Dispositivo di protezione da sovratensioni: diagramma di applicazione e installazione

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Se la tua casa ha molti elettrodomestici costosi, è meglio occuparsi dell’organizzazione della protezione completa della rete elettrica. In questo articolo ti parleremo dei dispositivi di protezione da sovratensioni, perché sono necessari, cosa sono e come vengono installati.

Dispositivo di protezione da sovratensioni: diagramma di applicazione e installazione

La natura delle sovratensioni e il loro effetto sulla tecnologia

Fin dall’infanzia, molte persone hanno familiarità con la confusione di scollegare gli elettrodomestici dalla rete al primo segno di un temporale imminente. Oggi, le apparecchiature elettriche delle reti urbane sono diventate più sofisticate, motivo per cui molti trascurano i dispositivi di protezione di base. Allo stesso tempo, il problema non è completamente scomparso, gli elettrodomestici, soprattutto nelle case private, sono ancora a rischio..

La natura del verificarsi di sovratensioni impulsive (IP) può essere naturale e artificiale. Nel primo caso, l’IP insorge a causa di un fulmine che colpisce le linee elettriche aeree e la distanza tra il punto di impatto e i consumatori a rischio può arrivare a diversi chilometri. È anche possibile uno sciopero su antenne radio e parafulmini collegati al circuito di terra principale, nel qual caso appare una sovratensione indotta nella rete domestica.

Dispositivo di protezione da sovratensioni: diagramma di applicazione e installazione 1 – fulmine remoto nelle linee elettriche; 2 – consumatori; 3 – anello di massa; 4 – chiudere un fulmine nelle linee elettriche; 5 – fulmine diretto a un parafulmine

Gli IP creati dall’uomo sono imprevedibili, derivano dal sovraccarico di commutazione nelle stazioni di trasformazione e distribuzione. Con un aumento asimmetrico della potenza (solo su una fase), è possibile un forte aumento di tensione, è quasi impossibile prevederlo.

Le tensioni di impulso sono molto brevi (meno di 0,006 s), appaiono sistematicamente nella rete e molto spesso passano inosservate all’osservatore. Gli elettrodomestici sono progettati per resistere a sovratensioni fino a 1000 V, che appaiono più spesso. A una tensione più elevata, è garantito il guasto degli alimentatori, è possibile anche la rottura dell’isolamento nel cablaggio della casa, che porta a più cortocircuiti e incendi.

Come funziona SPD e come funziona

L’SPD, a seconda della classe di protezione, può avere un dispositivo a semiconduttore su varistori o avere uno scaricatore di contatti. In modalità normale, l’SPD funziona in modalità bypass, la corrente interna scorre attraverso lo shunt conduttivo. Lo shunt è collegato alla terra di protezione attraverso un varistore o due elettrodi con uno spazio strettamente regolato.

Dispositivo di protezione da sovratensioni: diagramma di applicazione e installazione

Con un salto di tensione, anche molto breve, la corrente passa attraverso questi elementi e si diffonde lungo il terreno o viene compensata da un forte calo della resistenza nel circuito fase zero (cortocircuito). Dopo che la tensione si stabilizza, lo scaricatore perde la sua capacità e il dispositivo funziona di nuovo in modalità normale..

Dispositivo di protezione da sovratensioni: diagramma di applicazione e installazione

Pertanto, l’SPD chiude il circuito per un po ‘in modo che la tensione in eccesso possa essere convertita in energia termica. Allo stesso tempo, correnti significative attraversano il dispositivo, da decine a centinaia di chiloamper.

Qual è la differenza tra le classi di protezione

A seconda delle cause dell’IP, si distinguono due caratteristiche dell’onda di sovratensione: 8/20 e 10/350 microsecondi. La prima cifra è il tempo impiegato da MT per raggiungere il suo valore massimo, la seconda è il tempo impiegato da MT a scendere ai valori nominali. Come puoi vedere, il secondo tipo di sovratensione è più pericoloso..

I dispositivi di classe I sono progettati per la protezione dall’alimentazione con una caratteristica di 10/350 μs, che si verificano più spesso durante una scarica di fulmini in una linea di trasmissione di potenza più vicina di 1500 m al consumatore. I dispositivi sono in grado di far passare una corrente da 25 a 100 kA per un breve periodo, quasi tutti i dispositivi di classe I sono basati su scaricatori.

Gli SPD di classe II sono progettati per compensare gli alimentatori con una caratteristica di 8/20 μs, i valori di corrente di picco in essi variano da 10 a 40 kA.

La classe di protezione III è progettata per compensare sovratensioni con valori di corrente inferiori a 10 kA con una caratteristica di alimentazione di 8/20 μs. I dispositivi di classe di protezione II e III si basano su elementi a semiconduttore.

Dispositivo di protezione da sovratensioni: diagramma di applicazione e installazione

Può sembrare che sia sufficiente installare solo dispositivi di Classe I, come i più potenti, ma non è così. Il problema è che maggiore è la soglia inferiore della corrente di throughput, minore è l’SPD sensibile. In altre parole: con valori di alimentazione brevi e relativamente bassi, un potente SPD potrebbe non funzionare e uno più sensibile non riuscirà a far fronte a correnti di questa portata.

I dispositivi con classe di protezione III sono progettati per eliminare gli alimentatori più bassi – solo poche migliaia di volt. Sono completamente simili nelle caratteristiche ai dispositivi di protezione installati dai produttori negli alimentatori per elettrodomestici. Con un’installazione ridondante, sono i primi a sostenere il carico e impedire il funzionamento di un SPD in dispositivi la cui risorsa è limitata a 20-30 cicli.

È necessario un DOCUP, valutazione del rischio

Un elenco completo dei requisiti per l’organizzazione della protezione contro l’alimentazione è stabilito nella norma IEC 61643-21, è possibile determinare l’installazione obbligatoria secondo la norma IEC 62305-2, in base alla quale una valutazione specifica del grado di rischio di fulmini e le relative conseguenze.

Dispositivo di protezione da sovratensioni: diagramma di applicazione e installazione

In generale, quando si fornisce energia da linee di trasmissione aeree, l’installazione di SPD di classe I è quasi sempre preferibile, a meno che non sia stata presa una serie di misure per ridurre l’impatto dei temporali sulla modalità di alimentazione: re-grounding di supporti, conduttore PEN e elementi portanti in metallo, un parafulmine con un anello di terra separato, installazione sistemi di equalizzazione potenziale.

Un modo più semplice per valutare il rischio è confrontare il costo di apparecchi e dispositivi di sicurezza non protetti. Anche negli edifici a più piani, dove le sovratensioni sono molto basse con una caratteristica 8/20, il rischio di rottura dell’isolamento o guasto dei dispositivi è piuttosto elevato..

Installazione di dispositivi nel quadro principale

La maggior parte degli SPD sono modulari e possono essere installati su una guida DIN da 35 mm. L’unico requisito è che lo schermo per l’installazione dell’SPD deve avere una custodia in metallo con un collegamento obbligatorio al conduttore di protezione..

Dispositivo di protezione da sovratensioni: diagramma di applicazione e installazione

Quando si sceglie un SPD, oltre alle caratteristiche prestazionali di base, è necessario tenere conto anche della corrente operativa nominale in modalità bypass, che deve corrispondere al carico nella rete elettrica. Un altro parametro è la massima tensione limite, non dovrebbe essere inferiore al valore più alto all’interno delle fluttuazioni giornaliere.

Gli SPD sono collegati in serie a una rete di alimentazione monofase o trifase, rispettivamente, attraverso un interruttore bipolare e quadripolare. La sua installazione è necessaria in caso di saldatura degli elettrodi a spinterometro o rottura del varistore, che provoca un cortocircuito permanente. Le fasi e un conduttore di protezione sono collegati ai terminali superiori dell’SPD, ai terminali inferiori: zero.

Dispositivo di protezione da sovratensioni: diagramma di applicazione e installazione Esempio di connessione SPD: 1 – input; 2 – interruttore automatico; 3 – SPD; 4 – bus di terra; 5 – anello di massa; 6 – contatore elettrico; 7 – macchina differenziale; 8 – alle macchine dei consumatori

Quando si installano diversi dispositivi di protezione con diverse classi di protezione, devono essere coordinati utilizzando speciali induttanze collegate in serie con l’SPD. I dispositivi di protezione sono integrati nel circuito in classe crescente. Senza coordinamento, SPD più sensibili assumeranno il carico principale e falliranno prima..

L’installazione di strozzatori può essere evitata se la lunghezza della linea del cavo tra i dispositivi è superiore a 10 metri. Per questo motivo, gli SPD di classe I sono montati sulla facciata anche prima del contatore, proteggendo l’unità di misura dalla sovratensione, e la seconda e la terza classe sono installate, rispettivamente, sugli schermi ASU e sul pavimento / gruppo.

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