Come i dispositivi di protezione dalle sovratensioni proteggono gli impianti fotovoltaici

Negli impianti fotovoltaici gli SPD devono soddisfare requisiti specifici per garantire il funzionamento continuo e la produzione di energia.

Quando si progetta un impianto fotovoltaico è importante considerare l'installazione di dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD). Sovratensioni e disturbi della rete possono portare a tempi di fermo, riducendo le prestazioni dell'impianto. Pertanto, qualsiasi condizione che influenzi la generazione e la distribuzione dell’energia dovrebbe essere presa in considerazione durante la progettazione dell’impianto elettrico.

Perché gli SPD sono una priorità assoluta negli impianti fotovoltaici?

All'esterno sono installati pannelli solari per convertire l'energia solare in elettricità. Questa posizione all'aperto li rende direttamente esposti a condizioni difficili come pioggia, vento e polvere. Tra le condizioni atmosferiche i fulmini richiedono un'attenzione particolare in quanto possono compromettere gravemente la sicurezza e le prestazioni di un impianto fotovoltaico. Hanno origine in un cumulonembo e terminano al suolo. Quando il fulmine colpisce il suolo, scarica energia, influenzando il campo elettrico al suolo. Perdell’impianto solare fotovoltaico ciò comporta due rischi:

Un impatto diretto che può distruggere fisicamente l'impianto solare su un tetto

Sovratensioni transitorie che attraversano i cavi mediante accoppiamento magnetico, che possono causare danni a componenti sensibili come i circuiti stampati (PCB).

Per quanto riguarda l'impatto diretto, gli ‘External Lightning Protects’ (ELP) forniscono la protezione richiesta secondo la norma IEC 62305, che descrive come valutare se la propria posizione necessita di tale protezione e quale dovrebbe essere l'opzione preferita (gabbie a rete, terminale aereo, ecc.). Il concetto è semplice: assicurati che il fulmine colpisca un'asta metallica installata nel punto più alto del tuo impianto e dissipi l'energia direttamente a terra attraverso una calata in rame.

Quando si tratta di sovratensioni transitorie, tuttavia, sono necessari gli SPD. Sono installati in parallelo nei quadri di protezione dei circuiti per deviare l'energia verso terra e limitare la sovratensione fino ad un valore accettabile per l'apparecchiatura finale.

Non appena viene installato l'ELP in un impianto fotovoltaico, è obbligatorio installare anche un SPD. Se l'impianto fotovoltaico non è dotato di ELP, è vivamente consigliata l'installazione di un SPD per limitare le perturbazioni della rete (sovratensioni transitorie).

Come funziona un SPD per proteggere il lato DC degli impianti solari?

Per garantire che l'energia fluisca prima a terra per limitare le sovratensioni, il componente più importante è il varistore a ossido di metallo (MOV, ‘Varistor’ sta per VARI-able resi-STOR). Questo componente ha proprietà tali che in condizioni normali (assenza di sovratensioni) la resistenza è sufficientemente elevata da non consentire il passaggio di correnti nominali. A partire da un certo livello di sovratensione, la resistenza diminuirà rapidamente, aprendo la strada verso terra e tornando una volta alla condizione normalel'energia è stata dissipata. Questo processo consente di limitare il livello di sovratensione che raggiunge tutte le apparecchiature collegate a valle.

SPD di tipo 1+2 rispetto a SPD di tipo 2 standard, qual è quello giusto?

Sono disponibili diversi tipi di SPD che variano in termini di resistenza: Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 1+2. Un SPD di Tipo 1 può far fronte a un colpo diretto che provoca un aumento di energia, mentre un SPD di Tipo 2 limita le tensioni provenienti da varie fonti. Entrambe le caratteristiche possono essere combinate in un “Tipo 1+2” per una protezione completa.

Negli impianti fotovoltaici la sfida è scegliere la protezione da sovratensione adeguata per resistere alle correnti di pura energia con forma d'onda 10/350 µs (quasi 10 volte più potenti della forma d'onda di tipo 2 8/20 µs) tenendo conto allo stesso tempo dello spazio. In un inverter o in una scatola di giunzione lo spazio ha sempre la massima priorità. La serie BRPV di Britec fornisce protezione da sovratensione CC sia di Tipo 1+2 che di Tipo 2 in grado di proteggere da sovratensioni dovute a fulmini o sovracorrenti di rete.