Protezione contro fulmini e sovratensioni per impianti fotovoltaici a terra

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1 919 Protezione contro fulmini e sovratensioni per impianti fotovoltaici a terra

2 Figura Con una capacità installata che aumenta di alcuni gigawatt all'anno, le centrali fotovoltaiche a terra stanno diventando parte integrante delle moderne reti elettriche in molti paesi. Oggi vengono installati grandi impianti con una capacità di 100 MW o superiore, direttamente collegati alla rete elettrica di media e alta tensione. Come parte integrante di un sistema di alimentazione, i sistemi fotovoltaici devono assicurare un funzionamento costante della rete. Inoltre, le possibili perdite di produzione influenzano negativamente il rapporto annuale sulle prestazioni degli impianti e vengono registrate dal sistema di monitoraggio della resa. Di conseguenza, l'entità degli investimenti e una durata minima di 20 anni, richiedono la valutazione del rischio derivante da un fulmine e l'adozione di misure di protezione. Rischio di fulmine per strutture quali impianti fotovoltaici C'è un collegamento tra la radiazione solare, l'umidità dell'aria e la frequenza delle scariche elettriche atmosferiche. Le regioni soggette a un elevato irraggiamento solare insieme a un'umidità dell'aria elevata sono più soggette ai fulmini. La frequenza dei fulmini nelle diverse regioni (fulmini per chilometro quadrato all'anno), nonché la posizione e le dimensioni dell'impianto fotovoltaico, costituiscono la base per il calcolo delle probabilità che l'impianto sia colpito da fulmini. I sistemi fotovoltaici sono esposti a condizioni meteorologiche locali, come i temporali, per decenni. Necessità di un sistema di protezione contro i fulmini I danni ai sistemi fotovoltaici sono causati dagli effetti distruttivi dei fulmini e dalle tensioni provocate dall'accoppiamento induttivo o capacitivo causato dal campo elettromagnetico dei fulmini stessi. Inoltre, i picchi di tensione derivanti dalle operazioni di commutazione del circuito in c.a. a monte può causare danni ai moduli fotovoltaici, agli inverter, alle centraline di carica, al loro impianto di monitoraggio e ai sistemi di comunicazione. I danni economici provocano spese di riparazione e sostituzione, perdite di resa e costi per l'utilizzo della riserva di energia della centrale. Gli impulsi della corrente di fulmine possono anche provocare un invecchiamento prematuro dei diodi di bypass, dei semiconduttori di potenza e dei circuiti di ingresso e di uscita dei sistemi informatici, che porta ad un aumento dei costi di riparazione. Inoltre, i gestori delle reti impongono dei requisiti sulla disponibilità dell'energia prodotta. In Germania questi requisiti sono distanza di isolamento s il raggio della sfera rotolante dipende dalla classe LPS asta di captazione angolo di protezione Confronto tra il metodo della sfera rotolante e il metodo dell'angolo di protezione per la determinazione del volume protetto basati, per esempio, sui recenti regolamenti delle reti elettriche. Nelle loro analisi di due diligence ("adeguata verifica"), banche e compagnie di assicurazione spesso richiedono l'adozione di misure di protezione contro i fulmini. Le linee guida tedesche VdS 2010, pubblicate dell'associazione generale tedesca del settore assicurativo (GDV), richiedono adeguate misure di protezione contro i fulmini (orientate al rischio di fulminazione e alla protezione contro le sovratensioni, classe LPS III) per i sistemi fotovoltaici > 10 kw su strutture dotate di impianti di alimentazione alternativi a energie rinnovabili. Il rischio derivante da un fulmine va valutato secondo la norma CEI EN (CEI 81-10/2) e i risultati di questa analisi dei rischi vanno tenuti in considerazione in fase di progettazione. A questo scopo, DEHN + SÖHNE propone il software DEHNsupport. L'analisi dei rischi effettuata per mezzo di questo software garantisce un concetto di protezione contro i fulmini tecnicamente ed economicamente ottimizzato, comprensibile da tutte le parti coinvolte, in grado di offrire la protezione necessaria a costi ragionevoli. Misure di protezione contro le interferenze da fulmine per impianti fotovoltaici Per garantire una protezione efficace occorre un sistema di protezione antifulmine con elementi perfettamente coordinati (impianti di captazione, impianto di terra, equipotenzialità antifulmine, dispositivi di protezione contro le sovratensioni per impianti di alimentazione e sistemi dati). Impianto di captazione e calate Per evitare fulmini diretti agli impianti elettrici di un generatore fotovoltaico, tali impianti vanno installati nel volume protetto dei sistemi di captazione. La progettazione secondo le linee guida tedesche VdS 2010 è basata sulla classe di protezione LPS III. Secondo questa classe di protezione LPS, per determinare il numero delle aste di captazione è possibile utilizzare il metodo della sfera rotolante (Figura ) secondo la norma CEI EN (CEI 81-10/3). Queste aste di captazione formano un volume protetto che copre edifici ope- 384 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

3 Asta di captazione Scatola di derivazione del generatore Barra equipotenziale principale Figura Schiera di pannelli fotovoltaici Impianto di messa a terra (dimensione maglia da 20 m x 20 m a 40 m x 40 m) Edificio operativo Impianto di messa a terra secondo IEC (EN ) Figura Protezione contro i fulmini mediante distanziatori DEHNiso rativi, contenitori modulari e cavi. A causa dell'accoppiamento induttivo delle interferenze, si consiglia di installare le scatole di derivazione del generatore montate su contenitori modulari e gli inverter nel modo più decentrato possibile rispetto al sistema di captazione. Gli alti tralicci dei sistemi TVCC fungono anch'essi da sistemi di captazione. Anche l'impianto TVCC deve essere montato all'interno del volume protetto dal traliccio. I conduttori di questi impianti di captazione devono essere collegati ai capicorda dell'impianto di terra. I capicorda devono essere resistenti alla corrosione (acciaio inossidabile V4A come ad esempio AISI/ASTM 316 Ti) a causa del rischio di corrosione nel punto di uscita dal terreno o calcestruzzo. I capicorda in acciaio zincato devono essere protetti con misure adeguate, ad es. nastri Denso o manicotti termoretraibili. Per fissare meccanicamente gli impianti di captazione, questi vengono spesso collegati ai contenitori modulari. A tal fine si possono utilizzare i distanziatori DEHNiso (Figura ). Gli impianti di captazione possono essere collegati all'impianto di terra attraverso le fondazioni a pali, facilitando in tal modo la manutenzione dei locali nei tempi successivi. Impianto di terra Un impianto di terra (Figura ) costituisce la base per la realizzazione di un'efficace protezione contro sovratensioni e fulmini negli impianti fotovoltaici. Nell'allegato D dell'integrazione 5 della norma tedesca DIN EN , è consigliata una resistenza di terra R A inferiore a 10 Ω per gli impianti di messa a terra. Una maglia di filo di acciaio inossidabile da 10 mm (da 20 m x 20 m a 40 m x 40 m) posta sotto la linea di gelo è resistente e ha dimostrato la sua validità nella pratica. I contenitori modulari metallici possono essere utilizzati come parte della maglia se hanno una conduttanza minima conforme alla norma CEI EN (CEI 81-10/3). L'Integrazione 5 della norma tedesca DIN EN raccomanda l'interconnessione dei contenitori modulari metallici. La rete a maglie viene spesso installata seguendo le trincee dei cavi esistenti e dovrebbe essere chiusa. Bisogna rispettare le norme CEI EN (CEI 99-2) e CEI EN (CEI 99-3), soprattutto per la messa a terra dei sistemi di captazione degli edifici operativi. Gli impianti di messa a terra dei generatori FV e degli edifici vanno collegati tra loro per mezzo di un nastro (30 mm x 3,5 mm) o un filo tondo (Ø 10 mm) di acciaio inossidabile (V4A), ad esempio AISI/ASTM 316 Ti, o di rame o di acciaio zincato. Questa interconnessione dei singoli impianti di messa a terra riduce la resistenza di terra totale. Grazie all'interconnessione degli impianti di terra si realizza una superficie equipotenziale che riduce notevolmente la tensione sulle linee di collegamento elettrico in caso interferenza da fulmine tra i gruppi FV e gli edifici operativi. Per mantenere stabile la resistenza di terra per molti anni di funzionamento di un impianto FV, vanno presi in considerazione gli effetti della corrosione, dell'umidità del suolo e del gelo. La lunghezza effettiva del dispersore è data solo dalla parte che si trova al di sotto della linea di congelamento. Le maglie devono essere collegate tra loro tramite componenti collaudati per una corrente di fulmine adeguata. I supporti metallici dei moduli fotovoltaici devono essere collegati tra loro e con l'impianto di messa a terra. Le fondazioni a pali o a viti possono essere utilizzate come dispersori (Figura ) se hanno il materiale e lo spessore della parete indicati nella tabella 7 della norma CEI EN (CEI 81-10/3). Per i componenti interconnessi in grado di resistere alle correnti di fulmine, si può aggiungere la lunghezza GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 385

4 sistema di sistema di captazione fondazione su palo captazione fondazione a viti collegamento che trasporta la corrente di fulmine collegamento che trasporta la corrente di fulmine Figura Fondazione a pali e a viti dotate di collegamento in grado di trasportare la corrente di fulmine tra captatori e dispersori esterna, la corrente di fulmine non dovrebbe essere iniettata nella linea. Se il collegamento alla rete di distribuzione (DNO) avviene a bassa tensione, il punto di collegamento viene a sua volta collegato alla barra di messa a terra principale (MEB) attraverso degli scaricatori Tipo 1 (ad es. DEHNventil) in quanto sono presenti delle correnti parziali di fulmine. Lo stesso vale per l'ingresso dei cavi per le telecomunicazioni, che richiedono l'installazione di scaricatori Tipo 1, come BLITZDUTOR o DEHNbox (Figura ). Figura Morsetto a sella UNI minima richiesta di 2,5 m sotto la linea di congelamento. Ogni gruppo FV va interconnesso in modo da poter trasportare le correnti di fulmine, ad esempio per mezzo di un filo in acciaio inossidabile da 10 mm (ad esempio AISI/ASTM 316 Ti) e un morsetto a sella UNI (Figura ). Collegamento equipotenziale antifulmine Realizzare un collegamento equipotenziale antifulmine significa collegare direttamente tutti i sistemi metallici in modo che possano trasportare la corrente di fulmine. Nel caso in cui i moduli, i cavi e le l'edificio operativo con la stazione meteo si trovino nel volume protetto della protezione contro i fulmini Impianti fotovoltaici e protezione contro i fulmini esterna L'impianto di captazione della protezione contro i fulmini esterna è di vitale importanza. In caso di fulminazione incontrollata dell'impianto fotovoltaico, il flusso della corrente di fulmine nell'impianto può provocare gravi danni. Quando si installa la protezione contro i fulmini esterna, si deve evitare che le celle solari risultino ombreggiate, ad esempio, dalle aste di captazione. Le ombre diffuse, invece, proiettate da aste o conduttori lontani, non influenzano negativamente il sistema FV e la sua resa. Le ombre nette, tuttavia, influenzano inutilmente le celle e i relativi diodi di by-pass. La distanza necessaria può essere calcolata e dipende dal diametro dell'asta di captazione. Per esempio, se un'asta di captazione con un diametro di 10 mm proietta la sua ombra su un modulo, sarà solo un'ombra diffusa se la distanza tra il modulo e l'asta di captazione è pari a 1,08 m. L'Allegato A dell'integrazione GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

5 sistema IT inverter centrale asta di captazione - linea dati DNO kwh CC sistema dei dispersori dispersore di fondazione Barra equipotenziale principale (MEB) Collegamento equipotenziale antifulmine scaricatore della corrente di fulmine / scaricatore combinato Collegamento equipotenziale antifulmine locale Limitatore di sovratensione Num. in Fig. Protezione per SPD * FM = contatto di segnalazione flottante remoto Art. Ingresso C.C. dell'inverter Figura Inverter centrale + GJB DEHNcombo DCB YPV SCI 1500 FM * Lato C.A. della connessione alla rete Impianto TN-C DEHNventil DV M TNC 255 FM * Impianto TN-S DEHNventil DV M TNS 255 FM * Impianto TT DEHNventil DV M TT 255 FM * Interfaccia dati Una coppia, anche con tensioni di esercizio fino a 180 V Manutenzione remota Impianto di terra BLITZDUCTOR BXTU ML2 BD basetta BXT BAS Concetto di protezione contro i fulmini per una centrale FV con inverter centralizzato ISDN o DSL DEHNbox DBX U4 KT BD S Collegamento equipotenziale Morsetto a sella UNI Conduttore di terra Elemento di connessione Dispositivo di captazione Filo tondo (Ø 10 mm) Fe/tZn Filo tondo (Ø 10 mm) Inox (V4A) Nastro in acciaio (30 x 3,5 mm) Fe/tZn Nastro in acciaio (30 x 3,5 mm) Inox (V4A) Morsetto MV Inox (V4A) Alternativa: morsetto SV Fe/tZn Punta di captazione a gomito (comprendente due morsetti a sella) GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 387

6 Corrente totale possibile I max del sistema PV = Corrente di funzionamento + corrente inversa I N corrente di funzionamento stringa 1 stringa stringa 1 stringa CC+ corrente inversa I reverse 900 A il tempo di intervento del fusibile PV dipende dalla corrente disponibile rischio di arco voltaico 0.1 s CCscatola di derivazione del generatore (GJB) 6,5 min 100 A 100 % 75 % 50 % 25 % 25 % 50 % 75 % 100 % potenza solare disponibile (in funzione dell'ora nell'arco della giornata) fusibile PV 125 A gpv Figura Impianto fotovoltaico con I max di 1000 A: corrente di cortocircuito presunta allo scaricatore FV in funzione dell'ora del giorno della norma tedesca DIN EN fornisce informazioni più dettagliate sul calcolo delle ombre nette. Passaggio dei cavi negli impianti fotovoltaici I cavi devono essere tutti disposti in modo tale da evitare la formazione di spire conduttrici di grandi dimensioni. Questo criterio va rispettato per il collegamento monopolare in serie dei circuiti a corrente continua (stringhe) e per l'interconnessione di più stringhe. Inoltre, le linee dati o dei sensori non vanno instradate su più stringhe che formano ampie spire conduttrici. Per questo motivo, i conduttori equipotenziali, le linee dati e le linee di alimentazione (in corrente continua e alternata) vanno fatti passare per quanto possibile vicini tra loro. Misure di protezione contro le sovratensioni per impianti fotovoltaici per proteggere gli impianti elettrici dei generatori fotovoltaici vanno installati dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni, o SPD (Figura ). Se un fulmine colpisce la protezione contro i fulmini esterna di un impianto FV al suolo, vengono indotti degli impulsi ad alta tensione in tutti i conduttori elettrici; inoltre in tutti i tipi di cavi elettrici della centrale passano delle correnti parziali di fulmine (linee in corrente continua, alternata e linee dati). L'intensità delle correnti parziali di fulmine dipende, ad esempio, dal tipo di impianto di captazione, dalla resistività del suolo in loco e dal tipo di cavi. Nel caso di impianti con inverter centrali (Figura ) vi saranno delle linee in corrente continua che passano sul terreno. L'Allegato D dell'integrazione 5 della norma tedesca DIN EN richiede una minima capacità di scarica I totale di 10 ka (10/350 µs) per SPD a limitazione di tensione Tipo 1 in corrente continua. U [V] UOC Figura fonte di alimentazione CC convenzionale generatore fotovoltaico U LB = f (i) I SC U OC punto di funzionamento I [A] Curva caratteristica di una sorgente a corrente continua convenzionale rispetto alla curva caratteristica di un generatore fotovoltaico. Quando si commutano delle sorgenti FV, la caratteristica del generatore FV passa attraverso la gamma di tensione dell'arco voltaico 388 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

7 Classe di LPS e max. corrente di fulmine (10/350 µs) Valori per SPD a limitazione di tensione o di combinati Tipo 1 (cablaggio a V) Per ogni percorso di protezione [ka] Valori per SPD a commutazione di tensione o combinati Tipo 1 (collegamento in parallelo) I 10/350 I 8/20 I 10/350 I totale [ka] Per ogni percorso di protezione [ka] I totale [ka] Per ogni percorso di protezione [ka] I totale [ka] III e IV 100 ka Tabella Minima capacità di scarico per SPD Tipo 1 a limitazione di tensione o combinati e per SPD Tipo 1 a commutazione di tensione, per impianti fotovoltaici a terra in caso di LPL III; secondo CENELEC CLC/TS (Tabella A.3) Bisogna utilizzare SPD con una corrente di corto circuito nominale I SCPV sufficientemente elevata; essa va determinata secondo la norma EN e deve essere specificata dal costruttore. Questo vale anche per quanto riguarda le eventuali correnti inverse. Nei sistemi fotovoltaici con inverter, la protezione dalle correnti inverse è demandata ai fusibili. La massima corrente disponibile effettiva dipende dalla radiazione solare. In alcuni stati di funzionamento, i fusibili intervengono solo dopo alcuni minuti (Figura ). Pertanto, i dispositivi di protezione installati nelle scatole di giunzione del generatore vanno progettati per l'eventuale corrente totale, che comprende la corrente di esercizio e la corrente inversa, e devono garantire lo scollegamento automatico senza arco in caso di sovraccarico (I SCPV > I max del sistema fotovoltaico). Dispositivi di protezione speciali contro le sovratensioni per il lato in corrente continua dei sistemi fotovoltaici Le curve caratteristiche U/I tipiche dei generatori di corrente fotovoltaici sono molto diverse da quelle dei generatori convenzionali di corrente continua, in quanto presentano un andamento non lineare (Figura ); inoltre il comportamento degli archi in correnti continua è differente. Questa particolarità delle sorgenti di corrente fotovoltaiche non solo influenza la progettazione e richiede interruttori e fusibili di maggiori dimensioni, ma richiede anche degli specifici dispositivi di protezione contro le sovratensioni, in grado di far fronte alle correnti continue fotovoltaiche susseguenti. L'Integrazione 5 della norma tedesca DIN EN e la norma CEI CLC/ TS CEI 37-12) richiedono funzionamento sicuro dei dispositivi di protezione sul lato corrente continua anche in caso di sovraccarico. L'Integrazione 5 della norma tedesca DIN EN comprende una valutazione più approfondita della distribuzione della corrente di fulmine (simulazioni al computer) rispetto Figura Scaricatore combinato YPV DEHNcombo SCI Tipo 1 + Tipo 2, con circuito a prova di guasti Y e circuito e dispositivo di commutazione a corrente continua a tre stadi Condizione originale Figura SCI 1. Distacco 2. Estinzione dell'arco SCI SCI 3. Isolamento elettrico SCI Fasi di commutazione del dispositivo di commutazione a corrente continua a tre stadi integrato nel dispositivo DEHNcombo YPV SCI (FM) all'integrazione 1 della norma tedesca DIN EN Per calcolare la distribuzione della corrente di fulmine, vanno considerate le calate del sistema di protezione contro i fulmini, gli eventuali collegamenti di messa a terra del gruppo FV e le linee in corrente continua. Si dimostra che l'intensità delle correnti parziali di fulmine che passano attraverso i SCI SCI GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 389

8 superficie equipotenziale Figura Dispositivo di protezione contro le sovratensioni nella scatola di derivazione per il monitoraggio di un generatore dispositivi SPD nelle linee in corrente continua non dipende solo dal numero di calate, ma anche dall'impedenza dei dispositivi SPD. L'impedenza dei dispositivi SPD dipende dalla loro tensione nominale, topologia e tipo (a commutazione o a limitazione di tensione). La riduzione della forma degli impulsi è una caratteristica delle correnti parziali di fulmine passanti attraverso i dispositivi SPD sul lato a corrente continua dell'impianto fotovoltaico. Per selezionare degli adeguati dispositivi di protezione contro le sovratensioni bisogna considerare la massima corrente impulsiva e il carico impulsivo. Queste correlazioni sono descritte nell'integrazione 1 della norma tedesca DIN EN Per facilitare la selezione di adeguati dispositivi SPD, la Tabella mostra la capacità di trasporto della corrente impulsiva di fulmine I imp per gli SPD Tipo 1, in funzione del tipo di SPD (scaricatore a limitazione di tensione con varistore o a commutazione di tensione di tipo spinterometrico). Vengono considerate le massime correnti impulsive e le massime correnti parziali di fulmine con forma d'onda 10/350 µs in grado di garantire che gli SPD siano in grado di scaricare le correnti impulsive di fulmine. In aggiunta al ben collaudato circuito a prova di guasti Y, lo scaricatore DEHNcombo YPV SCI (FM) integra un dispositivo di commutazione a corrente continua a tre stadi (Figura ). Questo dispositivo di commutazione a corrente continua consiste di un disconnettore e di un dispositivo di corto circuito a controllo termodinamico. Il fusibile integrato nel percorso di by-pass interrompe il flusso di corrente in caso di guasto e mette tutto il gruppo in una condizione sicura (Figura ). In tal modo, lo scaricatore DEHNcombo YPV SCI (FM), che viene installato presso l'inverter e nella scatola di derivazione del generatore (GJB), protegge in modo affidabile i generatori fotovoltaici fino a 1000 A, senza prefu- SPD tipo 1 CA SPD tipo 2 PV Correnti parziali di fulmine Figura superficie equipotenziale Distribuzione della corrente per impianti fotovoltaici a terra, con inverter a stringa sibile (Figura ). Lo scaricatore DEHNcombo YPV SCI è disponibile per tensioni di 600 V, 1000 V e 1500 V. Se sono impiegati dei sistemi di monitoraggio della stringa FV, è possibile integrare in essi i contatti di segnalazione remota mobile per il monitoraggio delle condizioni dei dispositivi SPD. L'insieme delle numerose tecnologie integrate negli scaricatori combinati DEHNcombo YPV SCI previene i danni al dispositivo di protezione contro le sovratensioni dovute ai guasti dell'isolamento nel circuito fotovoltaico, riduce al minimo il rischio di incendio causato dal sovraccarico dello scaricatore e mette il dispositivo scaricatore in uno stato elettrico di sicurezza, il tutto senza interrompere il funzionamento del sistema fotovoltaico. Grazie al circuito di protezione, è ora possibile sfruttare appieno la caratteristica di limitazione della tensione dei varistori nei circuiti in corrente continua dei sistemi fotovoltaici. Inoltre, il dispositivo SPD minimizza numerosi piccoli picchi di tensione. In tal modo la tecnologia SCI aumenta la durata dei diodi di by-pass e gli ingressi in corrente continua degli inverter. Impianti FV con inverter di stringa decentrati Se si utilizzano impianti FV con inverter di stringa decentrati, la maggior parte dei cavi di alimentazione sono installati sul lato corrente alternata. Gli inverter sono installati sul terreno, sotto i rack con moduli dei generatori solari corrispondenti. Per la vicinanza ai moduli, l'inverter assume le funzioni tipiche delle scatole di derivazione del generatore. 390 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

9 CC sistema IT asta di captazione linea dati CC DNO kw/h AC sistema dei dispersori dispersore di fondazione Figura MEB Collegamento equipotenziale antifulmine Scaricatore della corrente di fulmine/ scaricatore combinato Concetto di protezione contro i fulmini per una centrale FV con inverter a stringa Collegamento equipotenziale antifulmine locale Limitatore di sovratensione Num. in figura Protezione per SPD * FM = contatto di segnalazione flottante remoto Art. Ingresso C.C. dell'inverter Per 1 MPPT DEHNcube DCU YPV SCI M Per 2 MPPTs DEHNcube DCU YPV SCI M Per MPPT DEHNguard DG M YPV SCI 1000 FM * Lato CA dell'inverter Impianto TN-S DEHNshield DSH TNS Lato corrente alternata della connessione alla rete Impianto TN-C DEHNventil DV M TNC 255 FM * Impianto TN-S DEHNventil DV M TNS 255 FM * Impianto TT DEHNventil DV M TT 255 FM * Interfaccia dati Una coppia, con tensioni di esercizio fino a 180 V Manutenzione remota BLITZDUCTOR BXTU ML2 BD basetta BXT BAS ISDN o DSL DEHNbox DBX U4 KT BD S Messa a terra / protezione contro i fulmini esterna Collegamento equipotenziale Morsetto a sella UNI Conduttore di terra Elemento di connessione Filo tondo (Ø 10 mm) Fe/tZn Filo tondo (Ø 10 mm) Inox (V4A) Nastro in acciaio (30 x 3,5 mm) Fe/tZn Nastro in acciaio (30 x 3,5 mm) Inox (V4A) Morsetto MV Inox (V4A) Alternativa: morsetto SV Fe/tZn Dispositivo di captazione Punta di captazione a gomito (comprendente 2 morsetti a sella) GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 391

10 linea dati Figura cavi CC o AC scatola di derivazione del monitoraggio del generatore Illustrazione di principio delle spire di induzione negli impianti fotovoltaici L'Integrazione 5 della norma tedesca DIN EN descrive come la distribuzione della corrente di fulmine viene influenzata dai cavi di alimentazione (inverter centralizzato o di stringa). Oltre all'integrazione 5, la Figura riporta a titolo esemplificativo la distribuzione della corrente di fulmine per gli inverter di stringa. Se sono installati degli inverter di stringa, i cavi di alimentazione fungono anche da conduttori di collegamento equipotenziale tra la messa a terra locale del gruppo FV colpito dal fulmine e la superficie equipotenziale remota all'ingresso del trasformatore. L'unica differenza rispetto agli impianti con inverter centralizzati è che nel caso di sistemi fotovoltaici con inverter di stringa la corrente parziale di fulmine passa nelle linee in corrente alternata. Pertanto vengono installati degli scaricatori di Tipo 1 sul lato a corrente alternata degli inverter di stringa e sul lato di bassa tensione del trasformatore di alimentazione. La Tabella mostra la minima capacità di scarica degli SPD Tipo 1, in funzione della tecnologia degli SPD stessi. Gli SPD Tipo 2, come il DEHNcube YPV SCI, sono sufficienti per il lato a corrente continua degli inverter di stringa. Se è installato un sistema di messa a terra conforme all'integrazione 5, gli inverter di stringa e il gruppo FV ad essi collegato formano una superficie equipotenziale locale, pertanto è improbabile che le correnti di fulmine entrino nelle linee a corrente continua, in quanto gli scaricatori limitano le interferenze indotte. Inoltre gli scaricatori proteggono dalle sovratensioni i moduli posti nelle immediate vicinanze. Diverse uscite in corrente alternata di questi inverter esterni sono raccolte all'interno dei quadri in corrente alternata. Se in tale punto sono installati degli scaricatori Tipo 1, come DEHNshield 255, essi proteggono tutte le uscite degli inverter fino a una distanza di 10 m (correnti condotte). Altri cavi in corrente alternata che passano sul terreno vanno all'edificio operativo, dove si trova il potente scaricatore combinato Tipo 1 e tipo 2 DEHNventil che protegge le apparecchiature elettriche al punto di colle- = ~ gamento alla rete. Anche altre apparecchiature risultano salvaguardate, come la protezione della rete e dell'impianto, una centralina di allarme o un server web posti a meno di 10 m da tale SPD. Misure di protezione da sovratensioni per reti informatiche Gli edifici operativi raccolgono i dati provenienti dal terreno, i dati acquisiti dalla manutenzione a distanza dal gestore dell'impianto, nonché le misure di capacità e segnali di controllo raccolti dal gestore della rete. Deve essere garantito un trasferimento di dati affidabile in ogni momento, al fine di garantire che il personale di servizio possa determinare le cause di un guasto tramite la diagnostica remota ed porvi rimedio sul posto. Il sistema di monitoraggio degli inverter e della stringa, le unità meteo di acquisizione dati, la protezione antifurto e il sistema di comunicazione esterna sono basati su interfacce fisiche diverse. I sensori di vento e di radiazione con trasmissione analogica dei segnali possono essere protetti da DEHNbox DBX. Grazie alla sua tecnologia, activsense, gli scaricatori DEHNbox DBX possono essere utilizzati per tensioni di segnale fino a 180 V, adattando automaticamente il livello della tensione di intervento. BLITZDUCTOR XT è la soluzione ideale per proteggere le interfacce RS 485 per la comunicazione tra gli inverter. I dispositivi DEHNgate BNC VC sono utilizzati per proteggere i sistemi televisivi a circuito chiuso con cavo coassiale utilizzati nella protezione antifurto. Se le sottostazioni dei grandi impianti fotovoltaici sono collegate tra loro via Ethernet, è possibile installare lo scaricatore DEHNpatch M CAT6, utilizzabile anche per applicazioni PoE (Power over Ethernet). Che si tratti di collegamenti ISDN o ADSL, anche le linee dati dei dispositivi per il collegamento con il mondo esterno sono protette dai rispettivi dispositivi di protezione contro le sovratensioni. Negli impianti di produzione dell'energia con inverter centralizzato, vengono installate sul terreno le scatole di derivazione del generatore, con ulteriori sensori di misura. Negli impianti di produzione dell'energia con inverter di stringa (Figura ), questo compito viene svolto dal sistema di monitoraggio integrato della stringa. In entrambi i casi, i valori misurati sul terreno vengono trasmessi tramite interfacce dati. Le linee dati che provengono dalla sala di controllo vengono installate insieme ai cavi di alimentazione (in corrente alternata o continua). A causa della breve lunghezza delle linee dei bus di campo, ciascuno dei cavi delle linee dati è disposto in direzione perpendicolare ai rack dei moduli. In caso di fulminazione, questi collegamenti trasversali possono trasportare anche la corrente parziale di fulmine, in grado di danneggiare i circuiti di ingresso e causare scariche elettriche disruptive nei cavi di alimentazione. A causa dell'interazione tra i cavi elettrici, si formano ampie spire di induzione tra le file di contenitori modulari metallici e le linee dati (Figura ). Questa 392 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

11 situazione favorisce i transitori causati dai fulmini che possono penetrare in queste linee. Siffatti picchi di tensione sono in grado di superare la resistenza di isolamento (o resistenza dielettrica) di questi impianti, provocando danni da sovratensioni. Pertanto, le linee di trasmissione dati devo essere protette installando degli SPD nelle scatole di derivazione del generatore o negli inverter di stringa decentrati. Le schermature dei cavi vanno collegate a tutti i punti di connessione, come prescritto dalla norma EN (CEI 306-5) (sezione ). Ciò si ottiene anche con la messa a terra indiretta della schermatura, per evitare irregolarità di funzionamento, come ondulazioni della tensione e correnti vaganti. Il dispositivo BLITZDUCTOR XT, per esempio, può essere utilizzato insieme con un morsetto a molla EMC tipo SAK BXT LR per la messa a terra indiretta della schermatura. Una protezione coerente contro fulmini e sovratensioni per tutti i sistemi consente di aumentare notevolmente il rendimento di queste centrali energetiche. Si riducono così i tempi di assistenza e manutenzione, insieme ai costi delle riparazioni e dei pezzi di ricambio. GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 393

12 394 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI