Guida: alla protezione da fulmini e da sovratensione per impianti a LED Versione 08/2014

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1 Guida: alla protezione da fulmini e da sovratensione per impianti a LED Versione 08/2014

2 Indice Capitolo 1. Protezione da fulmini e da sovratensione per illuminazione a LED...3 Capitolo 1.1 Concetti di base:....3 Capitolo 1.2 Pericoli:...3 Capitolo 2. Illuminazione stradale...4 Capitolo 2.1 Danni e costi di riparazione...4 Capitolo 2.2 Versione degli impianti di messa a terra....4 Capitolo 2.3 Luogo di installazione della protezione da fulmini e da sovratensione...4 Capitolo 3. Illuminazione interna...7 Capitolo 4. Collegamento...7 Capitolo 4.1 Collegamento in parallelo...7 Capitolo 4.2 Collegamento seriale...8 Capitolo 5. Risultato...8 Capitolo 6. Bibliografia:....9 I contenuti delle istruzioni informano su argomenti tecnici specifici. Esse si basano sulle norme e i regolamenti attualmente in vigore e noti e sulle nostre esperienze. Non è possibile desumere da questo documento un vincolo giuridico ed una completezza generalmente validi.

3 Protezione da fulmini e da sovratensione per illuminazione a LED Capitolo 1. Capitolo 1.1 Capitolo 1.2 Protezione da fulmini e da sovratensione per illuminazione a LED Concetti di base: Grazie alla loro luminosità, all'efficienza energetica e alla loro robustezza, le lampade a LED si adattano in maniera ottimale all'illuminazione stradale e all'illuminazione di insegne ed oggetti in edifici industriali e commerciali. Dato che le lampade a LED, a parità di luminosità, consumano fino al 70 % in meno di energia rispetto ai comuni mezzi di illuminazione, durante la loro durata utile fino a ore contribuiscono notevolmente alla riduzione dei costi energetici. A titolo comparativo: le lampade a vapore metallico hanno solo una durata utile fino a ore. Il prezzo di acquisto più elevato delle lampade a LED si ammortizza pertanto in breve tempo, se inoltre si procede a proteggerle da un guasto dovuto a fulminazione diretta e a sovratensioni di commutazione. Pericoli: nell'abito dell'illuminazione stradale le lampade a LED sono soggette, a causa della posizione esposta, a fulminazioni dirette e vicine e alle sovratensioni. Negli edifici, all'avvio di tubi fluorescenti o delle lampade ad alogenuri metallici, vi è il rischio di danneggiamento o invecchiamento precoce dovuto a sovratensioni di commutazione elevate fino a 5000 Volt. Questi carichi possono portare ad una riduzione dell'intensità luminosa o alla distruzione di ballast. Vi è il rischio di guasto e di costi di riparazione elevati che allungano il tempo di ammortizzazione. Pertanto dovrebbe essere installata la protezione da sovratensione contro il danneggiamento dalle tensioni dovuti a fulmini o a sovratensioni. Fulminazione con distruzione dovuto ad incendio e sovratensioni. Guasto a causa di sovratensioni dovute ad induzione e dalla rete AC. Il vento, il sole, la neve e le temperature gravano sull'installazione. Gli apparecchi elettrici della categoria di sovratensione I, ad es. i ballast elettronici o i driver LED, devono essere dimensionati secondo VDE tabelle 1 con una resistenza alla tensione impulsiva di Volt e con categoria di sovratensione II con Volt. I guasti dovuti ai fulmini e alle operazioni di commutazione generano tuttavia, nella norma, sovratensioni fino ad oltre Volt, che sono ben al di sopra delle resistenze alla tensione impulsiva sopportata. Per la protezione contro le sovratensioni, le moderne lampade a LED necessitano di una protezione da sovratensione esterna. 3

4 Illuminazione stradale Capitolo 2. Capitolo 2.1 Illuminazione stradale Danni e costi di riparazione Nell'ambito dell'illuminazione stradale la sostituzione dei componenti difettosi causa, oltre ai costi dell'hardware, anche costi elevati per l'impiego della piattaforma di lavoro aerea e del personale. I dispositivi di protezione da sovratensioni installati a monte riducono gli impulsi e proteggono le lampade. I tratti stradali vengono alimentati tramite cassette di distribuzione centrali, in cui sono montati i comandi e i componenti di protezione. La tensione di alimentazione viene alimentata nel vano di collegamento del palo tramite cavo di terra. La lampada viene alimentata dal vano di collegamento. Capitolo 2.2 Versione degli impianti di messa a terra Con la realizzazione di una nuova installazione, il cavo di alimentazione può essere protetto nel terreno, contro la distruzione dovuta a correnti dei fulmini, attraverso un conduttore di messa a terra opzionale sovrapposto. Secondo la norma per la protezione dai fulmini attuale DIN EN (allegato tedesco 2) questo conduttore di messa a terra deve essere disposto a 0,5 metri al di sopra del cavo di alimentazione. Attraverso il conduttore di messa a terra vengono compensate differenze di potenziale e minimizzate scariche disruptive al cavo di alimentazione. Immagine 1 mostra il conduttore messa a terra condotto al di sopra del cavo di alimentazione. Immagine 1: Posa del conduttore di messa a terra e del cavo di alimentazione Legenda: 1 Conduttore di messa a terra non isolato 2 Cavo di alimentazione Capitolo 2.3 Luogo di installazione della protezione da fulmini e da sovratensione L'impiego della protezione da sovratensione è necessario per l'esercizio sicuro. Secondo gli standard americani ANSI e IEEE, per l'illuminazione all'esterno è indicata una resistenza alla tensione impulsiva di 20 kv con un carico della corrente impulsiva di 10 ka. Decisivo per l'effetto protettivo è tuttavia che il livello 4

5 Illuminazione stradale di protezione del dispositivo di protezione da sovratensione sia al di sotto della resistenza alla tensione impulsiva della lampada e del driver LED. I dispositivi di protezione da sovratensione devono essere conformi alla norma di prova EN ed essere in grado di deviare, più volte e in modo non distruttivo, correnti impulsive di diverse migliaia di ampere. Secondo la norma di prova, ogni dispositivo di protezione deve essere monitorato dal punto di vista termico ed essere staccato in modo sicuro in caso di difetto. Nella norma lampade "Fpr EN : lampade parte 1: requisiti generali e prove" al punto 4.32 è indicato: "I dispositivi di protezione da sovratensione devono essere conformi a IEC " Con fulminazione diretta del lampione (Immagine 2) una gran parte della corrente del fulmine scorre direttamente nel terreno e genera una differenza di potenziale al cavo di alimentazione. I parafulmini / deviatori combinati potenti possono deviare le correnti ricche di energia. Immagine 2: Fulminazione diretta e nelle immediate vicinanze Luogo di installazione Legenda: 1 Testa della lampada con sistema a LED tipo 2 2 Vano di collegamento del lampione tipo Quadro di comando con elettronica tipo Conduttore di messa a terra non isolato 5 Cavo di alimentazione Apparecchio di protezione Descrizione N. articolo: 1 Testa della lampada Prima del driver LED ÜSM-LED 230 Protezione da sovratensione tipo Palo Vano di collegamento V50 1+NPE-280 Deviatore combinato tipo Quadro di comando Alimentazione V50 3+NPE-280 Deviatore combinato tipo Tabella 1: Selezione degli apparecchi di protezione 5

6 Illuminazione stradale La fulminazione nelle vicinanze entro 1,5 km genera una sovratensione che raggiunge l'illuminazione attraverso il cavo di alimentazione (Immagine 3). Queste sovratensioni sono hanno meno energia rispetto alla fulminazione diretta, ma possono tuttavia distruggere anche i componenti elettronici. Immagine 3: Fulminazione più lontana e accoppiamento induttivo Luogo di installazione Legenda: 1 Testa della lampada con sistema a LED tipo 2 o tipo 3 2 Vano di collegamento del lampione tipo 2 3 Quadro di comando con elettronica tipo Conduttore di messa a terra non isolato 5 Cavo di alimentazione Apparecchio di protezione Descrizione N. articolo: 1 Testa della lampada Prima del driver LED ÜSM-LED 230 Protezione da sovratensione tipo Alternativa: protezione ÜSM-A 230 Protezione da sovratensione tipo tipo 3 2 Palo Vano di collegamento ÜSM-LED 230 Protezione da sovratensione tipo Quadro di comando Alimentazione trifase V20 3+NPE-280 Protezione da sovratensione tipo Alternativa: monofase V20 1+NPE-280 Protezione da sovratensione tipo Tabella 2: Selezione degli apparecchi di protezione Gli accoppiamenti induttivi vengono ridotti notevolmente da un palo metallico e da una lampada con involucro in metallo. Anche in questo caso devono essere considerati gli impulsi di sovratensione su cavo dalla rete di alimentazione. La protezione da sovratensione nel vano di collegamento del palo è in questo caso facilmente accessibile e facilmente verificabile. 6

7 Illuminazione interna Capitolo 3. Illuminazione interna I sistemi di illuminazione a LED di impianti industriali ed edifici commerciali vengono di norma distrutti da tensioni elevate, che vengono accoppiate in modo induttivo o causate da operazioni di commutazione. Attraverso l'analisi del rischio secondo DIN EN viene determinato se è necessario un sistema di protezione dai fulmini esterno. Con un sistema di protezione dai fulmini i cavi di alimentazione, all'ingresso dell'edificio, devono essere protetti con parafulmini adatti. Indipendentemente da ciò, dovrebbe essere installata, per tutto il sistema di illuminazione, la protezione da sovratensione. In caso di capannoni industriali o palazzetti sportivi, le lampade vengono applicate a grandi altezze. Dopo un danno, le lampade o i driver LED possono essere riparati solo a costi elevati. Dato che sul posto di lavoro l'intensità luminosa minima può causare incidenti o errori, è necessario un intervento immediato. I cavi di alimentazione di norma molto lunghi, possiedono un potenziale elevato per l'accoppiamento induttivo di sovratensioni. I dispositivi di protezione da sovratensione devono essere applicati nella sub-distribuzione prevista. Spesso le lampade sono ad una distanza di oltre 10 m da questa distribuzione. Pre la protezione del driver LED e della lampada è necessario un dispositivo di protezione immediatamente prima dei componenti elettronici. Se le lampade vengono montate ad es. direttamente al di sotto dei sistemi portacavi, la protezione da sovratensione può essere anch'essa applicata in una scatola di derivazione prima delle lampade. Per sfruttare la funzione di schermo dei sistemi portacavi metallici, essi devono essere collegati su entrambi i lati alla equipotenzializzazione. Capitolo 4. Capitolo 4.1 Collegamento Il dispositivo di protezione ÜSM-LED 230 può essere installato in serie o in parallelo rispetto alle lampade. Attraverso il diverso collegamento, la disponibilità può essere massimizzata (collegamento in parallelo) o in caso di difetto sul dispositivo di protezione la lampada può essere spenta (collegamento seriale). Collegamento in parallelo Il dispositivo di protezione da sovratensione viene collegato prima della lampada a LED. Immagine 4: Comportamento in caso di guasto: scompare l'indicazione su ÜSM-LED. La protezione da sovratensioni viene scollegata. La lampada a LED continua ad essere accesa senza protezione. 7

8 Risultato Capitolo 4.2 Collegamento seriale La protezione da sovratensioni viene collegata in serie rispetto alla lampada a LED. Immagine 5: Comportamento in caso di guasto: scompare l'indicazione su ÜSM-LED. La protezione da sovratensioni ed il circuito elettrico (L ) vengono scollegati. Il guasto viene segnalato dallo spegnimento della lampada. Capitolo 5. Risultato Un dispositivo di protezione adatto prima del driver LED elettronico dovrebbe rappresentare una barriera sicura contro le sovratensioni. Così viene garantita la durata utile delle lampade a LED e viene protetto l'investimento. Nell'ambito commerciale e nell'illuminazione stradale possono essere risparmiati costi enormi per l'energia, grazie ai tempi di funzionamento più lunghi e nonostante i prezzi di acquisto più elevati. Il ritorno sugli investimenti può tuttavia essere rimandato a causa di un guasto prematuro a causa di danni dovuti a sovratensione. Attraverso misure di protezione adeguate è possibile proteggere gli investimenti. Il programma OBO ProtectPlus offre per gli impianti di illuminazione soluzioni di sistema sicure. 8

9 Bibliografia: Capitolo 6. Bibliografia: Protezione da fulmini: VDE (DIN EN ) - Regole generali VDE (DIN EN ) - Valutazione del rischio VDE (DIN EN ) - Protezione degli impianti edilizi e delle persone VDE (DIN EN ) - Impianti elettrici ed elettronici interni agli impianti edilizi Messa a terra: DIN 18014: dispersori di fondazione Impianti in bassa tensione: VDE 0100 (IEC 60634) VDE (IEC ) VDE (IEC ) VDE (IEC ) VDE : (IEC ) Impianti di illuminazione all'aperto Lampade: VDE (Fpr EN ) 9

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