Come selezionare spd per il sistema solare

Ti preoccupi che il tuo costoso impianto fotovoltaico solare possa un giorno essere facilmente danneggiato? Tuttavia, la realtà è che senza protezione contro le sovratensioni, anche il minimo picco di tensione può danneggiare ogni dispositivo elettronico che preleva energia dall'array di pannelli solari. Inoltre, senza protezione contro i fulmini, qualsiasi investimento fatto in efficienza energetica sarà inutile, poiché i fulmini sono una delle principali cause di guasto dei pannelli solari.

La selezione del dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) appropriato è una decisione critica per garantire la longevità e l'affidabilità del tuo sistema di energia solare.

Un SPD per sovratensioni solari è progettato per proteggere i tuoi pannelli solari e le apparecchiature associate da sovratensioni e picchi di tensione transitori. Devia la tensione in eccesso e le correnti di sovratensione verso terra, proteggendo il tuo sistema da danni.

Perché i sistemi solari/fotovoltaici hanno bisogno di protezione contro le sovratensioni?

Come sapete, i pannelli solari sono installati all'aperto. Ciò li rende direttamente esposti a condizioni difficili come pioggia, vento e polvere. Tra le condizioni meteorologiche, i fulmini richiedono un'attenzione specifica in quanto possono compromettere gravemente la sicurezza e le prestazioni di un sistema fotovoltaico.

I sistemi di energia solare sono particolarmente vulnerabili ai danni da sovratensione per diversi motivi:

- Posizione esposta: gli array solari sono tipicamente installati in posizioni elevate ed esposte.
- Lunghezze dei cavi estese: i cavi di alimentazione CC possono fungere da antenne per le sovratensioni indotte.
- Elettronica sensibile: inverter, sistemi di monitoraggio e apparecchiature di controllo contengono componenti vulnerabili.
- Attrazione dei fulmini: gli array di pannelli solari possono essere percorsi attraenti per i fulmini.

Quando il fulmine colpisce il suolo, scarica energia, influenzando il campo elettrico sul terreno. Per l'impianto fotovoltaico solare, ciò comporta due rischi:

- Un impatto diretto che può distruggere fisicamente l'apparecchiatura solare su un tetto
- Sovratensioni transitorie che passano attraverso i cavi per accoppiamento magnetico, che possono portare al danneggiamento di componenti sensibili come schede a circuito stampato (PCB).

I sistemi fotovoltaici non protetti subiranno danni ripetuti e significativi nelle aree in cui i fulmini colpiscono frequentemente. Ciò può comportare costi significativi di riparazione e sostituzione, tempi di inattività del sistema e perdita di entrate.

La protezione contro le sovratensioni solari (SPD) è progettata per limitare le sovratensioni transitorie e deviare le onde di corrente verso terra. Inoltre, limita l'ampiezza della sovratensione a un valore sicuro per l'infrastruttura elettrica e le apparecchiature di manovra.

Quanti protezioni contro le sovratensioni solari sono necessarie per un sistema fotovoltaico/fotovoltaico?

Il numero di protezioni contro le sovratensioni fotovoltaiche necessarie per un sistema fotovoltaico o fotovoltaico dipende dalla configurazione specifica e dai componenti del sistema. Di seguito sono riportate alcune linee guida generali da tenere a mente.

Ingresso principale di servizio CC SPD:

Si consiglia di installare un SPD CC di tipo 1 all'ingresso principale dell'alimentazione dell'edificio in cui è installato il sistema fotovoltaico. Questo dispositivo di protezione contro le sovratensioni solari fornisce una protezione completa per l'intero sistema elettrico, inclusi i pannelli solari e le apparecchiature correlate. Protegge dalle sovratensioni sia dalla rete che da fonti esterne come i fulmini. L'SPD CC di ingresso principale da 1000 V deve essere dimensionato per gestire la tensione massima e la corrente di sovratensione previste nel sistema.

SPD CC di sottodistribuzione:

Nei grandi sistemi fotovoltaici ci sono spesso sottodistributori o scatole di raccolta che combinano l'uscita elettrica di più stringhe solari. Si consiglia di installare SPD CC di tipo 2 in questi sottopannelli per fornire una protezione contro le sovratensioni localizzata ai circuiti collegati a questi pannelli. Questi SPD CC proteggono dalle sovratensioni indotte dalla rete e limitano la propagazione delle sovratensioni all'interno del sistema.

È importante notare che i requisiti specifici per gli SPD CC nelle installazioni fotovoltaiche possono variare a seconda di fattori quali le dimensioni del sistema, il sito di installazione, i codici elettrici locali e gli standard di settore. È meglio consultare un installatore o un elettricista solare qualificato che può valutare il tuo sistema e fornire consigli specifici sul numero e il tipo di SPD CC necessari per una protezione ottimale contro le sovratensioni.

Inoltre, assicurati che l'SPD CC da 1000 V che scegli abbia le valutazioni di tensione e corrente di sovratensione e le certificazioni necessarie per soddisfare gli standard di sicurezza locali. Si consiglia inoltre di eseguire regolarmente la manutenzione e l'ispezione degli SPD CC per garantire che continuino a essere efficaci nella protezione del nostro sistema solare.

Il numero di SPD installati in un sistema fotovoltaico solare varia a seconda della distanza tra il pannello e l'inverter. Quando la lunghezza del cavo tra i pannelli solari è inferiore a 10 metri: 1 SPD deve essere installato dall'inverter, dalle scatole di combinazione o più vicino ai pannelli solari. Quando il cablaggio CC è superiore a 10 metri: sono necessarie più protezioni contro le sovratensioni sia all'estremità dell'inverter che dei moduli solari dei cavi.

Per i sistemi più grandi, considera la protezione in questi punti chiave:

- Livello array: installare gli SPD nelle scatole di combinazione per gli array distribuiti
- Ingresso CC dell'inverter: installare gli SPD immediatamente prima degli ingressi CC dell'inverter
- Livello stringa: per i sistemi con più stringhe, considerare la protezione a livello di stringa

Diverse configurazioni di messa a terra richiedono schemi di collegamento SPD specifici:

Configurazioni lato CC:

- Messa a terra funzionale: un polo CC collegato a terra
- Messa a terra ad alta resistenza: polo CC collegato a terra tramite resistenza
- Non collegato a terra/flottante: nessuno dei due poli è collegato direttamente a terra

Configurazioni lato CA:

- Sistemi TN-C, TN-S, TN-C-S
- Sistemi TT
- Sistemi IT

- Ogni configurazione richiede uno schema di collegamento SPD specifico per garantire una protezione efficace. Ad esempio, i sistemi fotovoltaici non collegati a terra (IT) necessitano spesso di SPD con “configurazioni a Y” per una protezione completa.

SPD Bypass Tensione in eccesso e limita l'impatto di sovratensioni e picchi transitori sul tuo sistema fotovoltaico.

Regolazione della tensione:

L'SPD CC monitora continuamente il livello di tensione del sistema elettrico. Quando la tensione supera una soglia predeterminata, indicando che si è verificata una sovratensione o un transitorio, l'SPD CC si attiva per fornire protezione.

Derivazione della sovratensione:

Gli SPD CC forniscono un percorso a bassa impedenza per deviare la tensione in eccesso dal dispositivo protetto. I varistori a ossido di metallo (MOV) o i tubi a scarica di gas (GDT) vengono tipicamente utilizzati come elemento protettivo primario. Questi componenti hanno un'elevata resistenza in condizioni operative normali, ma diventano conduttivi quando la tensione supera la soglia nominale.

Assorbe e dissipa l'energia:

In caso di sovratensione, l'SPD CC da 1000 V conduce immediatamente la tensione in eccesso a terra, bypassando le apparecchiature sensibili nel sistema. I MOV o i GDT negli SPD CC assorbono l'energia di sovratensione limitando la tensione a livelli sicuri. Ciò impedisce che una tensione eccessiva raggiunga i pannelli solari collegati, gli inverter e altri componenti elettronici.

Limiti di tensione:

Gli SPD CC sono progettati per limitare i livelli di tensione di sovratensione a soglie sicure. Questo limite di tensione assicura che le sovratensioni non superino la capacità di carico del dispositivo. Mantenendo la tensione entro un intervallo sicuro, l'SPD CC protegge il sistema da danni e aiuta a prevenire guasti alle apparecchiature.

Tempo di reazione:

Il tempo di risposta dell'SPD CC (di solito in nanosecondi) indica la velocità con cui l'SPD CC da 1000 V può attivarsi quando si verifica una condizione di sovratensione. Un tempo di risposta rapido è importante per dissipare efficacemente la sovratensione prima che raggiunga il dispositivo. Per una protezione ottimale, cerca SPD CC con tempi di risposta rapidi. Livelli multipli di protezione: diversi tipi di SPD CC possono essere utilizzati nei sistemi fotovoltaici per fornire più livelli di protezione. Un parafulmine di tipo 1 viene installato sulla porta d'ingresso per proteggere dalle sovratensioni esterne. Viene installato un fulmine. Un SPD CC di tipo 2 è collegato al sottodistributore per proteggere dalle sovratensioni dalla rete.

Come funziona un SPD per proteggere il sistema fotovoltaico solare?

In termini più semplici, un SPD solare controlla la tensione transitoria e indirizza la corrente verso la sua sorgente o terra quando si verifica una tensione transitoria sul circuito protetto.

Per garantire che l'energia fluisca prima a terra per prevenire le sovratensioni, il componente più importante è il varistore a ossido di metallo (MOV). che in diverse condizioni passa da uno stato di alta a bassa impedenza.

Il dispositivo di protezione contro le sovratensioni solari è in uno stato di alta impedenza e non ha alcun impatto sul sistema fotovoltaico solare alle tensioni operative tipiche. Quando si verifica una tensione transitoria sul circuito, l'SPD passa a uno stato di conduzione (o bassa impedenza) e devia la corrente di sovratensione verso la sua sorgente o terra. Questo limita o blocca la tensione a un livello più sicuro. Dopo che il transitorio è stato deviato, l'SPD si ripristina automaticamente al suo stato di alta impedenza.