Che cos'è un dispositivo di protezione da sovratensione di tipo 2?

Introduzione

A Dispositivo di protezione contro le sovratensioni di tipo 2 (SPD di Tipo 2) costituisce la spina dorsale della protezione contro le sovratensioni all'interno dei moderni sistemi elettrici. Installato sul quadro di distribuzione principale o sul quadro di controllo, funge da secondo scudo in una strategia di difesa a più livelli, catturando le sovratensioni residue lasciate dagli SPD di tipo 1 a monte e sopprimendo i transitori generati all'interno della rete.

Questi dispositivi proteggono dalle correnti impulsive da 8/20 μs che si verificano a causa di sovratensioni indotte da fulmini, eventi di commutazione o disturbi della rete.

Per garantire una protezione affidabile e a lungo termine, gli ingegneri e gli acquirenti tecnici devono comprendere diversi aspetti chiave di un SPD di tipo 2:

• Definizione: Che cos'è?
• Come funziona: I suoi principi di funzionamento.
• Standard: Quali normative rispetta?
• Installazione e selezione: Le regole per sceglierlo e installarlo correttamente.

Definizione di dispositivo di protezione contro le sovratensioni di tipo 2

Secondo il Norma CEI/EN 61643-11, un **SPD di Tipo 2** è un dispositivo di Classe II. È progettato per luoghi che non sono soggetti a fulmini diretti. Tuttavia, questi luoghi sono ancora esposti al rischio di forti sovratensioni transitorie.

Caratteristiche principali:

• Testato con forme d'onda di corrente 8/20 μs.

• La corrente di scarica nominale tipica (In) è compresa tra 5 e 20 kA, con corrente di scarica massima (Imax) fino a 40-80 kA.

• Montato sul lato carico del quadro elettrico di servizio.

• Protegge sia dalle sovratensioni residue esterne che dalle sovratensioni di commutazione interne.

Nell'applicazione pratica, un SPD di Tipo 2 si trova dopo un dispositivo di Tipo 1 e prima di qualsiasi protezione del punto di utilizzo di Tipo 3 a valle, formando parte di un sistema di protezione da sovratensione multistadio.

Come fa a Dispositivo di protezione contro le sovratensioni di tipo 2 lavoro?

Un SPD di tipo 2 funziona secondo il principio di limitazione della tensione. Sotto tensione normale, rimane passivo. Quando una sovratensione transitoria supera la tensione operativa continua massima (Uc), i suoi componenti interni passano rapidamente allo stato conduttivo, deviando l'energia in eccesso a terra.

I componenti tipici includono:

• MOV (varistore a ossido di metallo): L'elemento di bloccaggio primario, assorbe l'energia di picco e riduce la tensione.

• Circuiti ibridi (MOV + GDT): Combina un'elevata capacità di picco con una migliore affidabilità a lungo termine.

• Sistema di disconnessione termica: Isola l'SPD a fine vita per mantenerne la sicurezza.

• Indicatore di stato: Finestra visiva o uscita di contatto per mostrare le condizioni operative.

Sequenza operativa:

1. Modalità normale: Alta resistenza, nessun impatto sul circuito.

2. Evento di sovratensione: La tensione sale al di sopra della soglia Uc.

3. Bloccaggio: L'SPD devia la corrente di picco verso terra, abbassando la tensione a un livello sicuro Up (livello di protezione della tensione).

4. Recupero: L'SPD ritorna allo stato di standby ad alta resistenza.

La funzione di un dispositivo di protezione da sovratensione di tipo 2

Il ruolo principale di un dispositivo di protezione da sovratensione di Tipo 2 è quello di limitare le sovratensioni transitorie a un livello che le apparecchiature a valle possano sopportare senza danni.

Funzioni chiave:

• Limitazione dei picchi residui — riduce la tensione dopo che un SPD di tipo 1 ha assorbito la maggior parte dell'energia.

• Soppressione dei picchi di commutazione — attenua i transitori derivanti dall'avvio del motore, dalla commutazione della pompa o da altre operazioni di carico induttivo.

• Protezione dell'attrezzatura — previene danni a componenti elettronici sensibili, PLC, sistemi di automazione e apparecchiature di controllo.

• Affidabilità del sistema — riduce i tempi di inattività dovuti a guasti dovuti a sovratensioni.

• Parte di una cascata — si trova tra la protezione dell'ingresso del servizio (Tipo 1) e i dispositivi del punto di utilizzo (Tipo 3).

Applicazioni dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni di tipo 2

Gli SPD di tipo 2 sono installati in:

• Impianti industriali con sistemi di protezione contro i fulmini.

• Edifici commerciali per proteggere HVAC, ascensori, illuminazione e sistemi IT.

• Armadi elettrici per macchine per l'automazione industriale.

• I sistemi di energia rinnovabile, come gli inverter solari fotovoltaici e i controlli delle turbine eoliche, richiedono robustezza protezione contro le sovratensioni (vedi ns Guida alla selezione dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni solari E Protezione contro le sovratensioni per sistemi solari fotovoltaici).

• Ospedali e data center in cui il tempo di attività è fondamentale.

• Quadri principali residenziali per la protezione di tutta la casa.

Dispositivi di protezione da sovratensione di Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni hanno tre tipi principali. Ogni tipo ha un lavoro diverso nell'impianto elettrico. Puoi leggere di più nella nostra guida dettagliata qui: Differenza tra dispositivi di protezione da sovratensione di Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3.

Riepilogo:

• SPD di tipo 1 arresta la maggior parte dell'ondata di alta energia causata dai fulmini.

• SPD di tipo 2 è la linea di difesa centrale. Riduce la sovratensione rimanente e controlla le sovratensioni di commutazione.

• SPD di tipo 3 è l'ultimo passo. Protegge i componenti elettronici sensibili da sovratensioni piccole e veloci.

Come scegliere il giusto dispositivo di protezione contro le sovratensioni?

Quando si sceglie il miglior dispositivo di protezione da sovratensione di Tipo 2, la scelta dovrebbe essere basata sulla compatibilità del sistema, sul livello di rischio di sovratensione e sulla sensibilità dell'apparecchiatura.

1. Abbinare la tensione del sistema e la disposizione della messa a terra
Sistemi diversi — TT, TN-S, TN-C, IT — richiedono diverse configurazioni SPD:

• 4P (protezione onnipolare) per sistemi TN.

• 3+1 configurazione (protezione L-N più modulo N-PE) per sistemi TT per gestire eventi di sovratensione N-PE.

2. Determinare Uc (tensione operativa continua massima)
Uc dovrebbe essere leggermente superiore alla tensione nominale del sistema per evitare attivazioni non necessarie, ma sufficientemente basso per una protezione efficace.

3. Controllare la capacità della corrente di scarica

• Corrente di scarica nominale (In): 5–20 kA.

• Corrente di scarica massima (Imax): 20–80 kA a seconda del livello di rischio.

4. Livello di protezione della tensione (Su)
Lower Up significa protezione migliore: puntare a ≤ 2,5 kV per le apparecchiature generiche, ≤ 1,5 kV per i dispositivi elettronici sensibili.

5. Resistenza alle sovratensioni temporanee (TOV).
Assicurarsi che l'SPD possa sopravvivere a condizioni di sovratensione temporanea dovute a guasti o eventi di commutazione.

6. Funzionalità aggiuntive

• Moduli collegabili per una manutenzione rapida.

• Contatti di allarme remoto per il monitoraggio.

• Disconnessione termica e indicatori visivi.

Come installare un dispositivo di protezione da sovratensione di tipo 2

Migliori pratiche di installazione derivanti dall'esperienza ingegneristica sul campo:

1. Posizione — Montare il più vicino possibile alle sbarre del quadro di distribuzione principale o all'apparecchiatura che si desidera proteggere.

2. Connessione parallela — Gli SPD di tipo 2 sono generalmente collegati in parallelo all'alimentazione.

3. Lunghezza del cavo — Mantenere la lunghezza complessiva dei conduttori di fase, neutro e terra al di sotto di 0,5 m per evitare di aumentare la tensione di protezione.

4. Sezione del conduttore — Almeno 6 mm² di rame per il Tipo 2; dimensioni più grandi per dispositivi di maggiore capacità.

5. Messa a terra — Collegarsi direttamente alla barra equipotenziale principale con il percorso più breve.

6. Protezione da sovracorrente — Utilizzare fusibili o interruttori automatici dimensionati in base alla massima tenuta al cortocircuito dell'SPD.

7. Coordinamento nei sistemi in cascata — Se installato a valle di un SPD di tipo 1, mantenere una distanza di separazione (>10 m) o installare un induttore di disaccoppiamento per garantire una corretta condivisione dell'energia.

8. Cablaggio specifico del sistema — Per i sistemi TT, includere un modulo di protezione N-PE per gestire le sovratensioni neutro-terra.

Il rispetto di queste linee guida garantisce che l'SPD funzioni secondo le specifiche e sia conforme agli standard elettrici.

Conclusione

A Dispositivo di protezione contro le sovratensioni di tipo 2 è un elemento vitale nella protezione elettrica a più livelli. Protegge dalle sovratensioni residue causate da fulmini e da eventi di commutazione interna, garantendo la longevità dell'apparecchiatura e la stabilità operativa.

Comprendendone il principio di funzionamento, le regole di installazione e i parametri di selezione, ingegneri e responsabili degli acquisti possono specificare dispositivi che soddisfano i requisiti di sistema, sono conformi alla norma IEC/EN 61643-11 e forniscono una protezione affidabile per gli anni a venire.

Se installato correttamente, un SPD di tipo 2 non è solo un componente: è una polizza assicurativa per il tuo sistema elettrico. Scopri di più su applicazioni SPD solari e come scegliere quello giusto.