Guida completa ai dispositivi di protezione dalle sovratensioni (SPD) per impianti fotovoltaici e sistemi di protezione dalle sovratensioni solari.

Spesso mi sento stressato quando vedo progetti solari danneggiati da improvvise sovratensioni, quindi mi affido a un Dispositivo di protezione dalle sovratensioni per mantenere stabile ogni sistema.

UN Dispositivo di protezione dalle sovratensioni Protegge gli impianti fotovoltaici deviando i pericolosi picchi di tensione lontano da pannelli, inverter e circuiti elettrici. Riduce i tempi di inattività, previene i guasti alle apparecchiature e garantisce la sicurezza a lungo termine sia per la parte in corrente alternata (AC) che per quella in corrente continua (DC) di un impianto solare.

In questa guida, ti illustrerò ogni aspetto della protezione contro le sovratensioni negli impianti fotovoltaici, in modo che tu possa prendere decisioni tecniche consapevoli per qualsiasi progetto fotovoltaico.

Cos'è un SPD e perché è necessario negli impianti fotovoltaici?

Prima vedevo impianti fotovoltaici fallire a causa di sovratensioni impreviste, quindi ora non progetto mai un progetto senza la giusta Dispositivo di protezione dalle sovratensioni in posizione.

Un SPD solare protegge gli impianti fotovoltaici assorbendo o deviando le sovratensioni da fulmine, i transitori di commutazione e i disturbi della rete elettrica prima che raggiungano i componenti sensibili. Contribuisce a prevenire danni all'inverter, riduce i costi di manutenzione e garantisce un funzionamento stabile dell'impianto.

Gli impianti fotovoltaici operano all'aperto e sono quindi costantemente esposti a rischi elettrici derivanti da fulmini, guasti alla rete e sbalzi di tensione. Poiché pannelli e inverter sono basati su semiconduttori, sono molto sensibili anche a piccole sovratensioni. Nella mia esperienza con diverse fabbriche e società EPC, ho constatato che i guasti precoci sono quasi sempre causati da sovratensioni piuttosto che da normale usura. Per questo motivo, considero la protezione dalle sovratensioni un requisito di progettazione fondamentale, non un accessorio opzionale.

Definizione di SPD nei sistemi elettrici e solari

Un SPD è un dispositivo che reindirizza le sovratensioni transitorie al sistema di messa a terra. Negli impianti fotovoltaici, protegge le stringhe in corrente continua, gli inverter, le scatole di giunzione, la distribuzione in corrente alternata e le linee di comunicazione.

Cause comuni di picchi di consumo negli impianti fotovoltaici

I sistemi fotovoltaici devono affrontare picchi di consumo dovuti a:
• fulmine (diretto o indotto)
• operazioni di commutazione
• disturbi alla rete elettrica
• lunghi tratti di cavo che amplificano le tensioni transitorie

Perché la protezione dalle sovratensioni è fondamentale per i pannelli solari e gli inverter

I pannelli e gli inverter si danneggiano facilmente a causa dei picchi di corrente transitori. Quando visito gli stabilimenti, la maggior parte degli inverter danneggiati presenta evidenti segni di sovratensione sullo stadio di ingresso. L'utilizzo di SPD (dispositivi di protezione da sovratensione) adeguati riduce drasticamente questo rischio.

Come funziona la tecnologia MOV all'interno dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni

Ricordo la prima volta che ho aperto un SPD guasto; il blocco MOV raccontava tutta la storia di come il sistema avesse subito un'enorme impennata.

La tecnologia MOV consente un Dispositivo di protezione dalle sovratensioni Il dispositivo blocca le alte tensioni passando da un'alta resistenza a una bassa resistenza in pochi microsecondi. Assorbe l'energia in eccesso e la disperde in sicurezza a terra prima che l'apparecchiatura venga danneggiata.

Il MOV è il cuore della maggior parte dei progetti SPD industriali. Spiego spesso ai team di approvvigionamento che la qualità del MOV determina la stabilità a lungo termine. Un MOV debole significa degrado precoce e livelli di protezione imprevedibili. Ecco perché le fabbriche che richiedono un'affidabilità Protezione contro le sovratensioni per le fabbriche Prima di approvare un fornitore, testare sempre il comportamento del MOV sotto cicli di stress ripetuti.

Cos'è un MOV e come funziona?

Un MOV (varistore a ossido di metallo) si comporta come una resistenza dipendente dalla tensione. Quando la tensione è normale, blocca la corrente. Quando la tensione supera la sua soglia, conduce istantaneamente la sovratensione a massa.

Comportamento del MOV durante i picchi di tensione

Durante un picco, la resistenza del MOV diminuisce bruscamente, creando un percorso sicuro per la corrente di picco. Dopo la limitazione, ritorna ad un valore di resistenza elevato.

Modalità di guasto e considerazioni sulla sicurezza dei MOV

Le modalità di guasto più comuni dei MOV includono surriscaldamento, usura e instabilità termica. Per questo motivo, consiglio sempre moduli di disconnessione termica per i dispositivi di protezione solare fotovoltaici.

Tipologie di dispositivi di protezione contro le sovratensioni utilizzati negli impianti solari

Dopo anni di esperienza nella gestione di audit di fabbrica e progetti solari, ho imparato che la scelta del tipo corretto di SPD (dispositivo di protezione dai fulmini) è fondamentale per la sopravvivenza di un impianto fotovoltaico durante la stagione dei fulmini.

Tipo 1, Tipo 2I dispositivi SPD di tipo 1 e di tipo 3 offrono diversi livelli di protezione contro i fulmini e le sovratensioni di commutazione. Il tipo 1 gestisce i fulmini diretti, il tipo 2 gestisce le sovratensioni e il tipo 3 protegge i dispositivi finali e i componenti elettronici sensibili.

Molti team addetti agli acquisti si concentrano sulle differenze di prezzo tra i vari tipi di SPD, ma io spiego sempre che ogni tipo svolge un ruolo diverso. Il sistema funziona al meglio quando i dispositivi sono coordinati a formare una catena di protezione completa. Le aziende EPC (Engineering, Procurement and Construction) del settore solare che tralasciano un tipo di SPD spesso si trovano a dover affrontare ripetuti guasti agli inverter durante i temporali. Di seguito un breve confronto:

Tabella 1 – Tipi di SPD e loro funzioni

Dispositivo di protezione contro i fulmini di tipo 1 (SPD).

Utilizzati agli ingressi di servizio per scaricare le forti correnti dei fulmini.

Dispositivo di protezione da sovratensione di tipo 2 (SPD).

Installati in prossimità degli inverter per proteggere dalle sovratensioni di commutazione e da quelle indotte.

Dispositivo di protezione dei terminali di tipo 3 (SPD).

Utilizzato all'interno di circuiti di controllo sensibili.

Scegliere il dispositivo SPD più adatto per le applicazioni fotovoltaiche.

Scelgo sempre il tipo di SPD in base all'intensità del fulmine, alla tensione di installazione, alla sensibilità dell'apparecchiatura e alle condizioni di messa a terra.

Guida all'installazione del dispositivo di protezione da sovratensione (SPD) per pannelli fotovoltaici e inverter

Ho visto molti progetti fallire semplicemente perché l'SPD era installato nel posto sbagliato, anche se il dispositivo in sé era di alta qualità.

I dispositivi di protezione da sovratensione (SPD) devono essere installati in prossimità delle apparecchiature protette, con cavi corti, polarità corretta, messa a terra adeguata e il tipo di SPD appropriato sia sul lato CA che sul lato CC dell'impianto fotovoltaico.

Una corretta installazione è più importante della marca. Anche il miglior SPD industriale diventa inefficace se il cavo è troppo lungo. Spesso mostro ai tecnici come un cavo di 20 cm in più possa raddoppiare la tensione residua, con il rischio di danneggiare irreparabilmente la scheda di ingresso dell'inverter.

Dove installare un SPD in un impianto fotovoltaico

I dispositivi SPD devono essere posizionati a Scatole di combinazione CC, ingressi CC dell'inverter, uscite CA dell'inverter e distribuzione CA principale.

Procedure di installazione dell'SPD lato CC

• collega a ciascun input di stringa
• assicurarsi che la polarità corrisponda
• mantenere la lunghezza del cavo inferiore a 0,5 m

Fasi di installazione del dispositivo SPD lato CA

• installare vicino ai terminali di uscita dell'inverter
• collegare alla messa a terra PE
• Seguire le regole di cablaggio del sistema TN/TT

Errori comuni di installazione da evitare

Gli errori più comuni includono cavi troppo lunghi, mancanza di messa a terra, tipo di SPD errato e tensione nominale non corretta.

Requisiti di protezione contro le sovratensioni in corrente continua e alternata per gli impianti solari

Mi capita spesso di controllare impianti fotovoltaici in cui il valore SPD non corrisponde alla tensione a circuito aperto dell'array, creando un rischio nascosto per l'intero sistema.

I dispositivi di protezione individuale (SPD) per impianti fotovoltaici devono essere compatibili con la tensione nominale in corrente continua, la tensione nominale della rete in corrente alternata, il sistema di messa a terra, le norme di coordinamento e la categoria di installazione, al fine di garantire una protezione stabile dell'intero impianto fotovoltaico.

Di seguito è riportata la tabella comparativa delle valutazioni, che molti team addetti agli acquisti trovano utile:

Tabella 2 – Requisiti di classificazione SPD per impianti fotovoltaici

Valori nominali di tensione e corrente per SPD fotovoltaici

Assicurarsi sempre che la Ucpv dell'SPD corrisponda alla Voc massima dell'array a basse temperature.

Requisiti di messa a terra

Una buona messa a terra riduce drasticamente l'energia delle sovratensioni. Controllo sempre la resistenza di terra prima di installare un SPD.

Coordinamento SPD tra lato CA e lato CC

Per un coordinamento efficace, utilizzare il tipo 1 sul quadro elettrico principale e il tipo 2 in prossimità dell'inverter.

SPD vs Surge Arrestor: Differenze chiave per la protezione dei pannelli fotovoltaici

Molti acquirenti mi chiedono se sia meglio utilizzare un SPD o uno scaricatore di sovratensione, e la mia risposta è sempre la stessa: svolgono funzioni diverse.

Un limitatore di sovratensione gestisce i forti eventi di fulmine esterni, mentre un SPD protegge le apparecchiature sia dalle sovratensioni esterne che interne. La maggior parte degli impianti fotovoltaici trae vantaggio dall'utilizzo di entrambi.

Tabella 3 – SPD vs Surge Arrester

Come funzionano i limitatori di sovratensione rispetto agli SPD

I limitatori di sovratensione scaricano una grande quantità di energia del fulmine, ma reagiscono più lentamente dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni (SPD).

Quale è il migliore per la protezione dai fulmini dei pannelli fotovoltaici?

I dispositivi di protezione da sovratensione (SPD) proteggono meglio i componenti elettronici sensibili, mentre i limitatori di sovratensione proteggono la struttura dell'edificio.

Quando utilizzare entrambi in un impianto solare

Li utilizzo sempre entrambi per i progetti fotovoltaici su larga scala o ad alto rischio.

Conclusione

Utilizzare un prodotto di alta qualità Dispositivo di protezione dalle sovratensioni per garantire che ogni impianto fotovoltaico sia sicuro, stabile e pronto per un funzionamento a lungo termine.

Domande frequenti su SPD, MOV e protezione contro i fulmini per gli impianti solari

Posso utilizzare due SPD in serie?

Sì, a condizione che vengano rispettate le regole di coordinamento.

I pannelli solari necessitano di un dispositivo di protezione da sovratensione (SPD) in corrente alternata (AC) o in corrente continua (DC)?

Sia il lato CA che quello CC necessitano di protezione.

Quanto dura un disturbo della processazione dell'elaborazione sensoriale (SPD)?

In genere da 5 a 10 anni, a seconda dell'esposizione alle sovratensioni.

Cosa succede quando un SPD si guasta?

Si disconnette internamente per evitare il rischio di incendio.