Gli sbalzi di tensione sono una delle cause più comuni di guasto delle apparecchiature elettriche. Sebbene alcuni fulmini siano responsabili di alcune sovratensioni, la maggior parte è causata da operazioni di commutazione, motori o disturbi all'interno della rete stessa. È qui che entra in gioco un dispositivo di protezione da sovratensione di tipo 2.
Gli SPD (Surge Protective Devices) di Tipo 2 sono installati nel quadro di distribuzione principale o a monte dei sistemi UPS. Il loro compito è quello di limitare le sovratensioni transitorie e deviare in modo sicuro le sovracorrenti verso terra, mantenendo i dispositivi sensibili al sicuro.
In questa guida, analizzeremo passo dopo passo come installare un dispositivo di protezione da sovratensione di tipo 2. Imparerai gli strumenti di cui hai bisogno, i controlli di sicurezza, gli schemi elettrici e i metodi di test. Andremo più in profondità rispetto alla maggior parte dei blog per principianti, facendo riferimento agli standard IEC 61643, alle migliori pratiche di cablaggio e a suggerimenti pratici di progettazione che ti eviteranno costosi errori.
A SPD di tipo 2 è progettato per gestire le correnti di picco derivanti da fulmini indiretti e operazioni di commutazione.
Dove va: installato nel quadro di distribuzione principale (unità consumatore) o sul lato ingresso dei sistemi UPS.
Da cosa protegge: sovratensioni indotte da fulmini, transitori di commutazione, disturbi della rete.
Come funziona: bloccando la sovratensione (Up) e deviando l'energia verso terra (PE).
Parametri chiave definiti dalla norma IEC 61643:
Uc (tensione operativa continua massima): la tensione RMS massima che l'SPD può gestire in modo continuo.
Su (Livello di protezione tensione): il livello di bloccaggio che rimane sul lato protetto.
In (corrente di scarica nominale): corrente di picco che l'SPD può sopportare ripetutamente (forma d'onda 8/20 μs).
Imax (corrente di scarica massima): la massima sovratensione a cui l'SPD può sopravvivere.
Ad esempio, quello della nostra azienda SLP40-275/3S+1 SPD di tipo 2 è valutato a:
Uc = 275 V CA
In = 20 kA
Imax = 40 kA
Fino ≤ 1,5 kV
Ciò lo rende ideale per quadri di distribuzione residenziali, commerciali e industriali, nonché per la protezione degli UPS.
Installare un SPD significa lavorare all'interno di un quadro di distribuzione attivo. La sicurezza non è negoziabile.
Scollegare completamente l'alimentazione dall'interruttore principale.
Verificare con un tester che tutti i conduttori siano diseccitati.
Applicare lockout/tagout (LOTO): utilizzare dispositivi e tag di lockout per impedire la rialimentazione accidentale.
Indossare DPI: guanti isolanti, occhiali protettivi, scarpe antinfortunistiche.
Controllare il sistema di messa a terra: assicurarsi che la barra PE sia collegata correttamente e che la resistenza soddisfi gli standard (≤10 Ω nella maggior parte delle giurisdizioni).
Importante: Le normative locali (IEC 60364, BS 7671, NEC o il codice nazionale) potrebbero richiedere l'installazione da parte di un elettricista autorizzato. Rispettare sempre gli standard locali.
Modulo SPD tipo 2 (ad es. SLP40-275/3S+1)
Spazio per il montaggio su guida DIN all'interno del pannello
Conduttore in rame: ≥6 mm² per SPD di Tipo 2 (raccomandazione IEC)
Cacciavite dinamometrico adeguato o chiave isolata
Dispositivo di protezione di riserva: MCB/fusibile, oppure scegli SPD con fusibile di riserva integrato (ad esempio serie BR-30FU)
Tester di isolamento e multimetro
Cinghia di collegamento a terra
Dove: L'SPD di tipo 2 deve essere installato nel quadro di distribuzione principale o sul lato di ingresso del sistema UPS. Questa posizione consente di intercettare le sovratensioni di commutazione e i transitori di fulmini indotti prima che raggiungano i carichi sensibili.
Perché: L'installazione dell'SPD troppo a valle aumenta la sovratensione residua (Up) vista dall'apparecchiatura.
Migliore pratica:
Mantenere la lunghezza totale del conduttore (fase → SPD → terra) ≤ 0,5 m.
Posizionare i moduli SPD il più vicino possibile alle sbarre (L, N, PE).
Se la distanza tra il Tipo 1 a monte e questo SPD di Tipo 2 è <10 m, aggiungere un induttore di disaccoppiamento (per CEI 60364) garantire un corretto coordinamento energetico.
Assicurarsi che il quadro di distribuzione sia completamente diseccitato. Verificare con un multimetro o un rilevatore di tensione su tutte le fasi e il neutro in ingresso.
Verificare che la guida DIN sia fissata saldamente, pulita e priva di corrosione.
Lasciare uno spazio adeguato attorno all'SPD per la ventilazione e la manutenzione futura.
Suggerimento dalla pratica sul campo: montare sempre gli SPD modulari verticalmente quando possibile. Ciò supporta la dissipazione naturale del calore e rende le finestre degli indicatori più facili da ispezionare.
Il cablaggio corretto è fondamentale, poiché collegamenti scadenti possono compromettere completamente la protezione dalle sovratensioni.
Dimensione del conduttore:
SPD di tipo 2 (residenziale/commerciale): rame ≥ 6 mm².
SPD di tipo 1 (all'ingresso di servizio): rame ≥ 16 mm².
Ordine di connessione:
Collegare i conduttori di fase (L1, L2, L3) ai terminali di ingresso dell'SPD.
Collegare il neutro (N) se richiesto dal tipo SPD (4P o 3+1).
Collegare la terra (PE) direttamente alla barra di terra con il conduttore più corto possibile.
Coppia: Stringere i terminali secondo la scheda tecnica del produttore (tipicamente 2,5–3,5 Nm per 6 mm² Cu). I terminali allentati creano rischi di surriscaldamento e archi elettrici.
Perché i lead brevi sono importanti: Ogni 10 cm di lunghezza del filo aggiunge circa 1 kV di sovratensione residua. Ciò significa che i cavi lunghi o a spirale possono sollevarsi oltre la tolleranza dell'apparecchiatura.
Errore comune: Far passare il filo PE parallelamente ai fili di fase su lunghe distanze. Ciò aumenta l'accoppiamento induttivo e indebolisce la protezione.
Perché necessario: Un SPD è collegato in parallelo al sistema. Se si guasta a causa di una forte esposizione a sovratensioni, potrebbe andare in cortocircuito. Un dispositivo di protezione di backup dedicato garantisce una disconnessione sicura senza far scattare l'interruttore principale.
Opzioni:
SPD standard: collegamento tramite MCB (20–32 A tipico per uso residenziale) o fusibile, classificato in base a In e Imax dell'SPD.
Soluzione integrata: utilizzare SPD con fusibili di riserva integrati (ad esempio, la nostra serie BR-30FU), che elimina la necessità di un dispositivo di protezione esterno.
Standard: IEC 61643 e BS 7671 raccomandano entrambi un coordinamento selettivo tra SPD e interruttori a monte per evitare interventi intempestivi.
Percorso diretto verso la Terra: Il terminale di terra dell'SPD deve essere collegato direttamente alla barra PE. Non eseguire il collegamento a margherita tramite altri dispositivi.
Resistenza di terra: Secondo la norma IEC 60364, la resistenza di terra dovrebbe generalmente essere ≤10 Ω, con ≤1 Ω preferibile nei data center e nelle strutture di telecomunicazione.
Collegamento equipotenziale: Assicurarsi che tutti gli involucri metallici e le schermature dei cavi siano collegati allo stesso potenziale per evitare pericolose differenze di potenziale durante le sovratensioni.
Mancia: Utilizzare conduttori piatti o rame intrecciato quando possibile per PE, poiché hanno un'induttanza inferiore rispetto ai conduttori rotondi.
Prima di ridare tensione al sistema, verificare attentamente l'installazione:
Ispezione visiva:
Confermare che tutti i collegamenti siano corretti (L/N/PE).
Verificare che la lunghezza dei conduttori sia la più corta possibile.
Controllare la coppia su ciascun terminale.
Prova di isolamento:
Eseguire test di resistenza di isolamento tra L–N, L–PE, N–PE per garantire l'integrità del cablaggio.
Controllo all'accensione:
Accendere l'alimentazione e osservare la finestra dell'indicatore di stato sull'SPD:
Verde = operativo
Rosso = il modulo è guasto e deve essere sostituito
Test di segnalazione remota (se disponibile):
Per gli SPD con contatti remoti, verificare l'integrazione dell'allarme con i sistemi BMS/SCADA.
Documentazione:
Registrare il tipo di SPD, il numero del modello, i parametri nominali (Uc, In, Imax, Up), la data di installazione e la posizione del circuito per la manutenzione futura.
Candidato allo snippet in primo piano (stile riepilogo):
Per installare un dispositivo di protezione da sovratensione di Tipo 2, scollegare l'alimentazione e montarlo sulla guida DIN all'interno del quadro di distribuzione. Collegare i conduttori L/N/PE utilizzando rame da ≥ 6 mm² con una lunghezza totale di ≤ 0,5 m, aggiungere un fusibile di riserva o un MCB e garantire la messa a terra diretta sulla barra PE. Dopo aver serrato alla coppia corretta, eseguire test di isolamento, controllare l'indicatore di stato e documentare l'installazione.
Configurazione:
Collegare l'SPD tra L e N e tra N e PE.
Per i sistemi TT, assicurarsi che il percorso di protezione N-PE utilizzi uno spinterometro o una combinazione MOV+GDT per evitare correnti di dispersione continue.
Protezione del backup:
È necessario installare un fusibile o un interruttore automatico dedicato sul conduttore di fase (L) che alimenta il ramo SPD.
Configurazione residenziale tipica: MCB da 20–32 A classificato secondo In/Imax di SPD.
Perché è importante: Senza un'adeguata protezione di backup, un guasto dell'SPD può causare un cortocircuito permanente, facendo scattare l'interruttore principale e interrompendo l'alimentazione all'intera installazione.
Configurazione:
SPD collegato tramite L1-PE, L2-PE, L3-PE, N-PE.
Configurazione 3+1 consigliata: MOV su ciascuna fase al neutro (L1-N, L2-N, L3-N), più uno spinterometro tra N e PE.
Vantaggi della configurazione 3+1:
Riduce la tensione residua tra neutro e terra.
Fornisce un migliore coordinamento nei sistemi TT e TN-S in cui può verificarsi uno spostamento neutro.
Protezione del backup:
In genere, sono necessari MCB da 32–63 A per ciascun ramo SPD nei sistemi industriali/commerciali.
Consiglio professionale: Quando si proteggono UPS trifase o carichi motore, verificare sempre che la corrente nominale di cortocircuito (Isc) dell'SPD corrisponda al livello di guasto nel punto di distribuzione (requisito IEC 61643-11).
Posizionamento: Installare l'SPD di tipo 2 a monte del raddrizzatore dell'UPS. Ciò garantisce che i picchi provenienti dalla rete pubblica vengano bloccati prima che raggiungano i componenti elettronici dell'UPS.
Perché a monte, non a valle:
L'installazione a valle può causare scatti intempestivi, poiché gli inverter dell'UPS possono generare armoniche e transitori di commutazione rapidi.
Il posizionamento a monte protegge i raddrizzatori, i condensatori CC e i moduli inverter, prolungando la durata dell'UPS.
Esempio con i nostri prodotti:
SLP40-275/3S+1 a monte di un UPS a doppia conversione garantisce che le correnti di picco fino a 40 kA vengano deviate in modo sicuro, prevenendo stress sugli IGBT e sulle batterie dell'inverter.
Nota tecnica: Nelle strutture IT o sanitarie critiche, prendere in considerazione la combinazione di cascata di Tipo 1 + Tipo 2 all'ingresso dell'UPS per la protezione da fulmini + sovratensione di commutazione.
Errore: SPD collegato con lunghezza totale del conduttore >0,5 m.
Perché sbagliato: Ogni 10 cm aggiunge ~1 kV alla tensione residua (Su). I componenti elettronici sensibili (resistenza nominale a 1,5 kV) potrebbero comunque essere distrutti.
Migliore pratica: Mantenere l'SPD il più vicino possibile alle sbarre; utilizzare percorsi rettilinei, evitare anelli e curve strette.
Errore: Utilizzo di cavi <6 mm² Cu per SPD di tipo 2.
Conseguenza: Riscaldamento eccessivo, rischio di rottura dell'isolamento durante forti sovratensioni.
Migliore pratica:
SPD di tipo 2 → ≥6 mm² Cu (IEC 60364).
SPD tipo 1 → ≥16 mm² Cu.
Utilizzare conduttori a bassa induttanza (rame intrecciato o piatto, se possibile).
Errore: Collegamento diretto dell'SPD senza MCB/fusibile.
Conseguenza: Se l'SPD si guasta in modalità cortocircuito, può far scattare l'interruttore principale, spegnendo l'intera struttura.
Migliore pratica:
Installare sempre un interruttore/fusibile dedicato.
Utilizzare i modelli SPD con fusibili integrati (ad esempio la nostra serie BR-30FU) per un'installazione semplificata.
Errore: Terra ad alta resistenza (>30 Ω) o percorso parallelo lungo con conduttori di fase.
Conseguenza: La corrente di picco non può essere scaricata in modo sicuro, aumentando le tensioni di contatto e mettendo a rischio apparecchiature/persone.
Migliore pratica:
Garantire una resistenza di terra ≤10 Ω (IEC 60364).
Nei data center/ospedali, puntare a ≤1 Ω.
Collegare il terminale di terra dell'SPD direttamente alla barra PE con il conduttore più corto.
Errore: Installare solo SPD di Tipo 2 senza Tipo 1 (per fulminazione diretta) o Tipo 3 (per apparecchiature terminali).
Conseguenza: Il tipo 2 da solo non può assorbire le correnti di fulmine ad alta energia né proteggere i dispositivi terminali delicati.
Migliore pratica: Seguire il principio della cascata (Tipo 1 + Tipo 2 + Tipo 3), garantendo una distanza di coordinamento ≥10 m o utilizzare induttori di disaccoppiamento se <10 m.
Un limitatore di sovratensione non è “installa e dimentica”. Il monitoraggio continuo garantisce affidabilità.
La maggior parte degli SPD dispongono di una finestra di stato (verde = operativo, rosso = guasto).
Ispezionare mensilmente o dopo eventi noti di fulmini.
Gli SPD con contatti di segnalazione remota (NO/NC) possono essere cablati in un sistema di gestione dell'edificio (BMS).
Ciò consente ai gestori della struttura di ricevere allarmi in caso di guasto di un SPD, anche se il pannello non viene ispezionato fisicamente.
Utilizzare contatori di picchi come BRSC-01 per registrare ogni evento di picco.
I registri aiutano nella manutenzione predittiva: se un SPD ha gestito più eventi ad alta energia, pianifica la sostituzione prima del guasto.
Gli SPD modulari (come le nostre serie SLP e BR) sono modelli plug-in/plug-out.
Sostituisci la cartuccia senza ricablare la base, riducendo al minimo i tempi di inattività.
Eseguire il test della resistenza di isolamento tra i conduttori.
Misurare annualmente la resistenza di terra (obiettivo ≤10 Ω o secondo la normativa locale).
Documentare i risultati dei test per gli audit di conformità e i registri di garanzia.
L'installazione di un limitatore di sovratensione di tipo 2 non è complicata, ma deve essere eseguita correttamente. Seguendo le corrette regole di installazione (cablaggio corto, dimensioni corrette del conduttore, messa a terra affidabile e protezione di backup) ti assicurerai che il tuo SPD funzioni esattamente come progettato.
Un UPS da solo non è sufficiente per proteggere i sistemi sensibili. Abbinandolo a un SPD di tipo 2 installato correttamente si ottiene la resilienza richiesta dalle strutture moderne.
Gli SPD della serie SLP40-275/3S+1 e BR-30FU della nostra azienda sono progettati per una facile installazione su guida DIN, funzionalità di sicurezza integrate e conformità agli standard IEC 61643. Che tu stia proteggendo un quadro residenziale, un ufficio commerciale o un sistema UPS industriale, queste soluzioni garantiscono affidabilità e tranquillità a lungo termine.
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