Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per sistemi fotovoltaici

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1 918 Protezione contro i fulmini e le sovratensioni per sistemi fotovoltaici

2 In Germania sono installati attualmente circa un milione di sistemi fotovoltaici. Sulla base del fatto che l'elettricità generata è generalmente meno costosa e fornisce un elevato grado di indipendenza dalla rete, i sistemi fotovoltaici sono destinati a diventare parte integrante degli impianti elettrici. Tuttavia questi sistemi sono esposti alle intemperie e devono resistere ad esse per decenni. I cavi dei sistemi fotovoltaici spesso entrano nell'edificio e si estendono per lunghe distanze fino al punto di collegamento con la rete di distribuzione. I fulmini causano interferenze elettriche, sia trasmesse sia generate in campo. Questo effetto aumenta in relazione con una maggiore lunghezza del cavo o delle spire conduttrici. Le sovratensioni non solo danneggiano i moduli fotovoltaici, gli inverter e i relativi dispositivi elettronici di controllo, ma anche i dispositivi dell'impianto entro l'edificio. Cosa ancora più importante, negli edifici industriali si possono verificare danni agli impianti, che provocano l'interruzione della produzione. Se vengono iniettate delle sovratensioni in impianti lontani dalla rete di distribuzione, indicati anche come sistemi fotovoltaici stand-alone, può risultare disturbato il funzionamento delle apparecchiature alimentate dall'energia solare (ad esempio apparecchiature mediche, fornitura di acqua). Necessità di un sistema di protezione contro i fulmini installato sul tetto. L'energia liberata da un fulmine è una delle cause più frequenti di incendio. Quindi, la protezione antincendio e la salvaguardia della sicurezza delle persone sono di fondamentale importanza in caso di fulminazione diretta di un edificio. In fase di progettazione di un sistema fotovoltaico, è evidente l'opportunità di installare un sistema di protezione contro il fulmine sull'edificio. In alcuni paesi, la normativa edilizia richiede che gli edifici pubblici (ad esempio luoghi di riunione, scuole e ospedali) siano dotati di un sistema di protezione contro il fulmine. In caso di edifici industriali o privati, la necessità di installare un sistema di protezione contro il fulmine dipende dalla posizione, dal tipo di costruzione e dall'utilizzo. Va definito a tal fine se i fulmini sono probabili o se potrebbero avere conseguenze gravi. Le strutture che necessitano di protezione devono essere provviste di una protezione permanentemente ed efficace contro i fulmini. Allo stato attuale delle conoscenze scientifiche e tecniche, si può affermare che l'installazione di moduli fotovoltaici non fa aumentare il rischio di fulminazione. Pertanto, la richiesta di misure di protezione contro i fulmini non deriva direttamente dalla semplice esistenza di un impianto fotovoltaico. Tuttavia gli impianti fotovoltaici possono causare l'ingresso nell'edificio di interferenze rilevanti. Quindi è necessario determinare il rischio derivante dai fulmini, secondo la norma CEI EN (CEI 81-10/2), e prendere in considerazione i risultati della relativa analisi dei rischi al momento dell'installazione del sistema fotovoltaico. A questo scopo, DEHN offre lo strumento software DEHNsupport Toolbox che consente di determinare il rischio. L'analisi dei rischi effettuata per mezzo di questo strumento software fornisce un risultato comprensibile da tutte le parti coinvolte. Il software confronta il rischio con le spese tecniche e fornisce misure di protezione economicamente ottimizzate. La sezione 4.5 (Gestione del rischio) dell'integrazione 5 della norma tedesca DIN EN descrive un sistema di protezione antifulmine in classe LPS III (LPL III) che risponde ai normali requisiti degli impianti fotovoltaici. Inoltre, le linee guida tedesche VdS 2010, pubblicate dell'associazione generale tedesca del settore assicurativo, elencano adeguate misure di protezione contro i fulmini (orientate al rischio di fulminazione e alla protezione contro le sovratensioni). Tali linee guida richiedono per i sistemi fotovoltaici anche l'installazione sul tetto di un impianto antifulmine in classe LPS III (> 10 kw p ) nonché l'installazione di misure di protezione contro le sovratensioni. Come regola generale, i sistemi fotovoltaici sul tetto non devono interferire con le misure di protezione antifulmine. Necessità della protezione contro le sovratensioni per gli impianti FV In caso di fulmini, nei conduttori elettrici vengono indotte delle sovratensioni. I dispositivi di protezione (SPD), da installare a monte dei dispositivi da proteggere (in corrente alternata, continua e dati), si sono dimostrati molto efficaci nel proteggere i sistemi elettrici da questi picchi distruttivi di tensione. La sezione 9.1 della norma CEI CLC/TS (CEI 37-12) (Selezione e principi di applicazione - SPD collegati agli impianti fotovoltaici) richiede l'installazione di dispositivi di protezione contro le sovratensioni, a meno che l'analisi dei rischi dimostri che essi non sono necessari. Secondo la norma IEC (HD ), i dispositivi di protezione vanno installati anche negli edifici senza protezione contro i fulmini esterna, come edifici commerciali e industriali, ad esempio strutture agricole. L'integrazione 5 della norma tedesca DIN EN fornisce una descrizione dettagliata dei tipi di SPD e dei relativi punti di installazione. Passaggio dei cavi dei sistemi fotovoltaici I cavi devono essere disposti in modo tale da evitare conduttori passanti di grandi dimensioni. Questo principio va rispettato quando si combinano i circuiti in corrente continua per formare una stringa (cioè una serie) e nell'interconnessione tra stringhe diverse. Inoltre, le linee dati o dei sensori non vanno instradate su più stringhe che formano ampie spire conduttrici. Questo principio va rispettato anche per il col- 370 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

3 Figura Figura sottostruttura metallica Distanza di isolamento s secondo la norma CEI EN (CEI 81-10/3) Bisogna mantenere una certa distanza s tra un sistema di protezione antifulmine e un sistema fotovoltaico. Questa dicollegamento equipotenziale 2 almeno 6 mm Cu sistema di protezio esterno contro il fulmine; la distanza isolamento viene mantenuta Messa a terra funzionale dei sistemi di montaggio, se non è installata una protezione contro i fulmini esterna o se viene mantenuta la distanza di isolamento (DIN EN , Integrazione 5) collegamento che trasporta la corrente di fulmine sottostruttura metallica collegamento equipotenziale 2 almeno 6 mm Cu sistema di protezion esterno contro il fulmine; la distanza isolamento viene mantenuta Collegamento equipotenziale antifulmine per i sistemi di montaggio, se la distanza di isolamento non viene mantenuta legamento dell'inverter alla rete. Per questo motivo, le linee di potenza (corrente continua e alternata ) e linee dati (ad esempio sensore di radiazioni, controllo della resa) devono essere instradate insieme ai conduttori del collegamento equipotenziale lungo tutto il loro percorso. Messa a terra dei sistemi fotovoltaici I moduli fotovoltaici sono generalmente fissati su supporti di metallo. Il componenti fotovoltaici sotto tensione sul lato a corrente continua presentano un isolamento doppio o rinforzato (paragonabile al precedente isolamento protettivo) come richiesto dalla norma IEC La combinazione di numerose tecnologie sul lato modulo e sul lato inverter (ad esempio con o senza isolamento galvanico) genera requisiti diversi per la messa a terra. Inoltre, il sistema di monitoraggio dell'isolamento integrato nell'inverter è sempre efficace solo se il sistema di montaggio è collegato a terra. Informazioni sulla realizzazione pratica si trovano nell'integrazione 5 della norma tedesca DIN EN La sottostruttura metallica è funzionalmente collegata a terra se il sistema fotovoltaico si trova nel volume protetto del sistema di captazione e viene rispettata la distanza di isolamento. La sezione 7 dell'integrazione 5 richiede, per la messa a terra funzionale, conduttori in rame con sezione di almeno 6 mm 2 o equivalente (Figura ). Anche le guide di montaggio devono essere permanentemente collegate tra loro per mezzo di conduttori di questa sezione. Se il sistema di montaggio è direttamente collegato alla protezione contro i fulmini esterna perché non è possibile mantenere la distanza di isolamento s, questi conduttori diventano parte dell'equipotenzialità antifulmine. Di conseguenza, questi elementi devono essere in grado di trasportare le correnti di fulmine. Il requisito minimo per un sistema di protezione antifulmine in classe LPS III è un conduttore di rame con una sezione di 16 mm 2 o equivalente. Anche in questo caso, le guide di montaggio devono essere permanentemente collegate tra loro per mezzo di conduttori di questa sezione (Figura ). La massa funzionale / equipotenzialità antifulmine deve essere disposta in parallelo e il più vicino possibile ai cavi/linee in corrente continua/alternata. I morsetti di messa a terra UNI (Figura ) si possono fissare su tutti i comuni sistemi di ancoraggio. Essi collegano, ad esempio, conduttori in rame con una sezione di 6 o 16 mm 2 e fili tondi nudi con un diametro da 8 a 10 mm al sistema di montaggio in modo che possano trasportare la corrente di fulmine. Le piastre di contatto integrate in acciaio inox (V4A) garantiscono una protezione contro la corrosione per i sistemi di fissaggio in alluminio. Figura Morsetto di messa a terra UNI: un elemento intermedio in acciaio inossidabile impedisce la corrosione di contatto, stabilendo così dei collegamenti affidabili a lungo termine tra i diversi materiali conduttori GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 371

4 stanza è la distanza necessaria per evitare scariche elettriche incontrollate tra parti metalliche adiacenti a causa di un fulmine che colpisce la protezione contro i fulmini esterna. Nel peggiore dei casi, tale scarica incontrollata può incendiare l'edificio. In tal caso, i danni al sistema fotovoltaico diventano irrilevanti. I dettagli sul calcolo della distanza di isolamento s si trovano nel capitolo 5.6; tale calcolo può essere svolto facilmente e rapidamente con lo strumento software DEHN Distance Tool (capitolo ). Ø asta di captazione in mm distanza l in mm ombra netta Ombre nette sulle celle solari Una certa distanza tra il generatore fotovoltaico e la protezione contro i fulmini esterna è assolutamente indispensabile per evitare una eccessiva ombreggiatura. Ombre diffuse, per esempio quelle proiettate da linee aeree, non influenzano significativamente il sistema FV e la sua resa. Tuttavia, in caso di ombre nette, l'oggetto proietta sulla superficie un'ombra scura chiaramente delineata, che modifica la corrente che scorre attraverso i moduli fotovoltaici. Per questo motivo, le celle solari e i relativi diodi di by-pass non devono essere influenzati da ombre nette. Questo si ottiene mantenendo una distanza sufficiente. Per esempio, se un'asta di captazione con un diametro di 10 mm ombreggia un modulo, l'ombra netta da essa proiettata si riduce progressivamente con l'aumentare della sua distanza dal modulo. Dopo 1,08 m viene proiettata sul modulo solo un'ombra diffusa (Figura ). L'Allegato A dell'integrazione 5 della norma tedesca DIN EN fornisce informazioni più dettagliate sul calcolo delle ombre nette. Ø asta di captazione Fattore x distanza l Figura U [V] UOC 10 mm 108 1,08 m 16 mm 108 1,76 m Distanza tra il modulo e l'asta di captazione necessaria per evitare le ombre nette fonte di alimentazione CC convenzionale generatore fotovoltaico U LB f (i) U OC punto di funzionamento Dispositivi di protezione speciali contro le sovratensioni per il lato a corrente continua dei sistemi fotovoltaici Le caratteristiche U/I dei generatori di corrente fotovoltaici sono molto diverse da quelle dei generatori convenzionali di corrente continua, in quanto presentano una curva Figura I SC 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 Classe di LPS e max. corrente di fulmine (10/350 ms) Numero dei conduttori di messa a terra della protezione contro i fulmini esterna < 4 4 Valori dei limitatori di tensione Tipo 1 o dei dispositivi SPD Tipo 1 combinati (cablaggio a V) sulla base di una selezione di I 8/20 (8/20 µs) e I 10/350 (10/350 µs) I SPD1 I SPD2 I 8/20 / I 10/350 I SPD3 I SPD1 + I SPD2 I totale I 8/20 / I 10/350 I SPD1 I SPD2 I 8/20 / I 10/350 I SPD3 I SPD1 + I SPD2 I totale I 8/20 / I 10/350 I o sconosciuto 200 ka 17 / / / 5 20 / 10 II 150 ka 12,5 / 7,5 25 / 15 7,5 / 3,75 15 / 7,5 III e IV 100 ka 8,5 / 5 17 / 10 5 / 2,5 10 / 5 Tabella Selezione della minima capacità di scarica degli SPD a limitazione di tensione Tipo 1 (varistori) o SPD combinati Tipo 1 (cablaggio a V di varistori e spinterometri); secondo CEI CLC/TS (CEI 37-12) (Tabella A.1) 372 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

5 Classe di LPS e max. corrente da fulmine (10/350 ms) Numero dei conduttori di messa a terra della protezione contro i fulmini esterna < 4 4 Valori della tensione di commutazione per SPD Tipo 1 o SPD Tipo 1 combinati (collegamento in parallelo) I SPD1 I SPD2 I imp I SPD3 I SPD1 + I SPD2 I totale I imp I SPD1 I SPD2 I imp I SPD3 I SPD1 + I SPD2 I totale I imp I o sconosciuto 200 ka ,5 25 II 150 ka 18,5 37, III e IV 100 ka 12,5 25 6,25 12,5 Tabella Selezione della minima capacità di scarica degli SPD Tipo 1 (spinterometri) o SPD combinati Tipo 1 (collegamento in parallelo di varistori e spinterometri); secondo CEI CLC/TS (CEI 37-12) (Tabella A.2) Condizione originale 1. Distacco 2. Estinzione dell'arco 3. Isolamento elettrico SCI SCI SCI SCI Figura Fasi di commutazione del dispositivo di commutazione a corrente continua a tre stadi integrato nel dispositivo Dehnguard M YPV SCI (FM) Figura Scaricatore combinato YPV SCI DEHNcombo Tipo 1 per la protezione dei sistemi fotovoltaici da sovratensioni e correnti parziali di fulmine caratteristica non lineare (Figura ) e provocano la persistenza a lungo termine degli archi innescati. Questa caratteristica unica delle sorgenti di corrente FV non solo richiede interruttori e fusibili di maggiori dimensioni, ma anche un disconnettore per il dispositivo di protezione contro le sovratensioni adatto ad essa, in grado di far fronte alle correnti fotovoltaiche. L'integrazione 5 della norma tedesca DIN EN (sottosezione 5.6.1, Tabella 1) descrive la selezione di SPD adeguati. Per facilitare la scelta dei dispositivi SPD Tipo 1, le Tabelle e mostrano la necessaria capacità di condurre gli impulsi della corrente di fulmine I imp in funzione della classe LPS, del numero di calate della protezione antifulmine esterna, come pure del tipo di SPD (limitatore di tensione a varistore o commutatore di tensione spinterometrico). Si devono utilizzare SPD conformi alla norma CEI EN (CEI 37-11). Anche il paragrafo della norma CEI CLC/ TS (CEI 37-12) fa riferimento a questa norma. Figura Scaricatore spinterometrico combinato Tipo 1 DEHNlimit PV 1000 V2 Scaricatore Tipo 1 in corrente continua per impianti fotovoltaici: scaricatore combinato multipolare in corrente continua Tipo 1 + Tipo 2 DEHNcombo YPV SCI (FM) Con la tecnologia integrata SCI, gli scaricatori combinati DEHNcombo YPV SCI (FM) (Figura ) soddisfano i requisiti sopra indicati. In aggiunta al circuito a prova di guasti GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 373

6 SCI SCI Figura Limitatore di sovratensione modulare Dehnguard M YPV SCI (FM) Tipo 2 con circuito Y a prova di errore e dispositivo di commutazione a corrente continua a tre stadi Figura SPD Dehnguard Tipo 2 integrato nell'inverter per i lati a corrente alternata e continua Figura Limitatore di sovratensione Tipo 2 DEHNcube YPV SCI M, pronto per l'installazione Y, lo scaricatore DEHNcombo YPV SCI (FM) integra un dispositivo di commutazione a corrente continua a tre stadi (tecnologia SCI). Questo dispositivo di commutazione a corrente continua consiste di un disconnettore e di un dispositivo di corto circuito a controllo termodinamico, nonché di un fusibile nel percorso di by-pass. Questo circuito (Figura ) scollega in sicurezza lo scaricatore dal generatore di tensione in caso di sovraccarico ed estingue in modo affidabile gli archi in corrente continua. Perciò, DEHNcombo YPV SCI (FM) consente di proteggere i generatori fotovoltaici fino a 1000 A senza prefusibili aggiuntivi. Questo scaricatore combina uno scaricatore della corrente di fulmine e un limitatore di sovratensione in un unico dispositivo, garantendo così un'efficace protezione delle apparecchiature utilizzatrici. Con la sua capacità di scarica I totale di 12,5 ka (10/350 µs), può essere utilizzato in modo flessibile per le classi più alte di LPS. DEHNcombo YPV SCI (FM) è disponibile per tensioni U CPV di 600 V, 1000 V e 1500 V e ha una larghezza di soli 4 moduli. Pertanto, DEHNcombo YPV SCI (FM) è lo scaricatore combinato Tipo 1 ideale per l'impiego nei sistemi di alimentazione fotovoltaica. I dispositivi SPD spinterometrici a commutazione di tensione Tipo 1, ad esempio DEHNlimit PV 1000 V2, (Figura ), sono un'altra potente tecnologia che permette lo scarico delle correnti di fulmine parziali negli impianti fotovoltaici a corrente continua. Grazie alla sua tecnologia spinterometrica e al circuito di estinzione in corrente continua che consentono di proteggere in modo efficace i sistemi elettronici a valle, questa serie di scaricatori ha una capacità di scarica della corrente di fulmine I totale di 50 ka (10/350 µs) molto elevata, che la rende unica sul mercato. Scaricatore Tipo 2 in corrente continua per l'impiego nei sistemi fotovoltaici: DEHNcube YPV SCI... Il funzionamento affidabile dei dispositivi SPD nei circuiti FV in corrente continua è indispensabile quando si utilizzano dispositivi di protezione contro le sovratensioni Tipo 2. A tal fine, i limitatori di sovratensione DEHNguard M YPV SCI (FM) e DEHNcube YPV SCI... dispongono anche di un circuito di protezione Y a prova di guasto e della tecnologia SCI (Figure e ) e sono anche collegabili a generatori fotovoltaici fino a 1000 A senza l'impiego di prefusibili. Le numerose tecnologie combinate in questi scaricatori prevengono i danni al dispositivo di protezione contro le sovratensioni dovute ai guasti dell'isolamento nel circuito FV, pre- 374 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

7 GJB 6 mm 2 Cu PC DNO SEB M M MEB DNO Operatore della rete di distribuzione GJB Scatola di derivazione del generatore M Contatore MEB Barra equipotenziale principale SEB Quadro di consegna energia Num. in Fig. SPD * FM contatto di segnalazione flottante remoto Art. Ingresso C.C. dell'inverter Uscita AC dell'inverter Ingresso a bassa tensione Interfaccia dati Messa a terra funzionale Per MPPT DEHNguard DG M YPV SCI 1000 FM * Per 1 MPPT DEHNcube DCU YPV SCI M Per 2 MPPTs DEHNcube DCU YPV SCI M Sistema TN-S DEHNguard DG M TNS 275 FM * Sistema TN-C DEHNguard DG M TNC CI 275 FM * Sistema TN-S DEHNguard DG M TNS CI 275 FM * Sistema TT DEHNguard DG M TT CI 275 FM * Due coppie, anche con diverse tensioni di esercizio, fino a 180 V BLITZDUCTOR BXTU ML4 BD basetta BXT BAS Figura Edificio senza LPS esterno - Situazione A (Integrazione 5 della norma DIN EN ) Collegamento equipotenziale funzionale Morsetto di messa a terra UNI GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 375

8 distanza di isolamento mantenuta s GJB 6 mm 2 Cu PC DNO SEB M M MEB DNO Operatore della rete di distribuzione GJB Scatola di derivazione del generatore M Contatore MEB Barra equipotenziale principale s Distanza di isolamento SEB Quadro di consegna energia Num. in Fig. SPD * FM contatto di segnalazione flottante remoto Art. Ingresso C.C. dell'inverter Per MPPT DEHNguard DG M YPV SCI 1000 FM * Per 1 MPPT DEHNcube DCU YPV SCI M Per 2 MPPTs DEHNcube DCU YPV SCI M Uscita AC dell'inverter Sistema TN-S DEHNguard DG M TNS 275 FM * Ingresso a bassa tensione Sistema TN-C DEHNventil DV M TNC 255 FM * Sistema TN-S DEHNventil DV M TNS 255 FM * Sistema TT DEHNventil DV M TT 255 FM * Interfaccia dati Due coppie, anche con diverse tensioni di esercizio, fino a 180 V Messa a terra funzionale / protezione contro i fulmini esterna BLITZDUCTOR BXTU ML4 BD basetta BXT BAS Collegamento equipotenziale funzionale Morsetto di messa a terra UNI Dispositivo di captazione Asta di captazione con basamento in calcestruzzo (8,5 kg) Figura Edificio con LPS esterno e una sufficiente distanza di isolamento - Situazione B (Integrazione 5 della norma DIN EN ) 376 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

9 Figura vengono il rischio di incendio causato dal sovraccarico dello scaricatore e mettono il dispositivo in uno stato elettrico di sicurezza, il tutto senza interrompere il funzionamento del sistema fotovoltaico. Grazie al circuito di protezione, è possibile sfruttare appieno la caratteristica di limitazione della tensione dei varistori anche nei circuiti in corrente continua dei sistemi fotovoltaici. Inoltre, la protezione contro le sovratensioni sempre attiva minimizza numerosi piccoli picchi di tensione. In tal modo la tecnologia SCI aumenta la durata dell'intero lato a corrente continua del sistema fotovoltaico. Selezione dei dispositivi SPD secondo il livello di protezione della tensione U p La tensione di funzionamento sul lato a corrente continua dei sistemi fotovoltaici differisce da un sistema all'altro. Attualmente sono possibili valori fino a 1500 V CC. Di conseguenza differisce anche la rigidità dielettrica dell'apparecchiatura utilizzatrice. Al fine di garantire che il sistema fotovoltaico sia protetto in modo affidabile, il livello di protezione della tensione U p del dispositivo SPD deve essere inferiore rispetto alla rigidità dielettrica del sistema fotovoltaico da protegge- Figura Determinazione del volume protetto utilizzando il metodo dell'angolo di protezione distanza di isolamento s il raggio della sfera rotolante dipende dalla classe LPS re. La norma CEI CLC/TS (CEI 37-12) richiede che la tensione U p sia almeno il 20% inferiore rispetto alla rigidità dielettrica del sistema fotovoltaico. I dispositivi SPD Tipo 1 o 2 devono essere energeticamente coordinati con l'ingresso dell'apparecchiatura utilizzatrice. Se i dispositivi SPD sono già integrati nelle apparecchiature utilizzatrici, il coordinamento tra SPD Tipo 2 e il circuito di ingresso di tali apparecchiature è garantita dal costruttore (Figura ). Esempi di applicazione: Edificio privo di protezione contro i fulmini esterna La Figura mostra il concetto di protezione contro le sovratensioni per un sistema fotovoltaico installato in un edificio privo di protezione contro i fulmini esterna. A causa dell'accoppiamento induttivo derivante dalla caduta di fulmini nelle vicinanze, delle sovratensioni pericolose possono penetrare nell'impianto FV, o passare dal sistema di alimentazione attraverso la rete elettrica. Gli SPD Tipo 2 vanno installati nei seguenti punti: lato corrente continua dei moduli e inverter, uscita AC dell'inverter, quadro di distribuzione di rete a bassa tensione, interfacce di comunicazione via cavo. Tutti gli ingressi in corrente continua (MPP) dell'inverter vanno salvaguardati da un dispositivo di protezione contro le sovratensioni Tipo 2, ad esempio DEHNguard M YPV SCI (FM), che protegge in modo affidabile il lato a corrente continua dei sistemi fotovoltaici. Se la distanza fra l'ingresso dell'inverter e il generatore fotovoltaico supera i 10 m, la norma CEI CLC/TS (CEI 37-12) richiede l'installazione di un ulteriore scaricatore Tipo 2 per corrente continua sul lato del modulo. Le uscite in corrente alternata degli inverter sono sufficientemente protette se la distanza tra gli inverter dell'impianto FV e il punto di installazione dello scaricatore Tipo 2 alla connessione di rete (ingresso a bassa tensione) è inferiore a 10 m. Per cavi di lunghezza maggiore bisogna installare a monte dell'ingresso in asta di captazione angolo di protezione Confronto tra il metodo della sfera rotante e il metodo dell'angolo di protezione, per la determinazione del volume protetto corrente alternata dell'inverter un ulteriore dispositivo di protezione contro le sovratensioni Tipo 2, per esempio Dehnguard M 275, in conformità alla norma CEI CLC/TS CEI 37-12). Inoltre, deve essere installato un dispositivo di protezione contro le sovratensioni Tipo 2 Dehnguard M CI 275 (FM) a monte del contatore posto sull'ingresso a bassa GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 377

10 Figura Scaricatore DEHNcube YPV SCI M Tipo 2 per proteggere gli invertitori (1 MPPT) tensione. CI (interruzione del circuito) è l'acronimo del fusibile coordinato che viene integrato nel percorso del dispositivo protezione, consentendone l'impiego nel circuito a corrente alternata senza prefusibile. Il dispositivo DEHNguard M CI 275 (FM) è disponibile per tutte le configurazioni dei sistemi a bassa tensione (TN-C, TN-S, TT). Se gli inverter sono collegati a linee dati e linee sensori per monitorare la resa, sono necessari degli adeguati dispositivi di protezione contro le sovratensioni. Per i sistemi dati tipo RS 485 si può utilizzare il dispositivo BLITZDUCTOR XTU, dotato di morsetti per due coppie filari, ad esempio per i dati in entrata e in uscita. Edificio dotato di protezione contro i fulmini esterna e sufficiente distanza di isolamento s (situazione B) La Figura illustra il concetto di protezione contro le sovratensioni per un sistema fotovoltaico dotato di protezione contro i fulmini esterna e una sufficiente distanza di isolamento s tra il sistema fotovoltaico e il sistema di protezione contro i fulmini. Il principale obiettivo è quello di evitare danni alle persone e ai beni (incendio dell'edificio) derivanti da un fulmine. In questo contesto, è importante che il sistema fotovoltaico non interferisca con la protezione contro i fulmini esterna. Inoltre, il sistema fotovoltaico stesso deve essere protetto dalla fulminazione diretta. Ciò significa che il sistema fotovoltaico va installato nel volume protetto dalla protezione contro i fulmini esterna. Questo volume è formato dai sistemi di captazione (ad esempio aste di captazione) che impediscono la fulminazione diretta dei moduli fotovoltaici e dei cavi. Per determinare il volume protetto si possono utilizzare il metodo dell'angolo di protezione (Figura ) o il metodo della sfera rotolante (Figura ) come descritto al punto della norma CEI EN (CEI 81-10/3). Bisogna mantenere una certa distanza di isolamento s tra tutte le parti conduttrici del sistema fotovoltaico e il sistema di protezione antifulmine. In questo contesto bisogna evitare le ombre nette, per esempio, mantenendo una distanza sufficiente tra l'asta di captazione e i moduli FV. Il collegamento equipotenziale antifulmine costituisce una parte integrante del sistema di protezione contro i fulmini. Deve essere realizzato per tutti i sistemi conduttivi e le linee che entrano nell'edificio e che possono trasportare la correnti di fulmine. Ciò si ottiene collegando direttamente tutti i sistemi metallici (e indirettamente tutti i sistemi alimentati) tramite scaricatori della corrente di fulmine Tipo 1 al sistema dei dispersori. Il collegamento equipotenziale antifulmine va realizzato nella posizione più prossima possibile al punto di ingresso nell'edificio, per impedire l'ingresso delle correnti parziali di fulmine nell'edificio stesso. La connessione alla rete deve essere protetta da un dispositivo SPD spinterometrico multipolare Tipo 1, ad esempio uno scaricatore combinato Tipo 1 DEHNventil M 255. Questo scaricatore combina in un unico dispositivo uno scaricatore della corrente di fulmine e un limitatore di sovratensione. Se la lunghezza del cavo tra lo scaricatore e l'inverter è inferiore a 10 m, la protezione è sufficiente. In caso di cavo più lungo, bisogna installare ulteriori dispositivi di protezione contro le sovratensioni Tipo 2 Dehnguard M a monte dell'ingresso in corrente alternata degli inverter, in conformità alla norma CEI CLC/ TS (CEI 37-12) Tutti gli ingressi in corrente continua dell'inverter vanno protetti da uno scaricatore Tipo 2 per impianti FV, per esempio DEHNcube YPV SCI (Figura ). Questo vale anche per i dispositivi senza trasformatore. Se gli inverter sono collegati a linee dati, ad esempio per monitorare la resa, bisogna installare dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni per salvaguardare la trasmissione dei dati. A tale scopo si possono utilizzare i dispositivi BLITZDUCTOR XTU con tecnologia activsense per le linee con segnale analogico e per i bus dati tipo RS485. Questi dispositivi rilevano automaticamente la tensione di funzionamento del segnale utile e regolano di conseguenza il livello di protezione. Conduttore isolato HVI resistente alle tensioni elevate Un'altra possibilità per mantenere la distanza di isolamento s è quella di impiegare dei conduttori isolati HVI resistenti alle tensioni elevate, che consentono di mantenere una distanza s fino a 0,9 m in aria. I conduttori HVI possono entrare direttamente in contatto con il sistema fotovoltaico a valle 378 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

11 distanza di isolamento non mantenuta < s GJB 16 mm 2 Cu PC DNO SEB M M MEB DNO Operatore della rete di distribuzione GJB Scatola di derivazione del generatore M Contatore MEB Barra equipotenziale principale s Distanza di isolamento SEB Quadro di consegna energia Num. in Fig. SPD * FM contatto di segnalazione flottante remoto Art. Ingresso C.C. dell'inverter Uscita AC dell'inverter Per MPPT DEHNcombo DCB YPV SCI 1000 FM * Impianto TN-S DEHNshield DSH TNS Ingresso a bassa tensione 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 Due coppie, anche con diverse tensioni di esercizio, fino a 180 V Messa a terra funzionale / protezione contro i fulmini esterna BLITZDUCTOR BXTU ML4 BD basetta BXT BAS Collegamento equipotenziale funzionale Morsetto di messa a terra UNI Dispositivo di captazione Asta di captazione con basamento in calcestruzzo (8,5 kg) Figura Edificio con LPS esterno e insufficiente distanza di isolamento - Situazione C (Supplemento 5 della norma DIN EN ) GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 379

12 quadro AC (interfaccia ai cavi in sito) collegamento alimentazione AC d.c. a.c. cavi AC (interconnessi) cavi montati in fabbrica cavi posati in sito Figura Esempio: edificio senza protezione contro i fulmini esterna; protezione contro le sovratensioni per un microinverter situato nel quadro di collegamento dei cavi in sito dell'estremità di tenuta. Informazioni più dettagliate sull'applicazione e l'installazione di conduttori HVI sono fornite nella presente Guida alla protezione contro i fulmini o nelle rispettive istruzioni di installazione. Edificio esterno dotato di protezione contro i fulmini esterna con insufficiente distanza di isolamento s (situazione C) Se la copertura è realizzata in metallo o è formata dal sistema fotovoltaico stesso, non è possibile assicurare la distanza di isolamento s. I componenti metallici del sistema di montaggio FV vanno collegati alla protezione contro i fulmini esterna in modo che possano trasportare le correnti di fulmine (conduttore di rame con sezione di almeno 16 mm 2 o equivalente). Ciò significa che bisogna realizzare un collegamento equipotenziale antifulmine anche per linee FV che entrano nell'edificio dall'esterno (Figura ). Secondo l'integrazione 5 della norma tedesca DIN EN e la norma CEI CLC/TS (CEI 37-12), le linee in corrente continua vanno protette da un SPD Tipo 1 per sistemi fotovoltaici. A questo scopo si impiega lo scaricatore combinato Tipo 1 e Tipo 2 DEHNcombo YPV SCI (FM). Anche sull'ingresso a bassa tensione bisogna realizzare un collegamento equipotenziale antifulmine. Se uno o più inverter sono posti a più di 10 m dal dispositivo SPD Tipo 1 installato presso il collegamento alla rete, deve essere installato un ulteriore SPD Tipo 1 sul lato corrente alternata degli inverter (ad esempio, lo scaricatore combinato Tipo 1 e Tipo 2 DEHNshield ). Bisogna inoltre installare idonei dispositivi di protezione contro le sovratensioni per proteggere le corrispondenti linee dati per il controllo della resa. I dispositivi di protezione BLITZDUCTOR XTU sono utilizzati per proteggere i sistemi dati, ad esempio, tipo RS 485. Sistemi fotovoltaici con microinverter I microinverter richiedono un diverso concetto di protezione contro le sovratensioni. Infatti, la linea a corrente continua di un modulo (o di una coppia di moduli) viene direttamente collegata all'inverter di ridotte dimensioni. In questo processo bisogna evitare la formazione di inutili spire conduttive. L'accoppiamento induttivo in strutture a corrente continua di dimensioni così ridotte di solito ha un potenziale energetico distruttivo piuttosto basso. I lunghi cablaggi di un sistema fotovoltaico con microinverter si trovano sul lato a corrente alternata (Figura ). Se il microinverter è montato direttamente sul modulo, i dispositivi di protezione contro le sovratensioni possono essere installati solo sul lato corrente alternata: Edifici senza protezione contro i fulmini esterna scaricatori Dehnguard M 275 Tipo 2 per corrente alternata/ trifase in prossimità dei microinverter e Dehnguard 275 CI sull'ingresso a bassa tensione. Edifici dotati di protezione contro i fulmini esterna e distanza di isolamento s sufficiente scaricatori Tipo 2, ad 380 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

13 esempio DEHNguard M 275 molto in prossimità dei microinverter e scaricatori della corrente di fulmine Tipo 1 all'ingresso in bassa tensione, per esempio DEHNventil M Edifici dotati di protezione contro i fulmini esterna e distanza di isolamento s in sufficiente scaricatori Tipo 1, per esempio DEHNshield 255 in prossimità dei microinverter e scaricatori della corrente di fulmine Tipo 1 DEHNventil M sull'ingresso a bassa tensione. Indipendentemente dallo specifico costruttore, i microinverter comprendono dei sistemi di monitoraggio dei dati. Se i dati sono modulati sulle linee in corrente alternata attraverso i microinverter, bisogna dotare le unità riceventi separate (esportazione/elaborazione dati) di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni (ad esempio DEHNbox DBX KT BD). Lo stesso vale per le connessioni di interfaccia con i sistemi di bus a valle e la loro alimentazione (ad es. Ethernet, ISDN). Gli impianti fotovoltaici sono divenuti una parte integrante dei moderni impianti elettrici. Essi devono essere dotati di scaricatori della corrente di fulmine e limitatori di sovraten- GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 381

14 382 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI