |
| Su | Livello di protezione della tensione | Indica il livello di tensione residua in condizioni di prova specificate |
| In | Corrente di scarica nominale | Indica la capacità di sopportare sovratensioni ripetute in condizioni di prova definite |
| Imax | Corrente di scarica massima | Indica la massima capacità di scarica per SPD di Tipo 2 in condizioni di prova specificate |
| Improvvisazione | Corrente impulsiva | Valore nominale fondamentale per SPD di Tipo 1 per correnti da fulmine ad alta energia |
| Ifi | Corrente nominale di estinzione (Follow current interrupt rating) | Importante per spinterometri o specifiche tecnologie SPD in cui può verificarsi una corrente susseguente |
| Isccr / SCCR | Corrente di cortocircuito nominale | Indica l'idoneità rispetto alla corrente di guasto disponibile e alla protezione di riserva |
| Fusibile / interruttore di backup | Protezione a monte richiesta | Previene guasti pericolosi in condizioni di cortocircuito |
| Segnalazione remota | Uscita di stato | Utile per il monitoraggio di moduli guasti in quadri o sistemi remoti |
Per una spiegazione dettagliata di Uc e Up, vedere Significato di Uc e Up negli SPD. Per In e Imax, vedere Valutazioni Imax vs In per dispositivi di protezione contro le sovratensioni.
Uc: Tensione massima di esercizio continua
Uc è uno dei primi valori nominali da verificare. Definisce la tensione RMS massima che può essere applicata in modo continuo all'SPD senza causare un funzionamento anomalo.
Se Uc è troppo basso, l'SPD potrebbe invecchiare prematuramente o guastarsi a causa delle normali variazioni di tensione della rete. Se Uc è troppo alto, l'SPD potrebbe non limitare la tensione in modo efficace come previsto per l'apparecchiatura protetta. Il valore corretto dipende dalla tensione nominale del sistema, dal sistema di messa a terra, dalla tolleranza di tensione e dai requisiti di installazione locali.
Ad esempio, scegliere un SPD per un sistema a 230/400 V AC non è solo una questione di far corrispondere i “400 V”. Il progettista deve considerare le modalità di protezione fase-neutro, fase-terra e fase-fase a seconda della configurazione dell'SPD e del sistema di messa a terra.
Su: Livello di protezione della tensione
Up è il livello di protezione dalla tensione misurato in condizioni di prova specificate. Indica la tensione residua a cui l'apparecchiatura a valle potrebbe essere esposta durante la prova di sovratensione.
Un valore Up più basso è generalmente auspicabile, ma non è l'unico criterio di selezione. Un valore Up molto basso non è utile se l'SPD ha un Uc errato, un Tipo errato, una protezione di backup errata o un cablaggio di installazione scadente.
Nelle installazioni reali, il livello di protezione effettivo può essere superiore all'Up indicato nella scheda tecnica, poiché i cavi lunghi creano un'ulteriore caduta di tensione induttiva durante una sovratensione. Ecco perché il cablaggio dell'SPD deve essere corto, diretto e correttamente collegato al percorso di terra di protezione.
In, Imax e Iimp: non confrontare ciecamente i valori in kA
I valori in kA degli SPD non significano tutti la stessa cosa.
| Valutazione | Solitamente associato a | Cosa rappresenta | Errore comune dell'acquirente |
|---|---|---|---|
| In | DOCUP di tipo 2 | Corrente di scarica nominale secondo il ciclo di prova definito | Ignorare la resistenza alle sovratensioni ripetute |
| Imax | DOCUP di tipo 2 | Corrente di scarica massima secondo il ciclo di prova definito | Trattarlo come normale capacità operativa |
| Improvvisazione | DOCUP di tipo 1 | Ciclo di corrente impulsiva ad alta energia | Confronto diretto di Iimp con i valori kA 8/20 μs |
Un SPD di Tipo 1 con Iimp e un SPD di Tipo 2 con Imax possono entrambi mostrare valori in kA, ma sono testati in condizioni di forma d'onda differenti e rappresentano diverse capacità di scarica. Un valore più elevato su una scheda tecnica non significa automaticamente che l'SPD sia migliore per la propria installazione.
Cosa dimostrano realmente i test IEC 61643-11
I test IEC 61643-11 aiutano a verificare che un SPD possa soddisfare i requisiti definiti di prestazione e sicurezza del prodotto in condizioni di prova standardizzate. Questi test possono includere il comportamento della corrente di scarica, il livello di protezione di tensione, il ciclo operativo, il comportamento termico, la modalità di guasto, le caratteristiche di isolamento e le prestazioni relative al cortocircuito, a seconda del tipo e della costruzione dell'SPD.
Cosa offre questo agli acquirenti:
- Un linguaggio tecnico comune per confrontare i prodotti SPD
- Una base per verificare le classificazioni di Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3
- Valori testati per parametri come Uc, Up, In, Imax e Iimp
- La prova che l'SPD è stato valutato in condizioni di test del prodotto definite
- Documentazione a supporto dell'approvazione del progetto e della revisione degli acquisti
Tuttavia, lo standard di prova non sostituisce una corretta selezione tecnica.
Cosa non dice la norma IEC 61643-11
È qui che si verificano molti errori di approvvigionamento. La norma IEC 61643-11 può indicare come un SPD viene testato come prodotto, ma non risponde in modo esaustivo a ogni domanda sull'installazione.
| Cosa aiuta a verificare la norma IEC 61643-11 | Cosa richiede ancora una selezione tecnica |
|---|---|
| Classificazione del prodotto SPD | Dove dovrebbe essere installato l'SPD |
| Valori di prova come Uc, Up, In, Imax, Iimp | Verifica della compatibilità dello scaricatore (SPD) con il sistema di messa a terra |
| Test di sicurezza e prestazioni a livello di prodotto | Coordinamento del fusibile di backup o dell'interruttore nel quadro elettrico effettivo |
| Tipo di SPD e valori nominali dichiarati | Lunghezza dei cavi, percorso di collegamento equipotenziale e disposizione nel quadro |
| Prestazioni della scheda tecnica secondo i test standard | Coordinamento tra SPD a monte e a valle |
Per le pratiche di installazione, consultare Requisiti di installazione SPD e Guida alla correzione degli errori di installazione degli SPD.
Come leggere una scheda tecnica di un SPD IEC 61643-11
Quando si esamina la scheda tecnica di un SPD, non limitarsi al tipo e al valore in kA. Utilizzare questa lista di controllo.
| Voce della scheda tecnica | What to Check |
|---|---|
| Standard | Indica la conformità alla norma IEC 61643-11 per applicazioni SPD in bassa tensione? |
| Tipo di SPD | Tipo 1, Tipo 2, Tipo 1+2 o Tipo 3 |
| Università | Corrisponde alla tensione di sistema reale e allo schema di messa a terra |
| Su | Inferiore al livello di tenuta dell'apparecchiatura a valle con margine di installazione |
| In / Imax / Iimp | Corrisponde al duty di sovratensione richiesto e al tipo di SPD |
| Modalità di protezione | Configurazione L-N, L-PE, N-PE, L-L o 3+1 / 4+0 |
| Protezione di backup | Il requisito del fusibile o dell'interruttore è chiaramente indicato |
| Corrente di cortocircuito nominale | Adatto alla corrente di guasto disponibile nel punto di installazione |
| Indicazione di stato | Indicatore locale e segnalazione remota opzionale |
| Modulo sostituibile | Se la sostituzione del modulo è supportata |
| Conformità del certificato | Il numero di modello esatto e le caratteristiche nominali corrispondono al prodotto fornito |
Per una guida completa alla lettura della scheda tecnica, consultare Come leggere una scheda tecnica di un SPD.
IEC 61643-11 e tecnologia SPD: MOV, GDT e spinterometro
IEC 61643-11 non significa che ogni SPD utilizzi la stessa tecnologia interna. Diversi design di SPD possono utilizzare varistori a ossido metallico (MOV), scaricatori a gas (GDT), elementi a spinterometro o circuiti ibridi.
| Tecnologia | Resistenza tipica | Attenzione nella selezione |
|---|---|---|
| MOV | Risposta rapida, comune negli SPD di Tipo 2 | Deve includere disconnessione termica e indicazione di guasto |
| MDT | Elevata resistenza di isolamento, utile in configurazioni N-PE o per segnali | Può richiedere considerazioni sulla corrente susseguente a seconda del circuito |
| Spinterometro | Elevata capacità di scarica energetica, comune nei design di Tipo 1 | La corrente susseguente e il coordinamento devono essere verificati |
| Design ibrido | Combina le caratteristiche di molteplici componenti | Deve essere valutato tramite scheda tecnica completa e certificato |
La tecnologia interna è importante, ma gli acquirenti non dovrebbero basare la scelta solo sul nome della tecnologia. I valori nominali dichiarati secondo la norma IEC 61643-11, la classificazione dei test, l'indicazione di guasto, la protezione di backup e i requisiti di installazione sono più rilevanti.
Errori comuni nella selezione degli SPD secondo la norma IEC 61643-11
Errore 1: Considerare la norma IEC 61643-11 come una guida all'installazione
La IEC 61643-11 è una norma di prodotto. Non sostituisce le linee guida per la selezione, l'installazione e il coordinamento a livello di sistema.
Errore 2: Confrontare Imax e Iimp come se fossero la stessa cosa
Imax e Iimp si riferiscono a tipi di SPD e forme d'onda di test differenti. Un valore Imax di Tipo 2 non dovrebbe essere confrontato direttamente con un valore Iimp di Tipo 1 come se rappresentassero lo stesso carico di lavoro.
Errore 3: Scegliere solo in base al valore nominale in kA
Un valore elevato in kA non garantisce una protezione corretta. Anche Uc, Up, tipo di SPD, protezione di riserva, sistema di messa a terra, lunghezza dei cavi e corrente di cortocircuito devono essere conformi.
Errore 4: Utilizzare SPD con valori nominali AC per sistemi fotovoltaici DC
Gli SPD per fotovoltaico DC richiedono valori nominali lato DC e standard come la IEC 61643-31. Non dare per scontato che un SPD AC possa essere utilizzato su una stringa fotovoltaica DC o in un quadro di parallelo.
Errore 5: Ignorare la protezione di riserva
Molti SPD richiedono un fusibile o un interruttore a monte in condizioni definite. Se la protezione di riserva viene ignorata, l'SPD potrebbe guastarsi in modo non sicuro durante un guasto.
Lista di controllo per la verifica del fornitore
Per l'approvvigionamento e l'approvazione del progetto, richiedere al fornitore di SPD:
- Scheda tecnica esatta per il modello fornito
- Classificazione di prova IEC 61643-11
- Dichiarazione di Tipo 1 / Tipo 2 / Tipo 3
- Uc, Up, In, Imax, Iimp come applicabile
- Requisiti per fusibile o interruttore di protezione (backup)
- Corrente di cortocircuito nominale o dati di coordinamento
- Opzioni di segnalazione locale e remota
- Certificato o rapporto di prova corrispondente all'esatto numero di modello
- Schema di cablaggio per l'installazione
- Conferma dell'applicazione in CA o CC
Se un fornitore fornisce solo un valore nominale in kA senza dettagli su Uc, Up, tipo, protezione di backup e certificati, il prodotto non è pronto per un'approvazione tecnica professionale.
FAQ
Cos'è la norma IEC 61643-11?
La IEC 61643-11 è la norma di prodotto per i dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) collegati ai sistemi di alimentazione a bassa tensione. Definisce i requisiti e i metodi di prova per gli SPD in bassa tensione.
La IEC 61643-11 è una norma di installazione?
No. La IEC 61643-11 è principalmente una norma sui requisiti e sulle prove di prodotto. Le decisioni relative all'installazione e all'applicazione degli SPD richiedono anche la IEC 61643-12, la IEC 60364, le specifiche di progetto e le normative locali.
Qual è la differenza tra la IEC 61643-11 e la IEC 61643-12?
La norma IEC 61643-11 definisce i requisiti e le prove per i prodotti SPD. La norma IEC 61643-12 fornisce una guida applicativa per la selezione e l'utilizzo degli SPD nei sistemi a bassa tensione.
Qual è la differenza tra la norma IEC 61643-11 e la norma IEC 61643-31?
La norma IEC 61643-11 si applica agli SPD collegati ai sistemi di alimentazione a bassa tensione. La norma IEC 61643-31 si applica agli SPD per il lato in corrente continua (DC) degli impianti fotovoltaici.
La norma IEC 61643-11 è uguale alla norma UL 1449?
No. La norma IEC 61643-11 e la norma UL 1449 appartengono a sistemi normativi differenti. Non devono essere considerate intercambiabili senza aver prima verificato il mercato di riferimento e la certificazione.
Cosa significano Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3 nella norma IEC 61643-11?
Si riferiscono alle classificazioni degli SPD con diversi cicli di prova e ruoli di installazione. Il Tipo 1 è associato a correnti impulsive ad alta energia, il Tipo 2 alla scarica di sovratensioni a livello di distribuzione e il Tipo 3 alla protezione nel punto di utilizzo.
Cosa indica il parametro Uc su un SPD?
Uc è la tensione massima di esercizio continuativo. Deve essere selezionata in base alla tensione reale del sistema e alla configurazione di messa a terra.
Cos'è Up in un SPD?
Up è il livello di protezione della tensione. Indica il livello di tensione residua in condizioni di prova specificate, ma la lunghezza reale dei cavi di installazione può aumentare il livello di protezione effettivo.
Posso utilizzare un SPD conforme alla norma IEC 61643-11 per sistemi fotovoltaici DC?
Non automaticamente. I sistemi fotovoltaici DC richiedono SPD con valori nominali DC corretti e conformi a standard come la IEC 61643-31. Verificare sempre Ucpv, la tensione nominale DC, la polarità e l'approvazione per applicazioni fotovoltaiche.
Consiglio finale
La norma IEC 61643-11 è essenziale per leggere e confrontare le schede tecniche degli SPD a bassa tensione, ma non costituisce un manuale completo di progettazione per SPD. Una corretta selezione dell'SPD deve combinare lo standard di prodotto con la tensione di sistema, la configurazione di messa a terra, il tipo di SPD, Uc, Up, i valori nominali di corrente di scarica, la protezione di riserva, la lunghezza dei cavi e il coordinamento con i dispositivi a monte e a valle.
Per gli acquirenti, la regola più sicura è semplice: non approvare un SPD solo perché la scheda tecnica riporta “IEC 61643-11”. Verificare il modello esatto, il tipo dichiarato, Uc, Up, In, Imax, Iimp, la protezione di riserva, la copertura del certificato e l'ambiente di applicazione prima di utilizzarlo in un progetto.
Per la selezione del modello di SPD specifico per il progetto, confrontare i requisiti tecnici sopra indicati con VIOX prodotti per dispositivi di protezione contro le sovratensioni, inclusi SPD CA, SPD CC/FV e opzioni di protezione contro le sovratensioni a livello di quadro.
Riferimenti agli standard ufficiali
Utilizzare il sito ufficiale IEC Webstore per verificare l'edizione corrente, l'ambito e il titolo di ogni standard prima di redigere una specifica di progetto o un requisito di acquisto.
- Ricerca su IEC Webstore: IEC 61643-11 — Dispositivi di protezione contro le sovratensioni a bassa tensione per sistemi di alimentazione a bassa tensione.
- Ricerca su IEC Webstore: IEC 61643-12 — Guida alla selezione e all'applicazione di SPD in bassa tensione.
- Ricerca su IEC Webstore: IEC 61643-31 — SPD per applicazioni lato DC in impianti fotovoltaici.
- Ricerca su IEC Webstore: IEC 61643-21 — SPD per reti di telecomunicazione e segnalazione.
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