Come scegliere correttamente un dispositivo di protezione da sovratensione (SPD).

In quante categorie si possono suddividere i dispositivi di protezione contro le sovratensioni?

Tipo 1 (Tipo a commutazione di tensione)

• Funzione:
  Utilizzato principalmente per scaricare correnti elevate (forma d'onda 10/350 μs) derivanti da fulmini diretti o indotti.
  Generalmente applicato all'ingresso principale della rete di distribuzione elettrica degli edifici (zona di transizione da LPZ0 a LPZ1).
• Principio di funzionamento:

Impedenza elevata in condizioni normali: 

In assenza di picchi di corrente, l'SPD rimane in uno stato di alta impedenza, senza influenzare il circuito.
Bassa impedenza all'attivazione:

Quando la sovratensione supera la soglia (ad esempio, 4 kV), il tubo a scarica di gas interno (GDT) o lo spinterometro si guastano, formando un percorso a bassa impedenza che scarica istantaneamente correnti di decine di kA.
Estinzione dell'arco successiva: Una volta dissipata la sovratensione, il GDT ritorna a uno stato di alta impedenza grazie al suo meccanismo di autoriparazione.

• Componenti principali:

Tubo di scarico del gas (GDT):Conduce la corrente elettrica tramite ionizzazione di un gas inerte.
Scintilla di accensione:Si scarica attraverso la rottura dell'aria, con elevata capacità di gestione della corrente (può superare i 100 kA).

Tipo 2 (Tipo limitatore di tensione)

• Funzione:

Protegge dai fulmini indotti e dalle sovratensioni di commutazione (forma d'onda 8/20 μs).

Utilizzato nei quadri di distribuzione.

• Principio di funzionamento:

Caratteristica di impedenza non lineare: 

Quando la sovratensione aumenta, l'impedenza del varistore interno (MOV) diminuisce bruscamente, mantenendo la tensione a un livello di sicurezza (ad esempio, Up ≤ 1,5 kV).

Scarica continua: 

Il MOV può scaricare ripetutamente correnti moderate (20–40 kA), ma correnti elevate possono degradarne le prestazioni.

• Componente principale:

Varistore a ossido di metallo (MOV):Composto da particelle di ossido di zinco (ZnO), è un dispositivo semiconduttore sensibile alla tensione.

Tipo 3 (Protezione combinata o fine)

• Funzione

Risposta rapida:Utilizza diodi TVS o combinazioni MOV+TVS con un tempo di risposta ≤1ns.

Tensione di bloccaggio ultra-bassa (ad esempio, Up ≤ 0,8 kV), che garantisce la sicurezza delle apparecchiature sensibili.

Componente principale:

Diodo di soppressione della tensione transitoria (TVS):Sfrutta l'effetto valanga della giunzione PN per una risposta estremamente rapida, ma ha una capacità di gestione della corrente limitata (

Scegliere il dispositivo di protezione dalle sovratensioni (SPD) giusto è fondamentale. Come selezionarne uno in base alle diverse situazioni?

1.Definire i requisiti di protezione

1.1 Identificare le fonti di picco

Fulmine diretto (ad esempio, un edificio che colpisce):  Richiede SPD di tipo 1 (forma d'onda 10/350μs).

Sovratensioni indotte da fulmini o manovre di commutazione (ad esempio, fluttuazioni della rete, avvio/arresto delle apparecchiature): Richiede un SPD di tipo 2 o di tipo 3 (forma d'onda 8/20 μs).

1.2 Determinazione delle zone di protezione (LPZ)

Zona LPZ0 → LPZ1 (ad esempio, presa di corrente principale):

 Sindrome di Spearing e Prolasso della Particolarità (SPD) di tipo 1 o ibrido tipo 1+2.

Zona LPZ1 → LPZ2 (ad esempio, quadro di distribuzione a piano):

SPD di tipo 2.

Zona LPZ2 → LPZ3 (ad esempio, front-end dell'apparecchiatura):

SPD di tipo 3 o di precisione.

2.Selezione dei parametri chiave

2.1Tensione massima di funzionamento continuo (Uc)

2.1.1 Deve essere superiore alla tensione nominale del sistema (ad esempio, per un sistema a 385 V, selezionare Uc ≥ 385 V).

2.2.2 Tenere conto delle fluttuazioni della griglia (±10~20%).

2.2Livello di protezione dalla tensione (su)

2.2.1 La configurazione Lower Up offre una protezione migliore, ma deve corrispondere alla tensione di tenuta dell'apparecchiatura protetta.

2.2.2 Regola generale: Up ≤ 80% della tensione di tenuta dell'apparecchiatura (ad esempio, se l'apparecchiatura può sopportare 2,5 kV, scegliere Up ≤ 2,0 kV).

2.3 Capacità di gestione della corrente (In / Imax)

• Tipo 1: In ≥ 12,5 kA (forma d'onda 10/350 μs).
• Tipo 2: Quadro di distribuzione principale: Imax ≥ 40 kA (8/20 μs).

Pannello di sottodistribuzione: Imax ≥ 20 kA (8/20 μs).

• Tipo 3: In ≥ 5kA (onda combinata).

2.4 Tempo di risposta

SPD standard: ≤25ns.

Per apparecchiature di precisione, scegli opzioni più veloci (ad esempio, diodi TVS, ≤1ns).

3.Selezione in base allo scenario applicativo

3.1Sistemi di alimentazione

3.1.1 Quadro di distribuzione principale: SPD ibrido di tipo 1+2 (ad es. Imax = 100 kA, Up ≤ 2,5 kV).

3.1.2 Quadro di sottodistribuzione: SPD di tipo 2 (ad esempio, Imax = 40 kA, Up ≤ 1,8 kV).

3.1.3 Estremità dell'apparecchiatura: SPD di tipo 3 o con zoccolo (ad es. Up ≤ 1,2 kV).

3.2 Linee di segnalazione/comunicazione

3.2.1 Utilizzare SPD di segnale dedicati, compatibili con i tipi di interfaccia (ad esempio, RJ45, RS485).

Presta attenzione alla velocità di trasmissione e alla perdita di inserzione (se utilizzi una rete Gigabit, scegli un modello compatibile con le alte frequenze).

3.3 sistemi fotovoltaici/CC

Selezionare SPD CC con Uc ≥ 1,2 × tensione massima del sistema.