PV DC Arc-Fault Protection: NEC 690.11 vs IEC 63027

Kurze Antwort

La protezione contro gli archi elettrici in DC per impianti fotovoltaici è una funzione di sicurezza dedicata al rilevamento di archi pericolosi nei circuiti fotovoltaici. Non è fornita automaticamente da fusibili, interruttori magnetotermici in corrente continua (MCB), scaricatori di sovratensione (SPD), sezionatori o dai comuni dispositivi di rilevamento guasti d'arco in corrente alternata (AC) per uso residenziale.

I due riferimenti più spesso confrontati servono a scopi differenti:

NEC 690.11 è un requisito del codice di installazione nordamericano. Nelle recenti edizioni del NEC, i sistemi fotovoltaici con circuiti in DC che operano a 80 V DC o più tra i conduttori richiedono generalmente una protezione contro gli archi elettrici fotovoltaici certificata, in base all'edizione del NEC adottata, alle sue eccezioni, alle normative locali e all'autorità competente (AHJ).
IEC 63027:2023 è uno standard internazionale sulle prestazioni e sui test di prodotto per le apparecchiature che rilevano, ed eventualmente interrompono, gli archi in DC nei circuiti fotovoltaici fino a 1500 V DC. Di per sé, non impone a ogni paese o a ogni progetto fotovoltaico l'obbligo di installare tali apparecchiature.
UL 1699B è uno standard di prodotto nordamericano utilizzato per le apparecchiature di protezione contro gli archi elettrici in corrente continua negli impianti fotovoltaici.

Il punto tecnico centrale è:

Un arco in serie può trasportare meno corrente rispetto al carico operativo normale. La protezione da sovracorrente standard potrebbe quindi rimanere chiusa mentre l'arco continua a produrre calore concentrato.

Punti di forza

Il NEC 690.11 indica a un progettista quando un'installazione richiede protezione nell'ambito di un quadro normativo NEC adottato; la IEC 63027 indica a un produttore o a un acquirente come le apparecchiature di rilevamento degli archi fotovoltaici vengono classificate e testate all'interno del proprio campo di applicazione.
La norma IEC 63027 concentra le proprie procedure di test su archi in serie. Riconosce sia le apparecchiature di sola rilevazione che quelle che combinano rilevazione e interruzione.
Un inverter solare contrassegnato con "AFCI" non dovrebbe essere approvato basandosi solo sull'acronimo. Verificare la certificazione o lo standard di prova, la copertura del circuito protetto, l'intervallo di tensione/corrente, il numero di stringhe e canali, il metodo di interruzione, il firmware e il comportamento di riconnessione.
L'apertura dell'ingresso dell'inverter può estinguere un arco in serie nel percorso di corrente monitorato, ma non garantisce che ogni possibile arco in parallelo o verso terra venga eliminato. L'architettura di protezione deve corrispondere al tipo di guasto.
L'accoppiamento dei connettori, la qualità della crimpatura, la coppia di serraggio dei morsetti, il supporto dei cavi, l'ingresso di acqua e i registri di messa in servizio rimangono essenziali. L'elettronica di rilevamento degli archi elettrici non può compensare una cattiva pratica di installazione fotovoltaica.

Cos'è un arco elettrico in corrente continua (DC) in un impianto fotovoltaico?

Un arco è una scarica elettrica autosostenuta attraverso un gas ionizzato. In un impianto fotovoltaico, la luce solare mantiene i moduli sotto tensione e la corrente continua non presenta un naturale passaggio per lo zero come una forma d'onda in corrente alternata. Una volta che un arco diventa stabile, può continuare a riscaldare una piccola area di un connettore, conduttore, morsetto, scatola di giunzione o modulo.

I punti di innesco comuni includono:

un connettore non inserito completamente;
contatti derivanti da combinazioni di connettori non approvate;
una crimpatura errata o incompleta;
un morsetto allentato nel quadro di parallelo o nel sezionatore;
un conduttore fratturato a causa di piegatura, vibrazioni o scarso supporto del cavo;
isolamento danneggiato causato da abrasione, animali, esposizione ai raggi UV o lavori di installazione;
umidità, contaminazione o corrosione attorno a una connessione;
una saldatura difettosa, un terminale del modulo, una scatola di giunzione o una connessione del diodo di bypass.

Il sistema potrebbe continuare a produrre energia mentre il difetto peggiora. Ciò rende la protezione contro gli archi elettrici un controllo del rischio di incendio piuttosto che un sostituto della normale protezione da sovraccarico.

Arco in serie vs Arco in parallelo vs Guasto a terra

Questi tipi di guasto sono correlati ma non intercambiabili.

Tipo di guasto	Percorso attuale	Origine tipica	Perché la protezione convenzionale potrebbe rispondere o meno	Risposta progettuale principale
Arco in serie	Attraverso una discontinuità nel percorso previsto della corrente	Connettore allentato, trefolo spezzato, crimpatura difettosa, morsetto allentato	La corrente d'arco è limitata dalla stringa e dal carico; può rimanere al di sotto della soglia di intervento del fusibile o dell'interruttore	Rilevamento dedicato dell'arco in serie e un metodo di interruzione testato
Arco in parallelo	Tra conduttori a potenziali diversi	Cedimento dell'isolamento, conduttori positivo e negativo danneggiati, contaminazione	La corrente può essere elevata, ma la sua entità dipende dalla topologia dell'impianto e dai percorsi di alimentazione disponibili	Protezione da sovracorrente, guasto verso terra/isolamento, sezionamento e interruzione specifica per guasto
Guasto a terra	Da un conduttore sotto tensione verso una massa metallica collegata a terra o un percorso verso terra	Cavo danneggiato, infiltrazioni d'acqua, isolamento schiacciato	La corrente di guasto può essere limitata o distribuita in modi tali da non far intervenire un dispositivo di protezione da sovracorrente (OCPD) convenzionale	Rilevamento del guasto verso terra, monitoraggio dell'isolamento, collegamento equipotenziale e relativa disconnessione

La norma NEC 690.11 e l'ambito di prova principale della IEC 63027 riguardano i guasti causati da un'interruzione della continuità prevista nel circuito fotovoltaico in corrente continua: archi in serie.

Questo limite è importante. Le ricerche di Sandia hanno dimostrato che gli archi in serie e in parallelo possono produrre firme ad alta frequenza simili, tuttavia l'azione di interruzione corretta può differire. L'apertura di un percorso di corrente in serie estingue tale arco in serie. Un arco in parallelo può rimanere alimentato da altri percorsi dell'array e una risposta inadeguata può reindirizzare la corrente attraverso il guasto. Un sistema non dovrebbe pertanto dichiarare una protezione dall'arco più ampia a meno che tale funzionalità non sia specificamente valutata.

Perché un fusibile fotovoltaico o un interruttore magnetotermico (MCB) in corrente continua potrebbero non estinguere un arco in serie

I dispositivi di protezione da sovracorrente intervengono quando la corrente supera una soglia tempo-corrente definita. Un arco in serie aggiunge impedenza al percorso normale. Invece di aumentare la corrente, spesso la riduce.

Si consideri una stringa che trasporta 9 A in condizioni operative normali. Se un connettore danneggiato inizia a generare un arco in serie, la corrente potrebbe rimanere vicina o al di sotto del livello operativo anziché superare la soglia del fusibile di stringa o dell'interruttore. Il piccolo spazio dell'arco può tuttavia generare una temperatura locale sufficiente a carbonizzare l'isolamento o a incendiare il materiale polimerico circostante.

Ecco perché i seguenti dispositivi non forniscono automaticamente una protezione contro gli archi in serie:

Dispositivo	Funzione primaria	Perché non è un rilevatore di archi fotovoltaici
Fusibile gPV	Protegge i conduttori e i moduli fotovoltaici da condizioni di sovracorrente definite	Un arco in serie potrebbe non creare una sovracorrente sufficiente
MCB o MCCB in corrente continua (DC)	Apre il circuito in caso di sovraccarico e cortocircuito entro la sua applicazione in corrente continua nominale	Il rilevamento di sovracorrente termomagnetico o elettronico non identifica automaticamente la firma di un arco
SPD	Devia l'energia delle sovratensioni transitorie	Non analizza continuamente il rumore della corrente di stringa per rilevare archi in serie
Sezionatore DC	Fornisce commutazione o isolamento entro la sua classificazione dichiarata	Richiede un comando operativo e normalmente non rileva un arco
Rilevatore di guasto a terra	Identifica correnti indesiderate verso terra o il deterioramento dell'isolamento	Una discontinuità in serie tra conduttori potrebbe non produrre corrente di guasto a terra
AFDD/AFCI in corrente alternata (AC)	Rileva specifiche firme di arco nei circuiti finali in corrente alternata (AC)	Gli algoritmi e gli standard di prodotto residenziali in AC non stabiliscono le prestazioni in corrente continua (DC) del fotovoltaico

Questi dispositivi rimangono necessari laddove il progetto li richieda. La protezione contro i guasti d'arco è un livello coordinato aggiuntivo, non un sostituto per Protezione dei circuiti in corrente continua (DC) per impianti fotovoltaici, fusibili, protezione contro le sovratensioni o sezionamento di sicurezza.

Cosa richiede la norma NEC 690.11

NEC 690.11 è intitolato Protezione del circuito contro gli archi elettrici (corrente continua). Secondo la formulazione utilizzata nei recenti cicli NEC, i sistemi fotovoltaici con circuiti in corrente continua operanti a 80 V CC o superiore tra due conduttori qualsiasi richiedono un interruttore di circuito per guasto d'arco fotovoltaico omologato o componenti di sistema omologati che forniscano una protezione equivalente.

Il sistema protetto deve essere in grado di rilevare e interrompere gli archi causati da una perdita di continuità prevista in un conduttore, una connessione, un modulo o un altro componente fotovoltaico in corrente continua.

NEC 690.11 è una norma di installazione

Il suo effetto legale dipende da:

l'edizione del NEC adottata dallo stato, dalla città, dall'ente erogatore o da altra autorità;
le normative locali;
se il circuito in corrente continua (DC) sia situato sopra, all'interno o associato a un edificio, come previsto da tale edizione;
se un'eccezione dichiarata si applichi esattamente al percorso e all'impianto in questione;
l'elenco delle apparecchiature e le istruzioni di installazione;
l'accettazione del progetto presentato da parte dell'autorità competente (AHJ).

Il testo normativo recente include eccezioni per specifici circuiti fotovoltaici esterni o associati a particolari condizioni dell'edificio, quando i conduttori sono installati in metodi di cablaggio metallico idonei o interrati. La formulazione è cambiata nel corso dei cicli normativi. Non copiare un'eccezione da una vecchia nota di disegno in un nuovo progetto senza aver prima verificato l'edizione adottata localmente.

Le centrali elettriche fotovoltaiche su larga scala possono essere soggette anche a ulteriori disposizioni dell'Articolo 691 e a requisiti specifici di prevenzione incendi del progetto. La sola dicitura "montato a terra" non costituisce un'informazione sufficiente per determinare la conformità.

NEC 690.11 non è la norma relativa allo spegnimento rapido (rapid shutdown)

NEC 690.11 e NEC 690.12 affrontano rischi differenti:

Protezione contro gli archi elettrici rileva archi di discontinuità pericolosi e ne avvia l'interruzione.
Spegnimento rapido (rapid shutdown) controlla la tensione dei conduttori attorno ai moduli sugli edifici per ridurre l'esposizione al rischio elettrico per i soccorritori.

Un singolo prodotto può assolvere a entrambe le funzioni, ma la conformità a una sezione non dimostra automaticamente la conformità all'altra.

Cosa copre effettivamente la norma IEC 63027:2023

IEC 63027:2023, Sistemi di alimentazione fotovoltaici – Rilevamento e interruzione di archi in corrente continua, si applica alle apparecchiature utilizzate per rilevare ed eventualmente interrompere archi in corrente continua nei circuiti dei sistemi fotovoltaici.

Il suo campo di applicazione pubblicato stabilisce tre importanti limiti:

Fornisce procedure di prova per il rilevamento archi in serie nei circuiti fotovoltaici.
Tratta la risposta delle apparecchiature utilizzate per interrompere tali archi.
Copre le apparecchiature collegate a sistemi fotovoltaici con una tensione massima del circuito sorgente fotovoltaico non superiore a 1500 V DC.

Si tratta di uno standard di prodotto, non di un mandato di installazione universale. Le norme nazionali sugli impianti elettrici, i codici edilizi, i capitolati d'appalto, i requisiti degli assicuratori o le autorità locali decidono se e dove debba essere installata la protezione contro i guasti d'arco.

AFD, AFI e AFPE

La terminologia IEC separa le funzioni di rilevamento e di interruzione:

Termine	Significato	Funzione
AFD	Rilevatore di guasti d'arco	Rileva un arco e genera l'indicazione o il comando pertinente
AFI	Interruttore di guasto d'arco	Riceve un comando e interrompe il percorso della corrente d'arco
AFPE	Dispositivo di protezione contro i guasti d'arco	Combina il rilevamento e l'interruzione dell'arco come funzione di protezione completa
AFS	Sensore di guasto d'arco	Elemento o canale di rilevamento associato all'architettura di rilevamento

Questa distinzione previene un comune errore di acquisto: un L'AFD è in grado di rilevare un arco senza interromperlo autonomamente. Se il prodotto è destinato al solo rilevamento, il progetto deve identificare l'AFI compatibile, il collegamento di comunicazione, il comportamento fail-safe e il sistema completo verificato.

La classificazione e la copertura sono fondamentali

La classificazione IEC 63027 ha lo scopo di descrivere le caratteristiche pratiche di installazione, tra cui:

copertura della protezione all'interno del sistema fotovoltaico;
implementazione integrata, autonoma o distribuita;
funzionalità di solo rilevamento rispetto a rilevamento e interruzione;
numero massimo di stringhe e ingressi monitorati;
numero e allocazione dei canali di rilevamento o dei sensori;
metodo di riconnessione dopo l'intervento.

Due inverter possono entrambi dichiarare il "rilevamento d'arco IEC 63027" pur coprendo un numero diverso di stringhe, diverse sezioni di conduttori o diverse funzioni di interruzione. Ottenere la classificazione e l'evidenza dei test per lo specifico modello e firmware, invece di approvare una brochure a livello di famiglia di prodotti.

NEC 690.11 vs IEC 63027 vs UL 1699B

Articolo	NEC 690.11	UL 1699B	IEC 63027:2023
Ruolo del documento	Requisito del codice di installazione elettrica	Standard di sicurezza del prodotto nordamericano	Standard internazionale di prestazione e test del prodotto
Utilizzo principale	Determina quando la protezione contro gli archi elettrici in corrente continua (DC) per impianti fotovoltaici è richiesta in una giurisdizione che adotta il NEC	Supporta la valutazione/omologazione delle apparecchiature di protezione contro gli archi elettrici in corrente continua (DC) per impianti fotovoltaici	Classifica e testa le apparecchiature di rilevamento e, facoltativamente, di interruzione degli archi elettrici in corrente continua (DC) per impianti fotovoltaici
Efficacia giuridica	Applicato quando adottato, interpretato dall'autorità competente (AHJ)	Rilevante attraverso l'omologazione, le specifiche tecniche e l'accettazione normativa	Diventa contrattualmente o legalmente rilevante quando adottato da un mercato, da una norma di installazione o da una specifica di progetto
Limite di tensione	Le edizioni recenti utilizzano 80 V CC o superiore tra i conduttori, in base all'edizione e alle eccezioni	Utilizzare l'ambito e le caratteristiche nominali elencate del prodotto	Apparecchiature collegate a circuiti di sorgente FV fino a 1500 V CC
Focus principale sul guasto	Arco in serie causato dall'interruzione della continuità prevista	Protezione contro gli archi elettrici CC in impianti FV nell'ambito della norma	Procedure di test per il rilevamento dell'arco in serie e la risposta all'interruzione
Interruzione	Richiesto come parte del risultato di protezione	Valutato come parte della funzione di protezione elencata	Opzionale nell'ambito dell'apparecchiatura: l'AFD può solo rilevare; l'AFPE include l'interruzione
Documentazione di progetto	Codice adottato, disegni, apparecchiature elencate, istruzioni, accettazione dell'autorità competente (AHJ)	Registro di certificazione/elenco e marcature del modello	Classificazione, certificato/prove, valori nominali, firmware e limitazioni di installazione

UL Solutions identifica la norma UL 1699B come standard per la protezione contro gli archi elettrici in corrente continua (DC) negli impianti fotovoltaici. Una dichiarazione di "conformità alla norma NEC 690.11" deve pertanto essere supportata dalla relativa certificazione o da componenti di sistema equivalenti certificati, non solo da un algoritmo interno di rilevamento dell'arco.

La norma IEC 63027 non è la IEC 62606

La terminologia simile può trarre in inganno gli acquirenti:

IEC 62606 riguarda i dispositivi di rilevamento dei guasti d'arco (AFDD) per circuiti domestici e simili in corrente alternata all'interno del suo campo di applicazione.
IEC 63027 riguarda le apparecchiature di rilevamento e interruzione dell'arco in corrente continua per impianti fotovoltaici.

Un AFDD residenziale in corrente alternata testato secondo la norma IEC 62606 non è automaticamente idoneo per una stringa fotovoltaica da 1000 V o 1500 V. La forma d'onda, il comportamento della sorgente, il rumore di commutazione, il sistema di isolamento, le condizioni ambientali e le problematiche di interruzione sono differenti.

Per la categoria dei dispositivi per circuiti terminali in corrente alternata, consultare la guida separata di VIOX su Protezione AFDD secondo IEC 62606.

Dove può essere posizionata la protezione contro gli archi elettrici fotovoltaici

La posizione corretta dipende dalla copertura di protezione testata, dalla topologia dell'impianto, dal numero di stringhe e dal metodo di interruzione.

Protezione integrata nell'inverter

Il rilevatore analizza uno o più ingressi in corrente continua e l'inverter o il quadro elettrico associato interrompe il percorso di corrente dopo il rilevamento.

Vantaggi

minor numero di componenti esterni;
accesso ai dati MPPT e di corrente;
possibilità di registrazione degli eventi e diagnostica remota;
comune nei design di inverter di stringa.

Domande da risolvere

Quante stringhe possono essere collegate a ciascun ingresso monitorato?
Ogni stringa è monitorata indipendentemente o ne vengono combinate diverse prima di un sensore?
L'apertura dell'ingresso dell'inverter toglie tensione all'intera sezione protetta?
La funzione dipende da una specifica versione del firmware o da un'impostazione?
Quale sezione del cavo tra l'array, il combiner e l'inverter rientra nella copertura testata?

Protezione a livello di combiner-box o di stringa

Il rilevamento più vicino all'array può migliorare la localizzazione dei guasti e ridurre il numero di stringhe rappresentate da un singolo canale di rilevamento. L'AFD o l'AFPE possono essere integrati in un La scatola di combinazione FV o installata come apparecchiatura dedicata per stringa.

Questa architettura deve tenere conto di:

il numero di stringhe in parallelo;
la corrente che fluisce dalle stringhe sane verso un guasto;
l'allocazione dei sensori e l'indipendenza dei canali;
la tensione di interruzione in corrente continua e la polarità;
la temperatura ambientale e il grado di protezione dell'involucro;
i guasti alle comunicazioni e all'alimentazione ausiliaria;
coordinamento con fusibili di stringa, sezionatori e controlli dell'inverter.

Una scatola di giunzione standard non diventa un AFPE semplicemente perché contiene fusibili, un SPD e un interruttore CC.

Protezione a livello di modulo o distribuita

I sensori o gli interruttori distribuiti possono restringere la zona protetta e migliorare la localizzazione. Aumentano inoltre il numero di componenti, l'esposizione sul tetto, la complessità delle comunicazioni e le considerazioni sulla sostituzione.

Il progetto dovrebbe verificare cosa succede quando:

un dispositivo di modulo perde alimentazione o comunicazioni;
solo una parte di una stringa si apre;
il controller centrale non è disponibile;
le versioni del firmware differiscono tra i dispositivi;
un guasto in parallelo rimane alimentato dalle stringhe adiacenti.

Coordinamento di AFCI con fusibili, interruttori, SPD e sezionatori

Un progetto completo di protezione CC fotovoltaica assegna un compito a ogni livello di protezione.

Livello di protezione	Rileva o controlla	Domanda di coordinamento
Fusibile di stringa	Corrente inversa e condizioni di sovracorrente definite	La sua taglia è coordinata con la corrente nominale massima del fusibile di serie del modulo e la corrente della stringa in parallelo?
Interruttore CC	Protezione da sovraccarico/cortocircuito e sezionamento ove dichiarato	È classificato per tensione DC fotovoltaica, polarità, corrente di guasto e curva tempo-corrente?
SPD	Sovratensioni indotte da fulmini e da manovra	L'SPD è idoneo per l'architettura di tensione fotovoltaica e il sistema di messa a terra?
Sezionatore DC	Sezionamento/isolamento manuale o comandato	Può interrompere il carico DC dichiarato ed è incluso nel percorso di interruzione AFPE?
Monitoraggio del guasto a terra/isolamento	Dispersione o deterioramento dell'isolamento	Quali guasti rimangono non rilevati in un array non messo a terra o messo a terra funzionalmente?
AFD/AFPE	Firma dell'arco in serie e risposta all'interruzione testata	Quali sezioni del circuito, numero di stringhe, intervallo operativo e scenari di guasto sono coperti?

Un AFPE può comandare un inverter, un contattore, un interruttore a stato solido o Dispositivo di isolamento CC classificato per FV per interrompere il percorso della corrente in serie. Il dispositivo di esecuzione deve far parte dell'architettura valutata. L'aggiunta di un accessorio a sgancio shunt a un interruttore CC non correlato non stabilisce di per sé le prestazioni secondo IEC 63027 o UL 1699B.

Come i connettori e le terminazioni FV creano archi in serie

I connettori FV sono frequenti punti di criticità poiché combinano una piccola interfaccia di contatto con cicli di temperatura esterni, umidità, movimento dei cavi e una lunga durata operativa.

Accoppiamento incrociato di marche di connettori

I prodotti descritti come "compatibili MC4" non sono necessariamente qualificati come una coppia di connettori. La geometria del contatto, la placcatura, la forza della molla, la compressione della guarnizione, le tolleranze, le dimensioni del pressacavo e gli strumenti di assemblaggio possono differire. Utilizzare le combinazioni di connettori consentite dalla documentazione del modulo, del connettore e del progetto.

Crimpaggio errato

Matrici errate, utensili usurati, lunghezza di spelatura non corretta, dimensioni del cavo non supportate o un conduttore non completamente inserito possono lasciare un giunto ad alta resistenza. Un test di trazione da solo non prova una bassa resistenza elettrica, mentre un test elettrico da solo non prova la tenuta meccanica. Seguire il processo completo di assemblaggio e ispezione del produttore del connettore.

Morsetti allentati e cavi danneggiati

I morsetti dei quadri di parallelo, i portafusibili, gli interruttori CC e gli ingressi degli inverter possono sviluppare connessioni deboli quando la preparazione del conduttore, la coppia di serraggio o lo scarico della trazione non sono corretti. L'abrasione del cavo sotto i moduli può creare sia discontinuità in serie che guasti all'isolamento.

Una buona prevenzione degli archi elettrici inizia quindi prima dell'elettronica:

utilizzare combinazioni di connettori documentate;
utilizzare utensili di crimpatura calibrati e specificati;
rispettare i valori di coppia di serraggio dei morsetti indicati sul componente;
proteggere i cavi da spigoli vivi e ristagni d'acqua;
mantenere il raggio di curvatura e lo scarico della trazione;
registrare i dettagli dell'installazione delle stringhe e dei connettori;
ispezionare le modifiche e i connettori sostitutivi con lo stesso rigore dell'installazione originale.

Messa in servizio della protezione contro gli archi elettrici fotovoltaici

La messa in servizio deve verificare sia la funzione di protezione che il contesto di installazione senza generare un arco incontrollato.

Registrare:

numeri di modello di inverter, AFD, AFI e AFPE;
classificazione di conformità o IEC e riferimento del certificato;
firmware e impostazioni di protezione abilitate;
tensione massima corretta a circuito aperto della stringa;
intervallo di corrente operativa e numero di stringhe per ingresso;
mappatura sensore/canale;
sezioni dei conduttori di protezione;
dispositivo di interruzione e percorso di controllo;
allarme, registro eventi, comunicazioni e comportamento di ripristino;
famiglie di connettori, utensili di crimpatura, registri di coppia e risultati delle ispezioni.

Utilizzare esclusivamente il metodo di test funzionale o di messa in servizio approvato dal produttore. Non creare un arco CC sotto tensione improvvisato per verificarne il funzionamento. I test di resistenza di isolamento e di continuità devono inoltre seguire le istruzioni dell'inverter, dell'ottimizzatore, dell'SPD e dell'AFPE, in modo che la tensione di prova non venga applicata attraverso componenti elettronici collegati che non possono tollerarla.

Risoluzione dei problemi di scatto dell'AFCI solare

Uno scatto per arco elettrico deve essere trattato come un potenziale difetto di cablaggio reale fino a prova contraria. Il ripristino ripetuto senza ispezione può rialimentare una connessione danneggiata.

Iniziare dalle prove, non dalla disattivazione di un'impostazione

Il personale qualificato deve verificare:

codice evento esatto e marcatura temporale;
ingresso MPPT, stringa, canale o sensore interessato;
tensione e corrente CC prima dell'operazione;
condizioni meteorologiche e di irraggiamento;
commutazione dell'inverter, rete o eventi di comunicazione;
manutenzione recente, sostituzione di moduli o lavori sui cavi;
cronologia dello stesso guasto che si sposta tra i canali o rimane in una singola stringa.

Seguire quindi la procedura di isolamento e diagnostica del produttore dell'apparecchiatura. Ispezionare connettori, crimpature, morsetti, percorso dei cavi, infiltrazioni d'acqua, punti di abrasione, componenti del combinatore e sezionatori CC. L'assenza di bruciature visibili non prova che non si sia verificato un arco intermittente.

Fonti di funzionamento indesiderato

Gli algoritmi di rilevamento devono distinguere il rumore dell'arco dal normale comportamento ad alta frequenza. Le condizioni critiche possono includere:

spettri di commutazione dell'inverter;
transizioni operative MPPT;
lunghe tratte di cavi CC e accoppiamento tra stringhe adiacenti;
convertitori CC/CC o elettronica di potenza a livello di modulo;
interferenze elettromagnetiche esterne;
connettori instabili che generano un reale rumore intermittente prima di danni visibili;
assegnazione errata dei sensori o configurazione delle stringhe non supportata;
firmware obsoleto o non corrispondente.

L'azione correttiva non consiste automaticamente nell'abbassare la sensibilità o disabilitare l'AFCI. Rimuovere prima i difetti fisici, verificare la configurazione dell'array supportata e applicare solo firmware e impostazioni approvati dal produttore.

Lista di controllo per l'approvvigionamento di AFCI e AFPE solari

Domanda dell'acquirente	Prove da richiedere
Quale requisito di mercato viene soddisfatto?	Clausola e classificazione NEC adottate, prove di classificazione/test IEC 63027 o requisiti di installazione locali specificati
Il prodotto è un AFD o un AFPE completo?	Schema a blocchi funzionale che identifica rilevatore, interruttore, percorso di comunicazione e alimentazione ausiliaria
Quale sezione del circuito è protetta?	Schema di copertura dai moduli agli ingressi del combiner e dell'inverter
Quali sono i limiti elettrici?	Tensione FV massima, intervallo Voc, intervallo Vmpp, Isc, Impp, polarità e declassamento ambientale
Quante stringhe e quanti ingressi sono supportati?	Numero massimo di stringhe per ingresso, numero di ingressi per sensore e numero di canali indipendenti
Come viene interrotto l'arco?	Tipo di AFI, capacità di interruzione in CC, percorso di comando e comportamento in caso di guasto
Quale tipo di guasto viene testato?	Ambito del test dell'arco in serie e qualsiasi funzionalità aggiuntiva valutata separatamente per l'arco in parallelo o il guasto a terra
Come viene controllata la riconnessione?	Regole manuali/automatiche, comportamento di blocco, requisiti di ispezione e conservazione degli eventi
Il firmware influisce sulla conformità?	Versione firmware certificata, policy di controllo delle modifiche, procedura di aggiornamento e restrizioni sulle impostazioni
Come vengono gestiti gli eventi di disturbo (falsi positivi)?	Test EMC, topologia supportata, log diagnostici, procedura di assistenza e supporto tecnico
Quali certificazioni sono valide?	Numero di certificato, ente emittente, modello esatto, sito di produzione se pertinente e stato attuale
Come verrà messo in servizio il sistema?	Procedura di test approvata, registri, allarmi, comunicazioni e istruzioni di manutenzione

Evitare specifiche che riportano solo "l'inverter deve includere AFCI". Tale frase non identifica lo standard, la zona protetta, il numero di stringhe monitorate, la funzione di interruzione o la prova di accettazione.

Errori di specifica comuni

Trattare NEC 690.11 e IEC 63027 come documenti equivalenti

Uno è una disposizione del codice di installazione; l'altro è uno standard di prestazioni e test di prodotto. Un progetto può fare riferimento a entrambi, ma rispondono a domande diverse.

Presumere che il rilevamento includa sempre l'interruzione

La norma IEC 63027 consente apparecchiature di solo rilevamento all'interno del suo ambito. Verificare se il sistema fornito è un AFD o un AFPE completo.

Contare solo gli ingressi CC dell'inverter

Il numero di ingressi fisici non prova il numero di sensori d'arco indipendenti o di stringhe monitorate. Ottenere la classificazione e la mappa dei canali.

Utilizzare un interruttore CC standard come “AFCI solare”

Un interruttore CC può eseguire un comando di sgancio solo se è idoneo a tale funzione e integrato in un sistema valutato. Il suo normale elemento di sovracorrente non rileva automaticamente un arco in serie.

Disattivazione della protezione dopo scatti ripetuti

Un connettore intermittente o un difetto del cavo possono produrre segnali simili ad archi prima che il danno termico sia evidente. Esaminare il circuito e la configurazione supportata prima di modificare le impostazioni di protezione.

Confusione tra guasto d'arco e arco elettrico (arc flash)

La protezione contro i guasti d'arco negli impianti fotovoltaici mira a rilevare archi persistenti non intenzionali che possono causare incendi. L'analisi dell'arco elettrico (arc flash) riguarda l'energia termica incidente e l'esposizione degli operatori durante i guasti ad alta energia. Sono correlati alla fisica dell'arco, ma non costituiscono lo stesso studio o la stessa funzione di protezione.

FAQ

La norma IEC 63027 richiede l'AFCI su ogni impianto solare?

No. La norma IEC 63027 è uno standard di prova e prestazione del prodotto. I requisiti di installazione derivano da normative nazionali, codici locali, specifiche di progetto, assicuratori o autorità competenti (AHJ).

Un AFDD conforme alla norma IEC 62606 è adatto per una stringa fotovoltaica in corrente continua (DC)?

Non sulla base della sola norma IEC 62606. Tale standard riguarda le applicazioni AFDD in corrente alternata (AC) all'interno del suo campo di applicazione. Le apparecchiature fotovoltaiche in DC richiedono una valutazione appropriata di tensione, circuito di sorgente, rilevamento, interruzione e condizioni ambientali, come previsto dalla pertinente documentazione IEC 63027.

La norma NEC 690.11 si applica a ogni impianto fotovoltaico montato a terra?

Non necessariamente. L'applicabilità dipende dall'edizione del NEC adottata, dalla tensione del circuito, dalla relazione con gli edifici, dal metodo di cablaggio, da eventuali eccezioni previste dagli articoli 690 o 691, dalle normative locali e dall'interpretazione dell'autorità competente (AHJ). È necessario esaminare il progetto specifico invece di fare affidamento sulla semplice classificazione "montaggio a terra"."

Un AFCI integrato nell'inverter può proteggere le stringhe collegate tramite un quadro di parallelo (combiner box)?

Solo all'interno della sua configurazione certificata. Verificare il numero massimo di stringhe in parallelo, l'allocazione dei sensori, la lunghezza e la zona dei conduttori protetti, la disposizione del combiner e il percorso di interruzione. Combinare un numero di stringhe superiore al limite testato può alterare sia l'intensità del segnale dell'arco che i percorsi della corrente di guasto.

Un fusibile FV o un interruttore magnetotermico (MCB) in corrente continua possono sostituire un AFCI solare?

No. Tali dispositivi proteggono da specifiche condizioni di sovracorrente. Un arco in serie può rimanere al di sotto della loro soglia di intervento, pertanto potrebbe essere comunque necessaria una protezione dedicata per il rilevamento dell'arco.

Qual è la differenza tra AFCI solare e AFPE?

AFCI solare è la terminologia nordamericana comune per l'interruzione dei guasti d'arco in impianti fotovoltaici. AFPE è la terminologia IEC per le apparecchiature che combinano il rilevamento e l'interruzione dei guasti d'arco. Verificare sempre lo standard applicabile e la funzione specifica, invece di considerare gli acronimi come universalmente intercambiabili.

I sistemi a microinverter necessitano della protezione NEC 690.11?

Molte architetture a microinverter mantengono i circuiti CC dei singoli moduli al di sotto della soglia di tensione NEC, ma la risposta dipende dalla tensione effettiva del circuito e dal codice adottato. Verificare l'architettura dell'apparecchiatura e i requisiti dell'AHJ.

È possibile ripristinare da remoto uno scatto AFCI?

Solo se il prodotto, lo standard/certificazione applicabile, le regole di installazione e la procedura operativa lo consentono. Un ripristino remoto non deve aggirare un'ispezione richiesta né rialimentare ripetutamente una connessione sospettata di essere danneggiata. Verificare il metodo di riconnessione dichiarato e lo storico degli eventi.

Regola ingegneristica finale

La protezione contro gli archi elettrici CC negli impianti fotovoltaici deve essere specificata come funzione di sistema, non come una caratteristica di tre lettere su una brochure dell'inverter.

Per i progetti NEC, confermare la versione adottata del NEC 690.11, il limite del circuito a 80 V, eventuali eccezioni valide, l'elenco delle apparecchiature, il percorso dei conduttori e l'accettazione da parte dell'AHJ. Per i progetti IEC, confermare se l'apparecchiatura è un AFD o un AFPE, la sua classificazione IEC 63027, l'intervallo di tensione/corrente, le stringhe e i canali monitorati, la zona protetta, il metodo di interruzione, il firmware e il comportamento di riconnessione.

Coordinare quindi tale funzione con fusibili FV, interruttori CC, SPD, sezionatori, protezione contro i guasti a terra, connettori, percorso dei cavi e registri di messa in servizio. Un fusibile, un MCB CC, un SPD o un sezionatore rimangono utili, ma nessuno deve essere presentato come protezione dedicata contro gli archi in serie FV a meno che l'intero sistema non sia stato valutato per tale funzione.