DC SPD Significato

Significato di SPD DC

SPD a corrente continua, nome completo Dispositivo di protezione contro le sovratensioni di corrente continua,è un dispositivo di protezione progettato specificamente per i sistemi di alimentazione a corrente continua per proteggersi dalle sovratensioni transitorie (sorghe) causate da fulminiSe non vengono controllate, queste sovratensioni possono danneggiare i dispositivi elettronici sensibili del sistema DC e persino portare a guasti del sistema.

Un dispositivo di protezione contro le sovratensioni di corrente continua è progettato per offrire ai sistemi e alle apparecchiature alimentati a corrente continua una protezione da picchi improvvisi o sovratensioni di tensione.SPD a corrente continua sopprimono o deviano i surge di tensione evitando danni ai componenti elettronici sensibili, guasti di sistema e persino perdita di dati.

Considerazioni relative ai dispositivi di protezione contro le sovratensioni in corrente continua negli impianti fotovoltaici

I lampi internuvole e intra-nuvole con magnitudini di 100 kA possono creare campi magnetici correlati che innescano correnti transitorie nei cavi di corrente continua del sistema fotovoltaico.Queste tensioni transitorie sorgono ai terminali dell'apparecchiatura e provocano importanti guasti dell'isolamento dei componenti e dei dielettrici.

Queste correnti di fulmine generate e incomplete vengono mitigate posizionando SPD in luoghi specifici.Quando si verifica una sovravolta, passa da un dispositivo ad alta impedenza a uno a bassa impedenza.riduzione della sovratensione che altrimenti si verificherebbe ai terminali dell'apparecchiatura.

Questo dispositivo parallelo trasporta una corrente a zero carico. L'SPD che si sceglie deve essere progettato, valutato e approvato, in particolare con tensioni fotovoltaiche CC.La disconnessione SPD intrinseca deve essere in grado di interrompere l'arco di corrente continua più grave che non è presente nelle applicazioni AC..

Su grandi sistemi fotovoltaici commerciali e di utility che funzionano a una tensione massima in circuito aperto di 600 o 1.000 V CC, il collegamento di moduli MOV in configurazione Y è una configurazione SPD popolare.

Un modulo MOV è collegato a ciascun polo e alla terra su ciascuna gamba della Y. Ci sono due moduli tra ciascun polo e sia il polo che la base in un sistema non terrabile.Perché ogni modulo è valutato per la metà della tensione del sistema in questa configurazione, i moduli MOV non superano il loro valore nominale anche in caso di guasto dal palo al terreno.

La funzione del dispositivo di protezione contro le sovratensioni di corrente continua

La funzione principale di DC SPD è assorbire e rilasciare queste improvvise ondate di alta energia, limitare l'ampiezza della sovratensione e proteggere dai danni i dispositivi collegati all'alimentazione in CC.Sono generalmente installati nei nodi chiave dei sistemi di alimentazione a corrente continua, come il lato della corrente continua dei sistemi di generazione di energia fotovoltaica, l'alimentazione delle stazioni base di comunicazione,o alla fine di uscita in corrente continua delle pile di ricarica dei veicoli elettrici per garantire un funzionamento stabile del sistema.

Rispetto ai dispositivi di protezione contro le sovratensioni per la corrente alternata (SPD CA), le SPD CC devono affrontare le sfide uniche della corrente continua, come le correnti unidirezionali continue e i livelli di tensione potenzialmente elevati.Pertanto, gli SPD a corrente continua sono progettati con componenti e tecnologie speciali per soddisfare le esigenze di un ambiente a corrente continua.

Principio di funzionamento

La corretta selezione, l'installazione e la manutenzione dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni di corrente continua sono necessarie per garantire una protezione efficace contro le sovratensioni di tensione nei sistemi di corrente continua.L'efficacia delle prestazioni di un SPD a corrente continua varia a seconda di fattori quali la valutazione della sovratensione, tensione di fissaggio, tempo di risposta e applicazione specifica.

Il funzionamento di un dispositivo di protezione da sovratensioni in corrente continua può essere suddiviso come segue:

- Rilevazione di sovratensioni

Un dispositivo di protezione da sovratensioni in CC rileva una sovratensione al di là della sua valutazione in un sistema in CC. Questo dispositivo di solito monitora il livello di tensione utilizzando circuiti speciali per rilevare la sovratensione.

- Chiusura di tensione

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni in CC utilizzano componenti come varistori di ossido metallico (MOV) o tubi di scarica di gas (GDT) per ottenere la pinzazione della tensione.Questi componenti presentano una elevata resistenza alla tensione entro i limiti normaliTuttavia, un'impennata di tensione al di là della soglia riduce significativamente la resistenza del componente, creando un percorso di bassa impedenza per la corrente di spinta.La soglia al di là della quale una tensione è considerata un'impennata è indicata come tensione di fissaggio o tensione di passaggio.

- Assorbimento di energia

I componenti primari di un dispositivo di protezione da sovratensione assorbono l'energia in eccesso quando una sovratensione di tensione viene deviata attraverso il dispositivo.La progettazione dei varistori di ossido metallico (MOV) è tale da distruggerli ad elevate tensioni dissipando l'ondata come calore.

In un circuito DC, il protettore di sovratensione è in uno stato di alta resistenza e non funziona sotto tensione normale (Un).il DSP stesso ridurrà rapidamente la propria resistenza e conduzione (entro 25 nanosecondi), rilasciare la corrente di sovratensione, abbassare la tensione a uno stato sicuro e quindi tornare a uno stato di alta resistenza, completando la protezione per le apparecchiature elettriche nel circuito.

Le caratteristiche chiave del dispositivo di protezione contro le sovratensioni in CC

- Alta velocità di risposta: in grado di rispondere a stimoli in nanosecondi e di attivare rapidamente i meccanismi di protezione.

- Alta capacità di assorbimento dell'energia: in grado di sopportare e dissipare grandi quantità di energia di sovratensione, proteggendo le apparecchiature di back-end.

- livello di protezione da tensione stabile: garantire che, in caso di sovratensioni, la tensione del sistema non superi l'intervallo di funzionamento sicuro dell'apparecchiatura.

Con l'installazione di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni di corrente continua, l'affidabilità e la sicurezza del sistema di corrente continua possono essere notevolmente migliorate,Prolungamento della durata di servizio delle apparecchiature e riduzione dei costi di manutenzione e sostituzione causati dalle sovratensioniIn vari settori quali la generazione di energia fotovoltaica, la comunicazione, i trasporti, ecc., il dispositivo di protezione da sovratensioni in corrente continua è diventato un componente protettivo indispensabile.

Come installare un dispositivo di protezione da sovratensioni in CC

- Posizionare l'SDP il più vicino possibile al pannello per proteggerlo.

- per ridurre la lunghezza dei fili di collegamento dalle spalle del dispositivo di protezione contro le sovratensioni all'interruttore del pannello successivo,perforare e perforare un foro nell'alloggiamento del dispositivo di protezione da sovratensioni in un luogo estremamente alto (o in una manopola di disconnessione fusa).

- utilizzare, se possibile, una connessione stretta con fili che raggiungono il primo interruttore situato in cima al pannello, in modo da garantire una protezione adeguata di tutti i carichi collegati al pannello.

- Collegare l'SPD al pannello di interruttore con filo a filo AWG # 10 o più grande (pronto a disposizione e facile da installare).Le installazioni di maggior successo non sono di solito le più esteticheGli incontri più efficaci sono brevi e diretti.

- Gli SPD devono essere collegati ad un interruttore di circuito adeguatamente indicato, piuttosto che alle parti principali del pannello.Un interruttore di disconnessione fuso deve essere utilizzato per comunicare con le linee e facilitare l'assistenza del SPD quando gli interruttori non sono disponibili o non sono pratici.

Confronto tra SPD a corrente continua e SPD a corrente alternata

La principale differenza tra dispositivi di protezione contro le sovratensioni in CC e CA è basata sul sistema di alimentazione in uso.capacità di gestione delle sovratensioni, tempi di risposta e standard.

Le seguenti affermazioni evidenziano alcune somiglianze e differenze tra dispositivi di protezione contro le sovratensioni in CC e in CA (SPD):

- Manipolazione della frequenza

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni utilizzati nei sistemi a corrente continua non hanno specifiche di frequenza grazie alla costanza della tensione a corrente continua.quelli nei sistemi AC hanno esigenze di frequenza diverse che richiedono una gestione diversa.

- Sensibilità alla polarità

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni nei sistemi DC sono sensibili ai poli e richiedono l'installazione con un corretto allineamento dei terminali.non hanno designazioni terminali specifiche.

- rilevamento e fissaggio delle sovratensioni

A seconda della progettazione del sistema, sia gli SPD a corrente continua che quelli a corrente alternata controbilanceranno le ondate di tensione assorbendole o deviandole a un livello sicuro.le diverse caratteristiche di tensione possono comportare un cambiamento dei meccanismi applicati al rilevamento e alla pinza.

Tipi di SPD a corrente continua

Classificazione per livello di tensione

In base al livello di tensione del sistema di corrente continua, il dispositivo di protezione contro le sovratensioni in corrente continua può essere suddiviso nelle seguenti categorie:

- SPD DC a bassa tensione: adatto a sistemi a bassa tensione a corrente continua, di solito con una gamma di tensione inferiore a 48 V, comunemente utilizzati nelle apparecchiature di comunicazione, nei piccoli impianti fotovoltaici,o sistemi di distribuzione di corrente continua a bassa tensione.

- SPD a corrente continua di media tensione: adatto a sistemi a corrente continua di media tensione, con una gamma di tensione generalmente compresa tra 48V e 1000V, ampiamente utilizzati nel lato corrente continua dei sistemi di generazione di energia fotovoltaica,stazioni di ricarica per veicoli elettrici e altri scenari.

- SPD DC ad alta tensione: adatti a sistemi ad alta tensione di corrente continua, con una portata di tensione superiore a 1000 V, utilizzati principalmente nelle centrali fotovoltaiche di grandi dimensioni,sistemi di trasmissione di corrente continua ad alta tensione, ecc..

Parametri principali dell'SPD a corrente continua

I parametri di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni di corrente continua ne definiscono le prestazioni e l'idoneità in un particolare sistema di corrente continua contro le sovratensioni di tensione.Un'attenta considerazione di questi parametri e del sistema previsto per l'uso è quindi vitale per un'efficace corrispondenza.

I principali parametri previsti per i dispositivi di protezione contro le sovratensioni in CC sono:

- Corrente di perdita: quando il dispositivo di protezione contro le sovratensioni in CC funziona normalmente, la corrente di perdita descrive la corrente minima che ne scorre.È preferibile avere una corrente a bassa perdita in quanto si traduce in una ridotta dissipazione del calore e perdita di potenza.

- tensione di funzionamento continua massima: definisce la tensione di corrente continua oltre la quale il dispositivo di protezione contro le sovratensioni viene attivato in funzione della tensione nominale del sistema.

- Corrente nominale di scarica: descrive il valore di corrente più elevato che un dispositivo di protezione contro le sovratensioni in CC può scaricare quando si verifica un evento di sovratensione.

- Intervallo di temperatura di funzionamento: definisce le temperature entro le quali il dispositivo di protezione contro le sovratensioni di corrente continua può funzionare in modo ottimale.Questo parametro è specifico per l'applicazione, in particolare quando il sistema a corrente continua da proteggere è utilizzato in condizioni di temperatura estrema..

- Livello di protezione della tensione: rappresenta la tensione massima attraverso i terminali di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni in CC attivato.Si ottiene quando la corrente che passa attraverso il dispositivo di protezione contro le sovratensioni corrisponde a quella della scarica nominale.

Scenari di applicazione del dispositivo di protezione contro le sovratensioni in CC

Il dispositivo di protezione contro le sovratensioni in CC è suddiviso in due tipi:

- Uno viene utilizzato in corrente continua a bassa tensione, per proteggere i moduli di comunicazione, il monitoraggio, ecc.

- l'altro è utilizzato nel settore fotovoltaico, per la protezione degli impianti fotovoltaici, lo stoccaggio dell'energia, ecc.

Sistema di generazione di energia fotovoltaica

- Protezione laterale PV DC: installata tra il filo fotovoltaico e l'inverter per proteggere i moduli fotovoltaici e gli inverter dai danni da sovratensioni causati da fulmini o operazioni di commutazione.

- Protezione laterale PV AC: installata all'estremità di uscita dell'inverter per proteggere le apparecchiature laterali AC.

Stazione di base di comunicazione

- Protezione del sistema di alimentazione: protegge le apparecchiature di alimentazione a corrente continua delle stazioni base di comunicazione, quali batterie e raddrizzatori.

- Protezione del sistema di segnale: protegge le linee di segnale di comunicazione per evitare che le ondate interfettino o danneggiino le apparecchiature di comunicazione.

Strutture di ricarica dei veicoli elettrici

- Protezione della pila di ricarica: installata all'estremità di uscita in CC della pila di ricarica per proteggere la pila di ricarica e il sistema di gestione delle batterie dei veicoli elettrici.

- Protezione della batteria: utilizzata sul lato DC delle batterie dei veicoli elettrici per evitare che le batterie vengano danneggiate da surge.

Sistema di controllo industriale

- PLC e protezione dei sensori: protegge i dispositivi di alimentazione in corrente continua dei sistemi di controllo industriali, quali PLC, sensori, ecc.

- Protezione dei motori a corrente continua: utilizzata per i sistemi di azionamento dei motori a corrente continua per evitare che le sovratensioni danneggiino i motori e gli azionamenti.

In applicazioni pratiche, quando si sceglie un dispositivo di protezione contro le sovratensioni in continuo, si devono considerare i seguenti fattori:

- Tensione del sistema: scegliere un dispositivo di protezione contro le sovratensioni di corrente continua che corrisponda alla tensione del sistema.

- Classificazione della corrente di sovratensione: selezionare la corrente nominale di scarico (In) e la corrente massima di scarico (Imax) appropriate in base al livello di rischio di sovratensione del sistema.

- Ambiente di installazione: prendere in considerazione fattori ambientali quali temperatura, umidità, ecc., e scegliere un livello di protezione adeguato (indice IP).

Vantaggi dell'utilizzo di un DSP a corrente continua

L'impiego di SPD a corrente continua consente di ridurre efficacemente le vulnerabilità dei sistemi a corrente continua agli incrementi di tensione, promuovendo la protezione delle apparecchiature, l'affidabilità del sistema e la sicurezza operativa generale.

Un riassunto dei vantaggi derivanti dall'utilizzo di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni di corrente continua è illustrato di seguito:

- Protezione delle apparecchiature: questo è il vantaggio principale della configurazione del sistema DC con un dispositivo di protezione da sovratensioni.Essa devia o sopprime le eccessive ondate di tensione, salvaguardando l'apparecchiatura dai danni.

- Prolungamento della durata di vita dell'apparecchiatura: evitando gli effetti dannosi delle sovratensioni da parte di SPD a corrente continua, l'apparecchiatura può funzionare più a lungo.le apparecchiature non protette cedono facilmente a surge di tensione che causano danni o ostacolano le prestazioni;.

- Assicurazione della sicurezza: quando si verificano eventi di sovratensione, essi rappresentano un pericolo per la sicurezza, specialmente in ambienti industriali che utilizzano fonti di corrente continua ad alta energia.questi dispositivi riducono il rischio di guasti elettrici, incendi o altri rischi per la sicurezza.

- Affidabilità del sistema: i dispositivi di protezione contro le sovratensioni contribuiscono al miglioramento dell'affidabilità del sistema DC nel loro ruolo di protezione.Riducono il rischio di guasti dell'attrezzatura, contribuendo a mantenere il funzionamento continuo e riducendo al minimo le interruzioni.

I protettori di sovratensione per AC possono essere utilizzati per proteggere i circuiti DC?

Da un punto di vista professionale, la tensione e la corrente dell'elettricità AC cambiano periodicamente,50 volte al secondo (50 Hz) o 60 volte al secondo (60 Hz)Quando la corrente passa da mezzo ciclo positivo a mezzo ciclo negativo, passerà attraverso il punto zero, al quale punto la tensione e la corrente saranno 0,sopprimere efficacemente le correnti transitorie in modo naturale.

Segnale AC monofase Segnale AC trifase

Ma la corrente continua non lo farà, è una tensione di corrente continua unidirezionale, non c'è opzione “punto zero”, quindi la corrente di sovratensione non verrà soppressa, causando un impatto prolungato sull'apparecchiatura.Se per proteggere la linea di corrente continua in questo momento viene utilizzato un protettore di sovratensione CA, la continua forte sovratensione e la corrente di sovratensione sfonderanno il protettore di sovratensione CA, accorceranno notevolmente la vita utile del protettore di sovratensione e causeranno un incendio.per la protezione è necessario selezionare protettori DC affidabili.

Segnale CC

Prova di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni di corrente continua

Il test di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni in CC verifica la sua funzionalità, assicurandosi di poter efficacemente proteggere l'apparecchiatura da sovratensioni.confrontare i risultati dei test con le caratteristiche di risposta specifica fornite alle quali il DSP deve attenersi.

Tra i test comunemente utilizzati figurano:

- Prova di resistenza all'isolamento: in questo caso, si disconnette l'SPD dalla fonte di corrente continua e si misura la resistenza tra i terminali del dispositivo e quelli di terra.

- Test di caduta di tensione: questo test assicura che la caduta di tensione sia entro i limiti specificati.

Qui, si effettua una simulazione di ondate transitorie applicando impulsi di ondata al dispositivo protettivo.esaminare le forme d'onda confrontandole con le specifiche di prova.

C'e' un'idea sbagliata sui protettori contro le sovratensioni per la corrente continua.

1L'idea che un semplice sistema a corrente continua richieda solo una protezione contro le sovratensioni a uno stadio per soddisfare i requisiti è errata.e le diverse fasi richiedono diverse protettrici DC per la protezione a più livelliSoprattutto per i sistemi di comunicazione, più l'apparecchiatura è precisa e sensibile, più è necessaria una protezione da sovratensioni affidabile.

2. È sbagliato installare protettori DC lontano dai dispositivi, purché siano a terra.Se un protettore contro le sovratensioni in CC è troppo lontano dal dispositivo che necessita di protezioneSe la linea è troppo lunga e tutte le correnti di sovraccarico colpiscono il dispositivo prima di raggiungerlo,Anche se il protettore contro le sovratensioni in CC reagisce rapidamente, non avrà tempo di rilasciare la corrente in aumento.

3In un sistema di corrente continua in cui la tensione rimane stabile senza frequenti fluttuazioni come la tensione di corrente alternata non significa che vi sia meno rischio di sovratensioni rispetto a un sistema AC?Sbagliato tensione stabile non equivale a nessun rischioIn un sistema di corrente continua,non c'è punto zero in termini di corrente o tensione, ma un flusso continuo che può facilmente attrarre i fulmini rendendoli più suscettibili rispetto ai sistemi AC. Taking solar panels as an example – outdoor devices like photovoltaic arrays are particularly prone to lightning strikes due to their large surface area and continuous flow of electricity which attracts lightning bolts causing powerful surges.

4È sbagliato avere requisiti di messa a terra flessibili per i sistemi di corrente continua a bassa tensione; non si può saltare la messa a terra o semplicemente collegarli vicino a un recinto con una certa distanza tra loro.È essenziale metterli a terra correttamente perché la messa a terra svolge un ruolo cruciale nella protezione degli apparecchi elettrici che utilizzano dispositivi di protezione da sovratensione da corrente continua- il collegamento diretto con gli involucri non significa necessariamente una corretta messa a terra;alcuni recinti possono non avere connessioni con la terra o sembrare messa a terra ma potrebbero essere isolati da strati di vernice che impediscono una connessione effettiva con la terra.If there’s slight leakage in equipment leading enclosure being charged then during arrival of power surges these would lead back through protective device causing fire hazards rendering overvoltage protective device uselessPertanto, è imperativo che i dispositivi di protezione contro la sovrastensione di corrente continua siano adeguatamente messa a terra.

Conclusioni

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni in corrente continua, in quanto "guardi di sicurezza" dei sistemi di alimentazione in corrente continua, svolgono un ruolo cruciale nella protezione dell'energia moderna.stazioni base di comunicazione, o impianti di ricarica di veicoli elettrici, SPD DC può resistere efficacemente alle minacce derivanti dalle sovratensioni, garantire il funzionamento stabile delle apparecchiature, prolungare la loro vita utile e ridurre i costi di manutenzione.