Qual è la differenza tra i dispositivi di protezione dalle sovratensioni CC (SPD) di tipo 1 e di tipo 2 e come scegliere quello giusto per il proprio impianto fotovoltaico?

Si tratta di una distinzione fondamentale perché l'utilizzo del tipo sbagliato può comportare rischi per la sicurezza o una protezione inadeguata. SPD di tipo 1 (Classe I): progettato per scaricare correnti transitorie ad alta energia, tipicamente da fulmini diretti. È caratterizzato da una forma d'onda di 10/350 µs. Sono obbligatori nei sistemi con protezione antifulmine esterna (ad esempio, un parafulmine sullo stesso edificio) o nei parchi solari di grandi dimensioni. Sono installati nel punto di distribuzione principale. SPD di tipo 2 (Classe II): progettati per gestire sovratensioni indotte di minore energia (transitori di commutazione e fulmini indiretti), caratterizzati dalla forma d'onda di 8/20 µs. Sono gli SPD più comuni utilizzati nelle scatole di combinatori fotovoltaici commerciali e residenziali e all'ingresso CC dell'inverter. Come scegliere: Se il campo fotovoltaico si trova in un campo aperto con un parafulmine, è necessario un SPD di tipo 1 sul combinatore principale del campo. Se si installa un sistema standard su tetto senza parafulmine esterno, di solito è sufficiente un SPD di Tipo 2. Verificare sempre il codice elettrico locale (NEC 690.41 negli Stati Uniti) per i requisiti obbligatori.

Se la mia tensione CC è di 1000 V, ma la scheda tecnica dell'SPD riporta una "Tensione operativa continua massima (Ucpv) di 1100 V", l'SPD è adatto al mio sistema?

Sì, l'SPD è probabilmente adatto e in effetti il margine di tensione è una buona pratica. Ciò si riferisce al concetto di "sovratensioni temporanee" (TOV). Il principio: la massima tensione operativa continua (Ucpv o Uc) è la tensione che l'SPD può sopportare in modo continuo senza degradarsi. Negli impianti fotovoltaici, la tensione non è perfettamente stabile. Essa fluttua con la temperatura e l'irraggiamento. Il margine di sicurezza: È necessario scegliere un SPD il cui valore Uc sia pari ad almeno 1,2 volte la tensione a circuito aperto del sistema (Voc stc). Ad esempio, per un sistema da 1000 V CC, il valore Uc consigliato è solitamente di circa 1100 V CC o superiore. Perché questo margine extra: Se si sceglie un SPD con un Uc che corrisponde esattamente ai 1000V del sistema, un aumento di tensione a freddo (che aumenta la tensione del pannello) potrebbe spingere la tensione del sistema oltre la soglia dell'Uc, causando un funzionamento inutile dell'SPD (cortocircuito) o un guasto prematuro. Un Uc più elevato garantisce che l'SPD "superi" queste normali fluttuazioni di tensione e si attivi solo durante un vero evento di sovratensione.

Guida tecnica del dispositivo di protezione dalle sovratensioni CC

Un dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) in corrente continua (DC) limita le sovratensioni transitorie e devia la corrente di sovratensione lontano dalle apparecchiature. Per il fotovoltaico, le questioni chiave riguardano il punto di installazione del dispositivo, se sia dimensionato per la tensione a circuito aperto massima del fotovoltaico alla temperatura minima prevista e come si coordini con l'inverter e gli altri dispositivi di protezione. Questa guida si concentra sul lato DC del fotovoltaico; i sistemi a batteria, EV e di telecomunicazione in DC richiedono verifiche applicative separate.

Cosa fa un SPD in DC?

Una sovratensione può essere indotta da fulmini nelle vicinanze o da manovre di commutazione. Un SPD collegato tra i conduttori interessati rimane non conduttivo in condizioni di tensione normale e conduce durante un transitorio, limitando la tensione vista dalle apparecchiature. È una parte di un sistema di protezione: l'equipotenzialità, la messa a terra, l'instradamento dei cavi e una protezione da sovracorrente adeguatamente dimensionata rimangono fondamentali. Un SPD non può garantire la sopravvivenza a un fulmine diretto né sostituire un fusibile o un interruttore automatico.

DC surge protective device selection for photovoltaic systems

Parametri nominali chiave da verificare sulla scheda tecnica

U_CPV / U_c: tensione massima di funzionamento continuo. In un campo fotovoltaico, confrontarla con la tensione massima a circuito aperto della stringa calcolata, includendo l'aumento dovuto alle basse temperature. Non basare la scelta sulla sola tensione nominale di esercizio.
U_p: livello di protezione dalla tensione alla condizione di prova dichiarata. Confrontarlo con la tenuta all'impulso dell'apparecchiatura e considerare la caduta di tensione dei cavi di installazione. Un valore più basso non è automaticamente migliore se la tensione nominale di funzionamento continuo non è idonea.
I_n e I_massimo: valori nominali di scarica secondo la forma d'onda di prova specificata 8/20 μs. Confrontare i prodotti solo quando la forma d'onda, la classe di prova e la base di riferimento sono identiche.
I_imp: corrente impulsiva nominale per un dispositivo di Tipo 1/Classe I, dichiarata con la relativa forma d'onda di prova. Non è intercambiabile con I_massimo.
Informazioni su cortocircuito e sezionatore: verificare la corrente di guasto FV nominale del produttore, la protezione di backup richiesta, lo schema di collegamento, l'indicatore di stato e le istruzioni per la sostituzione.

Standard FV e ambito di applicazione della presente guida

IEC 61643-31 specifica i requisiti di prova per gli SPD sul lato CC di generatori e inverter fotovoltaici con tensioni nominali fino a 1.500 V CC. Il suo ambito esclude i sistemi fotovoltaici che includono l'accumulo di energia. IEC 61643-32 fornisce una guida all'applicazione per la selezione, l'installazione e il coordinamento degli SPD fotovoltaici. Per una batteria o un'altra applicazione in bassa tensione CC, verificare lo standard di prodotto applicabile e l'esatta certificazione del dispositivo; una dichiarazione di sola idoneità fotovoltaica non costituisce prova di idoneità per tale circuito.

Tipo 1 o Tipo 2: come decidere

I dispositivi di Tipo 1/Classe I sono testati per impulsi di corrente da fulmine; i dispositivi di Tipo 2/Classe II sono testati per sovratensioni indotte e di manovra. La classe e il posizionamento richiesti dipendono dal sistema di protezione contro i fulmini dell'edificio, dalla distanza di separazione, dalle norme di installazione locali e dalla valutazione del rischio del progetto. Un impianto sul tetto non richiede automaticamente un Tipo 1, e un impianto a terra non rende automaticamente corretto un dispositivo o una posizione specifica. Utilizzare il progetto di protezione contro i fulmini e le istruzioni di coordinamento del produttore.

Dove installare la protezione in un sistema fotovoltaico

Considerare il lato dell'array o della string box, l'ingresso DC dell'inverter e il lato AC dell'inverter come punti di protezione separati. Il numero e la posizione degli SPD dipendono dalle lunghezze dei cavi, dalla disposizione della messa a terra e dai livelli di tenuta delle apparecchiature. Mantenere i collegamenti degli SPD brevi e instradare i conduttori secondo le istruzioni di installazione; cavi lunghi possono aumentare la tensione che raggiunge l'apparecchiatura. Consultare la nostra guida alla protezione degli inverter solari e panoramica sulla protezione fotovoltaica per un contesto progettuale più ampio.

È possibile utilizzare un SPD AC su un circuito DC?

Non dare per scontato che un SPD solo per CA sia adatto a una stringa CC fotovoltaica. La tensione continua, il comportamento di disconnessione, la corrente di guasto disponibile e la certificazione devono essere tutti conformi all'applicazione in CC. Leggi il nostro SPD CA su sistemi CC articolo per le modalità di guasto e i controlli di selezione.

Una lista di controllo pratica per la selezione degli SPD fotovoltaici

Calcolare la tensione a circuito aperto massima della stringa fotovoltaica alla temperatura di progetto più bassa del sito.
Confermare che l'SPD sia destinato e certificato per l'applicazione fotovoltaica in CC e che U_CPV copra la tensione calcolata.
Scegliere la classe di prova e le correnti di scarica in base al progetto di protezione contro i fulmini e alle norme di installazione locali.
Confrontare U_p con la capacità di tenuta dell'apparecchiatura protetta e tenere conto del cablaggio installato.
Verificare il sistema di messa a terra, la polarità e lo schema di collegamento del produttore.
Confermare la protezione di backup, i limiti di corrente di guasto, il sezionatore/indicazione di stato e i gradi di protezione dell'involucro ambientale.
Coordinare i dispositivi in molteplici punti di protezione utilizzando le istruzioni del produttore; non dedurre il coordinamento basandosi solo sui valori in kA.

Che dire di batterie, caricabatterie per veicoli elettrici e sistemi di telecomunicazione in CC?

Questi sistemi presentano intervalli di tensione, comportamento della sorgente e condizioni di corrente di guasto differenti. Non trasferire automaticamente una specifica di un SPD per fotovoltaico a un rack di batterie o a un bus CC di ricarica per veicoli elettrici. Ottenere l'applicazione dichiarata e lo standard di prova del dispositivo, verificare la tensione massima continua e la corrente di guasto, e seguire il progetto di protezione dell'integratore di sistema. Per il contesto, consultare il nostro Articolo sulla ricarica di veicoli elettrici e sull'accumulo di energia.

Prezzo e approvvigionamento

Un confronto affidabile dei prezzi richiede la stessa applicazione, tensione nominale, classe di prova, correnti di scarica, configurazione dei poli, custodia e documenti di certificazione. Le fasce di prezzo generiche online non stabiliscono se un dispositivo sia adatto a una particolare installazione. Richiedere al fornitore la scheda tecnica specifica del modello, la dichiarazione o il rapporto di prova, lo schema elettrico, i requisiti di protezione di backup e il preventivo.

Domande frequenti

Un SPD da 1.100 V DC è adatto per un impianto fotovoltaico da 1.000 V?

L'etichetta nominale del sistema da sola non è sufficiente. Calcolare la tensione massima a circuito aperto della stringa alla temperatura di progetto più bassa e confrontarla con la U indicata sull'SPD._CPV. Verificare inoltre lo schema di collegamento, le condizioni di corrente di guasto e le istruzioni del produttore. Non esiste un moltiplicatore universale 1,2× in grado di sostituire questo calcolo.

Una corrente nominale in kA più elevata significa sempre una protezione migliore?

No. Confrontare la stessa forma d'onda di prova e la stessa classe, quindi considerare il livello di protezione dalla tensione, la tensione nominale continua, il luogo di installazione e il coordinamento. Una singola specifica nominale più elevata non può compensare una tensione nominale inadeguata o un cablaggio errato.

Conclusione

Il modo più sicuro per scegliere un SPD DC è partire dal circuito reale e dall'apparecchiatura da proteggere, quindi verificare le specifiche del dispositivo, l'ambito di applicazione e le istruzioni di installazione. Per i progetti fotovoltaici, utilizzare la documentazione di prodotto IEC 61643-31 e la guida all'applicazione IEC 61643-32 insieme alle normative locali. Esplora Prodotti SPD DC Kuangya e richiedere la documentazione tecnica specifica del modello prima di definire un dispositivo.