Protezione contro gli archi elettrici in corrente continua (DC) per impianti fotovoltaici: 9 regole per prevenire i rischi di incendio solare

Sintesi rapida

Gli archi elettrici in corrente continua negli impianti fotovoltaici rappresentano uno dei rischi nascosti più pericolosi. Spesso hanno origine da connettori allentati, cavi danneggiati, crimpature difettose, invecchiamento dell'isolamento, umidità o installazioni non corrette. A differenza dei semplici guasti da sovracorrente, un arco in DC può continuare a bruciare poiché la corrente continua non attraversa naturalmente lo zero come la corrente alternata.

Una protezione efficace contro gli archi elettrici in DC negli impianti fotovoltaici non dovrebbe basarsi su un unico dispositivo. Una progettazione più sicura utilizza molteplici livelli di protezione: corretto instradamento dei cavi, connettori DC di alta qualità, fusibili gPV, dispositivi di protezione contro le sovratensioni DC, protezione nelle string box, funzioni AFCI, ispezioni termiche e protezione antincendio dei quadri elettrici.

Per gli appaltatori EPC, gli installatori di impianti solari, gli ingegneri elettrici e i team di O&M, l'obiettivo non è solo superare l'ispezione. Il vero scopo è ridurre i guasti agli inverter, evitare danni da incendio, migliorare il tempo di attività del sistema e semplificare la manutenzione.

Indice dei contenuti

1. Cos'è un arco elettrico in corrente continua (DC) in un impianto fotovoltaico?
2. Perché gli archi elettrici in DC sono pericolosi nei sistemi solari
3. Cause comuni di guasti da arco in corrente continua (DC) negli impianti fotovoltaici
4. Arco in serie vs arco in parallelo vs arco verso terra
5. Perché la protezione standard da sovracorrente non è sufficiente
6. 9 regole pratiche per la protezione contro i guasti da arco in corrente continua (DC) negli impianti fotovoltaici
7. Come i fusibili gPV contribuiscono a ridurre l'escalation dei guasti
8. Perché la protezione SPD in corrente continua (DC) rimane necessaria
9. Progettazione di quadri di parallelo (combiner box) per sistemi solari più sicuri
10. La protezione antincendio dell'armadio come ultimo livello di sicurezza
11. Lista di controllo per ispezioni per ingegneri e installatori
12. FAQ

1. Cos'è un guasto da arco elettrico in corrente continua (DC) in un impianto fotovoltaico?

Un guasto da arco elettrico DC in un impianto fotovoltaico è una scarica elettrica anomala che si verifica sul lato in corrente continua del sistema. Può verificarsi quando la corrente salta attraverso un'interruzione tra conduttori, contatti dei connettori, isolamento danneggiato o punti di cablaggio allentati.

In un impianto solare fotovoltaico, i guasti da arco DC sono particolarmente pericolosi perché l'array fotovoltaico continua a generare energia ogni volta che è disponibile la luce solare. Se la tensione del sistema è elevata, specialmente in progetti a 1000V DC o 1500V DC, l'arco può diventare abbastanza stabile da produrre alte temperature, carbonizzazione, fumo e, infine, incendi.

I moderni progetti solari utilizzano circuiti di stringa più lunghi, tensioni DC più elevate, quadri di campo (combiner box) più grandi e stazioni inverter più compatte. Questi design migliorano l'efficienza, ma aumentano anche l'importanza della protezione contro i guasti da arco elettrico DC negli impianti fotovoltaici.

La ricerca sui guasti da arco DC nei sistemi fotovoltaici ha ripetutamente identificato i guasti da arco non rilevati come un grave rischio di incendio per impianti fotovoltaici residenziali, commerciali e su scala industriale.

2. Perché i guasti da arco DC sono pericolosi nei sistemi solari

Un guasto da arco DC non è solo una piccola scintilla elettrica. Può trasformarsi in una scarica continua ad alta temperatura. Una volta innescato, può danneggiare l'isolamento, fondere le parti dei connettori, bruciare le guaine dei cavi e incendiare i materiali combustibili circostanti.

Il pericolo è maggiore negli impianti fotovoltaici poiché il lato in corrente continua (DC) è attivo durante le ore diurne. Anche se l'interruttore automatico in corrente alternata (AC) è spento, i moduli fotovoltaici possono comunque fornire tensione al circuito DC.

Ecco perché la protezione contro gli archi elettrici in DC negli impianti fotovoltaici deve essere considerata dalla progettazione all'installazione e alla manutenzione. Aspettare che appaia del fumo visibile è troppo tardi.

Una strategia pratica per la sicurezza solare dovrebbe rispondere a tre domande:

• Come possiamo ridurre la possibilità di archi elettrici?
• Come possiamo rilevare precocemente condizioni anomale?
• Come possiamo impedire che un piccolo guasto elettrico si trasformi in un incendio?

La sicurezza fotovoltaica non si ottiene con un singolo prodotto. Si ottiene attraverso una protezione coordinata.

3. Cause comuni di archi elettrici in DC negli impianti fotovoltaici

La maggior parte dei guasti da arco in corrente continua (DC) negli impianti fotovoltaici non è causata da un singolo guasto catastrofico. Solitamente derivano da piccoli problemi che si aggravano nel tempo.

Le cause più comuni includono:

• Connettori di tipo MC4 allentati
• Scarsa crimpatura dei connettori
• Incompatibilità tra connettori di marche diverse
• Danneggiamento dell'isolamento dei cavi DC
• Piegatura dei cavi oltre il raggio di curvatura consentito
• Invecchiamento dovuto ai raggi UV dei cavi installati all'esterno
• Infiltrazioni d'acqua all'interno dei quadri di parallelo (combiner box)
• Polvere, nebbia salina o corrosione
• Coppia di serraggio errata sui morsetti
• Gestione inadeguata dei cavi
• Danni da roditori
• Vibrazioni in impianti installati su tetto o a terra
• Surriscaldamento di portafusibili o morsetti
• Manutenzione ritardata dopo la segnalazione di allarmi

Nei grandi impianti fotovoltaici, il problema spesso non è che i tecnici non conoscano il rischio. Il problema è che migliaia di connettori, cavi, fusibili, morsetti e quadri di campo devono rimanere affidabili per molti anni in condizioni esterne.

Ecco perché la protezione contro gli archi elettrici in corrente continua (DC) nel fotovoltaico dovrebbe essere trattata come una questione di progettazione a livello di sistema, non solo come una questione di selezione del prodotto.

Arco in serie vs Arco in parallelo vs Arco verso terra

I guasti da arco negli impianti fotovoltaici sono comunemente suddivisi in tre tipologie: guasti da arco in serie, guasti da arco in parallelo e guasti da arco verso terra.

Guasto da arco in serie

Un arco in serie si verifica quando un percorso conduttivo è parzialmente interrotto. Ad esempio, un connettore potrebbe essere allentato, un cavo potrebbe essere danneggiato o un morsetto potrebbe presentare un cattivo contatto.

La corrente continua a fluire attraverso il circuito, ma attraversa un piccolo traferro o un punto ad alta resistenza. Ciò genera calore e archi elettrici.

Gli archi in serie sono difficili da rilevare poiché la corrente può rimanere entro il normale intervallo operativo. Un fusibile standard potrebbe non intervenire poiché non si verifica una sovracorrente significativa.

Guasto da arco in parallelo

Un arco in parallelo si verifica quando la corrente salta tra due conduttori a potenziale diverso. Ciò può accadere tra cavi CC positivi e negativi, tra stringhe o all'interno di isolamenti danneggiati.

Gli archi in parallelo possono produrre una corrente di guasto superiore rispetto agli archi in serie, specialmente quando più stringhe sono collegate in parallelo.

Guasto d'arco verso terra

Un arco verso terra si verifica quando un conduttore DC in tensione scarica verso una parte metallica messa a terra o verso l'involucro dell'apparecchiatura. Ciò può essere causato da cedimento dell'isolamento, danni meccanici, infiltrazioni d'acqua o un'installazione non corretta.

Ogni tipo di arco richiede metodi di rilevamento e protezione differenti. Ecco perché la protezione contro i guasti d'arco DC negli impianti fotovoltaici deve combinare qualità dell'installazione, monitoraggio, protezione tramite fusibili, protezione contro le sovratensioni e sicurezza a livello di involucro.

5. Perché la protezione standard contro le sovracorrenti non è sufficiente

Molti presumono che un fusibile o un interruttore magnetotermico possano risolvere qualsiasi guasto elettrico. Non è così.

I dispositivi di protezione contro le sovracorrenti sono progettati per interrompere correnti eccessive. Tuttavia, alcuni guasti d'arco DC potrebbero non generare una corrente sufficiente a far intervenire rapidamente un fusibile, specialmente nel caso di guasti d'arco in serie.

Ciò non significa che i fusibili siano inutili. Significa che il loro funzionamento deve essere compreso correttamente.

Un fusibile gPV è essenziale per proteggere le stringhe e i campi fotovoltaici contro la corrente inversa e determinate condizioni di guasto. La norma IEC 60269-6 fornisce requisiti supplementari per gli elementi fusibili utilizzati per la protezione di stringhe e campi fotovoltaici fino a 1500V DC.

Tuttavia, la protezione contro gli archi elettrici in corrente continua (DC) nel fotovoltaico richiede qualcosa di più della semplice protezione da sovracorrente. Necessita anche di rilevamento dell'arco, cablaggio corretto, protezione contro le sovratensioni, involucri sicuri e ispezioni regolari.

6. 9 Regole pratiche per la protezione contro gli archi elettrici in impianti fotovoltaici DC

Regola 1: Utilizzare un instradamento corretto dei cavi DC

Un instradamento inadeguato dei cavi è uno dei modi più semplici per creare rischi di guasto a lungo termine. I cavi DC non devono essere tesi, schiacciati, piegati bruscamente o esposti a sollecitazioni meccaniche non necessarie.

Un buon instradamento dei cavi dovrebbe:

• Evitare spigoli metallici taglienti
• Mantenere i cavi positivi e negativi organizzati
• Ridurre il movimento dei cavi causato da vento o vibrazioni
• Evitare punti di accumulo dell'acqua
• Mantenere il corretto raggio di curvatura
• Utilizzare fascette o supporti resistenti ai raggi UV
• Tenere i cavi lontani da superfici calde

Una disposizione ordinata dei cavi facilita l'ispezione e riduce i punti di tensione nascosti.

Regola 2: Evitare l'incompatibilità dei connettori

L'incompatibilità dei connettori è un rischio comune ma spesso ignorato. Anche se due connettori sembrano simili, potrebbero non avere lo stesso design dei contatti, tolleranza dei materiali, prestazioni di tenuta o certificazione.

Connettori non corrispondenti possono aumentare la resistenza di contatto. Una resistenza maggiore genera calore. Nel tempo, il calore può danneggiare le parti in plastica, allentare la pressione di contatto e aumentare il rischio di archi elettrici.

Per la protezione contro gli archi elettrici in corrente continua (DC) negli impianti fotovoltaici, gli installatori devono evitare di mescolare marche di connettori diverse, a meno che la compatibilità non sia chiaramente confermata dal produttore.

Regola 3: Coppia di serraggio dei morsetti

I morsetti allentati sono una delle principali cause di surriscaldamento. Anche i morsetti serrati eccessivamente possono danneggiare i conduttori o le apparecchiature.

Ogni morsetto nel quadro di parallelo (combiner box), portafusibile, interruttore magnetotermico DC, scaricatore di sovratensioni (SPD) e ingresso dell'inverter deve essere serrato secondo il valore di coppia specificato dal produttore.

Per i progetti EPC, il controllo della coppia di serraggio non deve essere considerato facoltativo. Deve far parte del registro di installazione.

Regola 4: Utilizzare fusibili gPV corretti

Le stringhe fotovoltaiche devono utilizzare fusibili progettati per circuiti in corrente continua (DC) fotovoltaici, non fusibili AC standard.

I fusibili gPV sono progettati per interrompere le correnti di guasto in corrente continua nelle applicazioni fotovoltaiche. Sono ampiamente utilizzati nei quadri di parallelo (combiner box), nella protezione degli ingressi degli inverter e nella protezione delle stringhe fotovoltaiche.

La norma IEC 60269-6 riguarda specificamente gli elementi fusibili per la protezione dei sistemi di energia solare fotovoltaica.

Per i progettisti, la scelta del fusibile deve considerare:

• Tensione nominale
• Corrente nominale
• Capacità di rottura
• Corrente della stringa fotovoltaica
• Numero di stringhe in parallelo
• Temperatura ambiente
• Compatibilità del portafusibili
• Requisiti di declassamento (derating)
• Coordinamento con i cavi e i dispositivi a monte

Un fusibile errato può causare scatti intempestivi o non proteggere correttamente il circuito.

Regola 5: Installare una protezione SPD in corrente continua (DC).

I fulmini e le sovratensioni di manovra possono danneggiare inverter, dispositivi di monitoraggio, quadri di parallelo e sistemi di isolamento. I danni da sovratensione non causano sempre un guasto immediato; a volte indeboliscono l'isolamento aumentando il rischio di guasti futuri.

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) in corrente continua sono pertanto una parte importante della protezione contro gli archi elettrici nei sistemi fotovoltaici.

La norma IEC 61643-31 si applica agli SPD destinati al lato DC degli impianti fotovoltaici fino a 1500V DC. Questi SPD sono progettati per limitare le tensioni di sovratensione e deviare le correnti di scarica.

La norma IEC 61643-32 descrive inoltre i principi di selezione, installazione e coordinamento per gli SPD utilizzati sul lato DC degli impianti fotovoltaici fino a 1500V DC.

Per una protezione ottimale, gli SPD DC vengono solitamente installati:

• All'interno dei quadri di parallelo fotovoltaici.
• Vicino agli ingressi CC dell'inverter
• Presso i quadri di distribuzione CC
• Nei sistemi esposti al rischio di fulmini
• Dove lunghe tratte di cavi CC aumentano l'esposizione alle sovratensioni

Regola 6: Migliorare la protezione della string box

La string box è uno dei punti più importanti per la protezione contro gli archi elettrici CC negli impianti fotovoltaici. Contiene stringhe multiple, fusibili, morsetti, moduli SPD, interruttori CC e ingressi per i cavi.

Se la string box è progettata male, all'interno dell'involucro possono verificarsi infiltrazioni d'acqua, accumulo di calore, allentamento dei cablaggi e guasti all'isolamento.

Una string box più sicura dovrebbe includere:

• Custodia con grado di protezione IP adeguato
• Pressacavi corretti
• Portafusibili per corrente continua (DC)
• Protezione SPD DC di tipo 2
• Chiara separazione del cablaggio positivo e negativo
• Distanze di isolamento superficiale e in aria corrette
• Buona dissipazione del calore
• Etichettatura visibile
• Layout di facile manutenzione
• Messa a terra affidabile

Il combiner box non deve essere considerato una semplice scatola di giunzione. È un centro di protezione.

Regola 7: Utilizzare AFCI o rilevamento d'arco dove richiesto

La tecnologia dell'interruttore di circuito per guasto d'arco (AFCI) è progettata per rilevare comportamenti di arco pericolosi e interrompere il circuito o spegnere il sistema.

In alcuni mercati, la protezione contro i guasti d'arco fotovoltaici è richiesta dalle normative elettriche per determinati sistemi FV. Ad esempio, i documenti relativi al NEC includono requisiti per la protezione del circuito di guasto d'arco CC fotovoltaico quando i circuiti CC operano a 80V CC o superiore tra i conduttori.

Per i progetti internazionali, gli ingegneri devono verificare le normative locali, le funzioni dell'inverter e le specifiche del progetto. I requisiti AFCI possono variare a seconda del paese, del tipo di sistema, del luogo di installazione e dell'autorità competente.

Regola 8: Aggiungere l'ispezione termica alle attività di O&M

L'ispezione termica è uno dei metodi più pratici per il rilevamento precoce dei rischi. Molti rischi di arco elettrico iniziano come riscaldamento anomalo.

I team di O&M dovrebbero ispezionare:

• Temperatura dei connettori
• Temperatura dei portafusibili
• Temperatura dei terminali SPD
• Terminali degli interruttori magnetotermici in corrente continua (DC)
• Pressacavi
• Terminali di ingresso CC dell'inverter
• Barre di distribuzione del quadro di parallelo (combiner box)
• Segni di scolorimento o fusione

Un piccolo punto caldo non deve essere ignorato. Può indicare un contatto allentato, sovraccarico, corrosione, crimpatura scadente o degrado dei componenti interni.

Regola 9: Aggiungere la protezione antincendio per quadri elettrici critici

Anche con una buona progettazione elettrica, nessun sistema può eliminare completamente il rischio. Per i quadri critici, la protezione antincendio può fungere da ultimo livello di sicurezza.

I dispositivi di estinzione automatica possono essere installati all'interno di quadri elettrici, scatole di giunzione, pannelli di distribuzione, armadi per telecomunicazioni e armadi ausiliari per l'accumulo di energia.

Per i progetti solari, la protezione antincendio a livello di quadro è particolarmente utile in:

• Stazioni di inverter
• Quadri di distribuzione CC
• Scatole di giunzione in ambienti ad alto rischio
• Quadri elettrici da esterno
• Impianti fotovoltaici remoti
• Progetti fotovoltaici industriali su tetto
• Armadi per alimentazione solare per telecomunicazioni
• Armadi per batterie e ausiliari in corrente continua (DC)

Lo scopo non è sostituire una buona protezione elettrica. Lo scopo è sopprimere un piccolo incendio interno prima che si propaghi alle apparecchiature vicine.

7. Come i fusibili gPV aiutano a ridurre l'escalation dei guasti

Un fusibile gPV è uno dei componenti di protezione più importanti nei circuiti solari in corrente continua (DC).

Nei sistemi fotovoltaici a stringhe multiple, la corrente inversa può fluire dalle stringhe sane verso una stringa guasta. Ciò può causare il surriscaldamento di cavi, connettori e moduli. Un fusibile gPV correttamente selezionato aiuta a interrompere questa corrente di guasto prima che il danno si propaghi.

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Per la protezione contro gli archi elettrici in corrente continua (DC) negli impianti fotovoltaici, il fusibile contribuisce in diversi modi:

• Limita l'escalation del guasto nei circuiti a stringhe parallele.
• Protegge i cavi da correnti eccessive.
• Riduce l'energia disponibile durante determinate condizioni di guasto.
• Isola le stringhe guaste per una manutenzione più sicura.
• Migliora il coordinamento della protezione del sistema.

Tuttavia, la qualità del fusibile è fondamentale. Un fusibile o un portafusibile di bassa qualità può surriscaldarsi durante il normale funzionamento. Un contatto scadente all'interno del portafusibile può diventare esso stesso un punto di rischio.

Per questo motivo, i progettisti dovrebbero considerare sia l'elemento fusibile che il portafusibile come un unico sistema di protezione.

Requisiti per fusibili fotovoltaici secondo la norma IEC 60269-6

8. Perché la protezione SPD in corrente continua è ancora necessaria

Alcuni installatori si chiedono se la protezione SPD in corrente continua sia ancora necessaria se l'inverter include già una protezione.

La risposta è sì, specialmente negli impianti fotovoltaici esposti.

Un campo fotovoltaico presenta spesso lunghi tratti di cavi esterni. Questi cavi possono captare l'energia di sovratensione indotta da fulmini nelle vicinanze. L'energia di sovratensione può propagarsi attraverso i cavi in corrente continua fino all'inverter, alle apparecchiature di monitoraggio e ai sistemi di comunicazione.

Un SPD in corrente continua aiuta a deviare la corrente di sovratensione e a limitare la sovratensione transitoria prima che danneggi le apparecchiature sensibili.

Per una strategia completa di protezione contro gli archi elettrici in corrente continua nel fotovoltaico, la protezione SPD è importante perché gli eventi di sovratensione possono indebolire l'isolamento, danneggiare i componenti elettronici e creare un degrado nascosto. Un sistema potrebbe continuare a funzionare dopo una sovratensione, ma la sua affidabilità a lungo termine potrebbe risultare ridotta.

Una buona progettazione di un SPD dovrebbe considerare:

• Tensione del sistema fotovoltaico
• Tensione massima di funzionamento continuo
• Requisiti di Tipo 1 o Tipo 2
• Corrente nominale di scarica
• Corrente massima di scarica
• Luogo di installazione
• Sistema di messa a terra
• Lunghezza del cavo
• Coordinamento tra SPD
• Requisito di segnalazione remota

Per progetti fotovoltaici su scala industriale e commerciale, gli SPD non dovrebbero essere selezionati solo in base al prezzo. Dovrebbero essere scelti in base alla tensione di sistema, al rischio di installazione e al coordinamento della protezione.

9. Progettazione della string box per sistemi solari più sicuri

Una string box può ridurre il rischio o crearlo. La differenza risiede nella qualità della progettazione.

Una buona string box fotovoltaica dovrebbe rendere il sistema più facile da ispezionare, più sicuro da manutenere e più affidabile durante eventi anomali.

I punti di progettazione importanti includono:

Componenti per corrente continua (DC)

Tutti i componenti all'interno del quadro di parallelo devono essere idonei per tensione DC e applicazioni fotovoltaiche. I dispositivi progettati per corrente alternata (AC) non devono essere utilizzati come sostituti.

Chiara separazione del cablaggio

I conduttori positivi e negativi devono essere disposti in modo chiaro. Una disposizione disordinata del cablaggio aumenta il rischio di sollecitazioni sull'isolamento, confusione durante la manutenzione e contatti accidentali.

Posizionamento corretto dell'SPD

L'SPD DC deve essere installato con un cablaggio breve e diretto. Cavi di collegamento lunghi riducono l'efficacia della protezione.

Selezione adeguata del portafusibili

Il portafusibili deve corrispondere alle dimensioni del fusibile, alla tensione, alla corrente e ai requisiti termici. Il surriscaldamento dei portafusibili è un problema comune nei quadri di parallelo di bassa qualità.

Grado di protezione IP

Le string box da esterno devono resistere all'acqua, alla polvere, all'esposizione ai raggi UV e agli sbalzi di temperatura. L'ingresso di acqua può causare cedimenti dell'isolamento e corrosione.

Visibilità per la manutenzione

Etichette, schemi elettrici, finestre di segnalazione e segnalazione remota possono aiutare le squadre di manutenzione a individuare rapidamente i componenti guasti.

Una string box non è solo un punto di connessione. È la prima stazione di protezione tra l'impianto fotovoltaico e l'inverter.

10. Protezione antincendio del quadro come ultimo livello di sicurezza

I dispositivi di protezione elettrica riducono la probabilità di guasto. La protezione antincendio ne riduce le conseguenze in caso di guasto.

Questa distinzione è importante.

Un fusibile non estingue un incendio.
Un SPD non estingue un incendio.
Un interruttore automatico non estingue un incendio.
Un AFCI non ripara l'isolamento danneggiato.

Per progetti fotovoltaici di alto valore, i progettisti dovrebbero pensare a livelli:

1. Prevenire i guasti attraverso una buona progettazione.
2. Limitare i danni elettrici tramite fusibili e SPD.
3. Rilevare archi anomali o condizioni termiche critiche.
4. Isolare il circuito guasto.
5. Sopprimere gli incendi all'interno di quadri elettrici critici.

La protezione antincendio dei quadri è particolarmente utile quando le apparecchiature elettriche sono installate in luoghi remoti o non presidiati. Se un guasto si verifica di notte, durante periodi di elevata irradiazione o in un impianto desertico remoto, l'intervento umano potrebbe subire ritardi.

Un dispositivo automatico di estinzione incendi per quadri può aiutare a sopprimere incendi in fase iniziale all'interno di spazi elettrici chiusi prima che il fuoco si propaghi all'intero quadro o alle apparecchiature vicine.

11. Lista di controllo per ispezioni destinata a ingegneri e installatori

Utilizzare questa lista di controllo durante l'installazione, la messa in servizio e la manutenzione regolare.

Ispezione di cavi e connettori

• Tutti i connettori provengono da marchi compatibili?
• I connettori sono completamente bloccati?
• I cavi sono protetti da spigoli vivi?
• I cavi sono supportati correttamente?
• Il raggio di curvatura è accettabile?
• Ci sono segni di invecchiamento dovuto ai raggi UV?
• Ci sono segni di danni causati da animali?
• I pressacavi sono sigillati correttamente?

Ispezione del quadro di parallelo (Combiner Box)

• L'involucro è sigillato correttamente?
• I portafusibili sono classificati per l'uso in corrente continua (DC) fotovoltaica?
• Lo scaricatore di sovratensione (SPD) DC è installato correttamente?
• Gli indicatori dello scaricatore (SPD) sono normali?
• I morsetti sono serrati alla coppia di serraggio corretta?
• Il cablaggio è ordinato e chiaramente separato?
• È presente scolorimento vicino ai morsetti?
• Il collegamento di messa a terra è affidabile?

Ispezione dei fusibili

• I fusibili gPV sono selezionati in base alla corrente di stringa?
• La tensione nominale è adatta al sistema?
• Il potere di interruzione è sufficiente?
• I portafusibili sono soggetti a surriscaldamento?
• I fusibili di ricambio hanno le stesse specifiche?
• È presente un registro di manutenzione?

Ispezione degli SPD

• L'SPD è adatto per una tensione di sistema di 1000V DC o 1500V DC?
• L'SPD è di Tipo 1 o Tipo 2 in base alle esigenze del progetto?
• Le lunghezze dei cavi sono brevi e dirette?
• È richiesta la segnalazione remota?
• L'indicatore di guasto dell'SPD ha cambiato colore?
• La resistenza di messa a terra è accettabile?

Ispezione della protezione antincendio

• Gli armadi critici sono dotati di protezione antincendio interna?
• Il dispositivo è installato nella posizione corretta?
• È presente una copertura del volume protetto sufficiente?
• Il metodo di attivazione è idoneo?
• Il dispositivo rientra nella vita utile prevista?
• L'ispezione è documentata?

12. Architettura di protezione raccomandata

Un solido design di protezione contro gli archi elettrici in corrente continua (PV DC) dovrebbe utilizzare un'architettura a livelli.

Questa architettura aiuta i tecnici a passare da una visione basata sul singolo dispositivo a una protezione a livello di sistema.

13. Guida alla selezione del prodotto

Per i team di approvvigionamento di progetti EPC e solari, la selezione del prodotto dovrebbe basarsi sul rischio del progetto, non solo sul prezzo unitario.

SPD DC

Scegliere un SPD CC in base a:

• Tensione di sistema 1000V CC o 1500V CC
• Requisiti di Tipo 1 o Tipo 2
• Valori In e Imax
• Tempo di risposta
• Design del modulo plug-in
• Contatto di segnalazione remota
• Conformità alla norma IEC 61643-31
• Luogo di installazione

Fusibile gPV

Scegliere un fusibile gPV in base a:

• Corrente nominale
• Tensione nominale
• Capacità di rottura
• Dimensioni del fusibile come 10×38, 14×51, 10×85, 14×85 o 22×125
• Corrente della stringa fotovoltaica
• Temperatura ambiente
• Compatibilità del portafusibili
• Conformità alla norma IEC 60269-6

Scatola combinatore

Scegliere un quadro di parallelo (combiner box) in base a:

• Numero di stringhe
• Tensione di sistema
• Configurazione di fusibili e SPD
• Grado di protezione IP
• Materiale dell'involucro
• Qualità del pressacavo
• Progettazione della messa a terra
• Accessibilità per la manutenzione

Dispositivo di estinzione incendi per armadi elettrici

Scegliere la protezione antincendio dell'armadio in base a:

• Volume dell'armadio
• Metodo di installazione
• Temperatura di attivazione
• Sicurezza dell'isolamento elettrico
• Requisiti di manutenzione
• Valore dell'apparecchiatura protetta
• Condizioni ambientali

14. FAQ

Cos'è la protezione contro gli archi elettrici in corrente continua (DC) per impianti fotovoltaici?

La protezione contro gli archi elettrici DC in ambito fotovoltaico consiste nel ridurre, rilevare, isolare e controllare gli archi elettrici sul lato DC di un impianto solare. Include buone pratiche di installazione, controllo dei connettori, gestione dei cavi DC, fusibili gPV, scaricatori di sovratensione (SPD) DC, funzioni AFCI, monitoraggio, ispezione e protezione antincendio dei quadri.

Un fusibile può interrompere qualsiasi arco elettrico in corrente continua?

No. Un fusibile aiuta a proteggere da guasti per sovracorrente e corrente inversa, ma alcuni archi elettrici in serie potrebbero non generare una corrente sufficiente a far intervenire il fusibile rapidamente. Ecco perché la protezione contro gli archi elettrici richiede più livelli di intervento.

Perché gli archi elettrici in corrente continua (DC) sono più pericolosi di quelli in corrente alternata (AC)?

La corrente continua non attraversa naturalmente lo zero come la corrente alternata. Ciò significa che un arco in DC può essere più difficile da estinguere una volta innescato, specialmente nei sistemi fotovoltaici ad alta tensione.

Dove dovrebbe essere installata la protezione SPD DC in un impianto solare?

La protezione SPD DC viene solitamente installata all'interno dei quadri di parallelo (combiner box), vicino agli ingressi DC dell'inverter e nei quadri di distribuzione DC. La posizione esatta dipende dalla lunghezza dei cavi, dall'esposizione ai fulmini, dalla tensione del sistema e dal coordinamento delle protezioni.

I fusibili gPV sono diversi dai fusibili normali?

Sì. I fusibili gPV sono progettati per circuiti fotovoltaici in corrente continua. Vengono utilizzati per proteggere le stringhe e i campi fotovoltaici da correnti inverse e da determinate condizioni di guasto. I fusibili AC ordinari non devono essere utilizzati come sostituti.

Perché i quadri di parallelo (combiner box) si surriscaldano?

I quadri di parallelo possono surriscaldarsi a causa di morsetti allentati, scarso contatto dei portafusibili, selezione errata dei fusibili, alta temperatura ambiente, infiltrazioni d'acqua, corrosione o scarsa ventilazione.

La protezione antincendio dell'armadio è necessaria per ogni impianto fotovoltaico?

Non sempre. Tuttavia, è altamente raccomandata per quadri elettrici critici, stazioni di inverter, impianti fotovoltaici remoti, progetti industriali su tetto, armadi di alimentazione per telecomunicazioni e locali tecnici di alto valore.

Qual è il modo migliore per prevenire gli archi elettrici in corrente continua (DC) negli impianti solari?

Il metodo migliore è la protezione stratificata. Utilizzare un corretto instradamento dei cavi, connettori compatibili, una coppia di serraggio adeguata, fusibili gPV, scaricatori di sovratensione (SPD) DC, AFCI o rilevamento dell'arco dove richiesto, ispezioni termiche e sistemi di estinzione incendi per gli armadi critici.

Conclusione

Gli archi elettrici DC nel fotovoltaico rappresentano rischi nascosti ma gravi nei sistemi a energia solare. Possono originarsi da piccoli problemi di installazione come connettori allentati, crimpature scadenti, isolamento danneggiato, infiltrazioni d'acqua o terminali surriscaldati.

Un progetto solare sicuro non dovrebbe dipendere da un singolo dispositivo. La vera protezione contro gli archi elettrici DC nel fotovoltaico richiede una catena di protezione completa: progettazione corretta, installazione di qualità, fusibili gPV, scaricatori di sovratensione DC, quadri di parallelo più sicuri, funzioni AFCI, ispezioni regolari e protezione antincendio automatica per gli armadi critici.

Per gli appaltatori EPC, gli installatori solari e gli ingegneri elettrici, il valore di questo approccio è evidente. Riduce il rischio di incendio, protegge gli inverter, migliora l'uptime del sistema, supporta una manutenzione più sicura e aiuta i progetti solari a operare in modo affidabile a lungo termine.

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