Con la crescente domanda di energia pulita e rinnovabile, aumenta anche l'adozione di sistemi fotovoltaici (FV). Questi sistemi, pur offrendo numerosi vantaggi, presentano anche una serie di sfide. Un aspetto cruciale per garantire la sicurezza e la longevità di un'installazione solare è la protezione dalle sovratensioni. I Dispositivi di Protezione da Sovratensione (SPD) a Corrente Continua (CC) sono progettati specificamente per proteggere il tuo sistema solare da questi eventi potenzialmente dannosi.
Cosa sono gli SPD CC?
Gli SPD CC sono normalmente utilizzati nei sistemi di energia solare, nelle telecomunicazioni, nell'automotive e nell'automazione industriale. I dispositivi di protezione da sovratensione CC svolgono una funzione simile agli SPD CA, ma sono progettati specificamente per i sistemi elettrici a corrente continua (CC).
Nei sistemi di energia solare, gli SPD CC sono componenti essenziali per la salvaguardia dei pannelli fotovoltaici (FV), degli inverter, dei regolatori di carica e di altri componenti del sistema dalle sovratensioni causate da fulmini, fluttuazioni della rete o operazioni di commutazione.
Queste sovratensioni possono rappresentare un rischio significativo per le installazioni solari, causando potenzialmente danni a costose apparecchiature e interrompendo la produzione di energia.
Analogamente, nelle reti di telecomunicazioni, nell'elettronica automobilistica e nelle applicazioni industriali, i dispositivi di protezione da sovratensione CC svolgono un ruolo fondamentale nella protezione contro i picchi di tensione e i disturbi transitori.
Come funziona un SPD CC?
Un SPD CC è composto principalmente da due componenti principali: un varistore a ossido di metallo (MOV) e un tubo a scarica di gas (GDT).
1. Varistore a ossido di metallo (MOV):
Il varistore a ossido di metallo, spesso definito il cuore del dispositivo di protezione da sovratensione, è un dispositivo a semiconduttore in grado di deviare la tensione in eccesso lontano dalle apparecchiature sensibili. È costituito da un materiale simile alla ceramica composto da granuli di ossido di zinco con una piccola quantità di altri ossidi metallici. Il MOV è collegato tra la linea e la terra, monitorando continuamente la tensione. Quando si verifica una sovratensione, la tensione ai capi del MOV aumenta oltre il suo limite di soglia, consentendogli di iniziare a condurre.
Il MOV si comporta come un resistore non lineare, il che significa che la sua impedenza diminuisce all'aumentare della tensione ai suoi capi. Quando il picco di tensione dovuto alla sovratensione raggiunge la soglia, la resistenza del MOV diminuisce drasticamente, deviando la corrente in eccesso verso la terra. Questo limita efficacemente la tensione ai capi del circuito protetto, impedendo che danneggi le apparecchiature collegate.
Tuttavia, è importante notare che i MOV hanno una durata limitata e possono degradarsi nel tempo a causa di sovratensioni ripetute. Pertanto, è necessario testare e sostituire periodicamente i MOV, se necessario, per garantire una protezione ottimale dalle sovratensioni.
2. Tubo a scarica di gas (GDT):
Oltre al MOV, molti SPD CC sono dotati anche di un tubo a scarica di gas. Questo componente fornisce una protezione supplementare agendo come un dispositivo di bloccaggio della tensione secondario. Si attiva quando la tensione supera il livello di bloccaggio del MOV, integrando le sue capacità di protezione dalle sovratensioni.
Un tubo a scarica di gas è costituito da un tubo di vetro sigillato riempito di un gas inerte, tipicamente un gas nobile come il neon o l'argon. Il tubo contiene due elettrodi mantenuti a una distanza specifica. In condizioni operative normali, il tubo a scarica di gas rimane non conduttivo. Tuttavia, quando si verifica una sovratensione, la tensione supera la tensione di rottura del gas, portando a un rapido processo di ionizzazione.
In seguito alla ionizzazione, il tubo a scarica di gas si trasforma in un percorso conduttivo a bassa impedenza. Questo devia la corrente in eccesso lontano dal circuito protetto, impedendo che raggiunga l'apparecchiatura. La combinazione di MOV e GDT fornisce una protezione dalle sovratensioni migliorata nei sistemi CC.
L'importanza degli SPD CC nei sistemi solari
Un SPD CC è un componente critico nei sistemi FV solari, progettato per proteggere i componenti del sistema da danni dovuti a sovratensioni. Le sovratensioni possono essere innescate da vari eventi come fulmini, interruzioni nella rete elettrica e commutazione di grandi carichi elettrici all'interno di un edificio. Queste sovratensioni possono causare danni significativi ai pannelli solari, agli inverter e ad altri componenti del sistema, con conseguenti riparazioni costose o addirittura sostituzioni.
Limitando la tensione e dirigendo la corrente di sovratensione lontano dai componenti del sistema FV, un SPD CC li protegge da potenziali danni. Questa protezione assicura che l'installazione solare rimanga efficiente e durevole nel tempo.
Dispositivi di protezione da sovratensione CC per sistemi solari
I dispositivi di protezione da sovratensione CC vengono installati nelle scatole di giunzione FV per garantire il funzionamento dell'inverter della pompa solare, evitando il guasto del pompaggio dell'acqua a causa di improvvise sovratensioni.
Collegamento di un SPD CC al tuo sistema solare
Collegare correttamente un SPD CC al tuo sistema FV solare è fondamentale per la sua efficacia e sicurezza. Segui queste linee guida generali quando colleghi un SPD CC:
1. Determinare la posizione ottimale: posizionare l'SPD CC il più vicino possibile alla potenziale fonte della sovratensione, come l'array FV, l'inverter o la scatola di giunzione. Questo riduce al minimo la lunghezza dei cavi di collegamento, riducendo il rischio di danni.
2. Spegnere il sistema: prima di effettuare qualsiasi collegamento, assicurarsi che il sistema FV sia completamente spento e isolato da potenziali pericoli elettrici.
3. Collegare l'SPD: l'SPD CC è in genere dotato di tre terminali: uno per il terminale positivo dell'array FV (contrassegnato con '+'), uno per il terminale negativo (contrassegnato con '-') e uno per la terra (contrassegnato con 'PE' o 'GND'). Collegare i cavi corrispondenti dall'array FV e dal sistema di messa a terra ai rispettivi terminali sull'SPD.
4. Confermare i collegamenti: ricontrollare per assicurarsi che tutti i collegamenti siano sicuri e correttamente serrati. Collegamenti allentati possono portare ad archi, rappresentando un pericolo per la sicurezza e causando potenziali danni al sistema.
Conclusione:
In sintesi, un dispositivo di protezione da sovratensione CC è un componente indispensabile per proteggere le apparecchiature elettroniche sensibili dai picchi di tensione nei sistemi elettrici a corrente continua. Utilizzando componenti come varistori a ossido di metallo e tubi a scarica di gas, questi dispositivi deviano la tensione in eccesso lontano dal circuito protetto, garantendone il funzionamento ininterrotto. L'importanza dei dispositivi di protezione da sovratensione non può essere sopravvalutata, in quanto mitigano i rischi associati alle sovratensioni, prevengono danni alle apparecchiature e contribuiscono alla sicurezza generale dei sistemi elettrici.
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