Portata Iz Nel caso di cavi solari, essa deve essere indicata dal costruttore(in genere è riferita a 30 C con posa in aria libera).

Transcript

1 CAVI In un impianto fotovoltaico i cavi devono essere in gado di sopportare le condizioni ambientali a cui sono sottoposti cioè elevata temperatura, radiazione solare, pioggia, etc... Tensione nominale In c.c. la tensione del sistema non deve superare di 1.5 volte la tensione nominale dei cavi. Per la loro scelta si assume prudenzialmente una tensione del generatore pari a 1.2 Uoc (Uoc è la tensione della stringa connessa all'inverter). Ad es. se la Uoc = 509 V, la tensione del generatore sarà ipotizzata al valore di 1.2 x 509 = 708 V. Nei sistemi fotovoltaici isolati da terra o con un polo a terra, la Ut = Upv e quindi i cavi con tensioni nominali 450/750 V sono idonei fino a 675 Vc.c. mentre quelli con tensioni nominali pari a 0.6/1 kv lo sono fino a 900 V. Negli impianti con un punto mediano a terra dove Ut = Upv/2, i cavi con con tensioni nominali 450/750 V e quelli con tensioni nominali pari a 0.6/1 kv sono, rispettivamente, idonei fino a tensioni di 1125 V e 1500 V in c.c. Cavi di stringa solari Sono quelli che collegano tra loro i moduli e la stringa al primo quadro. Essi devono sopportare elevete temperature e resistere ai raggi UV se installati a vista. I cavi FG7(O)R 0.6/1 hanno una Tmax di funzionamento di 90 C ma non una buona resistenza ai raggi UV per cui vanno posati in tubi isolanti. I cavi solari sono cavi unipolari con isolamento e guaina in gomma, Un = 0.6/1 kv, Tmax > 90 C ed elevata resistenza ai raggi UV se installati a vista. Cavi non solari A valle del quadro di stringa possono essere utilizzati cavi tradizionali in quanto lontani dai moduli e quindi a temperature ambienti di C. Posa Per quella in esterno, anche se i cavi sono in tubo o canale, si usano cavi con guaina del tipo FG7(O)R 0.6/1, per quella interna valgono le regole generali. Sezione dei cavi Per la scelta della sezione deve valere la regola riportata sulle norme CEI 64-8 cioè la portata Iz >= Ib corrente di esercizio senza dimenticare il limite della c.d.t. Corrente di esercizio Ib Nel funzionamento ordinario la corrente erogata dai moduli è poco più bassa di quella di cortocircuito e si aggira al massimo sui 10 A. Prudenzialmente, per la scelta della sezione, si aumenta la Ib del 25%: è chiaro che, se si hanno più stringhe in parallelo, la corrente di esercizio nel cavo sarà m volte il valore 1.25 x Ib, con m pari al numero delle stringhe.

2 Portata Iz Nel caso di cavi solari, essa deve essere indicata dal costruttore(in genere è riferita a 30 C con posa in aria libera). Per tenere conto delle condizioni di posa e della temperatura reale, la si moltiplica per questi coefficienti: per posa sul retro del modulo (Ta = 70 C) per posa in tubo o canale Nel caso di cavi non solari, le portate sono lette sulle tabelle CEI UNEL e per le diverse condizioni di posa in aria (Ta = 30 C) va moltiplicata per questi coefficienti: per posa sul retro del modulo (Ta = 70 C) per posa in tubo al sole (Ta = 40 C) Esiste poi un ulteriore coefficiente di riduzione per i cavi in posa in fascio.

3 Conclusioni I cavi solari di sezione 2.5 mm² hanno una portata sovrabbondante rispetto alla corrente di esercizio del circuito stringa. La c.d.t. lato c.c. è compensata dall'inverter ma è pur sempre una perdita di potenza in quanto: DV = R I per cui DV x I = R I² quindi una c.d.t. del 3% equivale ad una perdita di potenza dello stesso valore percentuale. Occorre quindi limitare la c.d.t. % a valori non superiori a 1-2% per cui la sezione dei cavi e sovrabbondante rispetto a quella necessaria. DISPOSITIVI DI PROTEZIONE, MANOVRA E SEZIONAMENTO Lato c.a. Non esistono differenze tra quelli usati negli impianti elettrici generici e quelli dell'impianto fotovoltaico. Si possono avere interruttori automatici, interruttori di manovra-sezionatori. Lato c.c. Gli interruttori per uso industriale (EN ) sono idonei anche in c.c. ma con tensione di impiego ridotta rispetto a quella in c.a. Gli interruttori di manovra-sezionatori (EN / CEI 17-11) sono utilizzabili anche in c.c. ma con tensioni di impiego ridotta rispetto alla c.a. (categoria di utilizzo DC-20: manovrabili a vuoto). Se la tensione nominale dell'interruttore di manovra-sezionatore è inferiore a quella max del generatore fotovoltaico (1.2 Uoc) è necessario collegare in serie due o più poli dell'interruttore per ridurre le sollecitazioni dell'arco. Questi interruttori di manovra-sezionatori sono protetti dalle sovracorrenti con dei fusibili. I fusibili B.T. vanno bene anche in c.c. purchè la Un sia ridotta(deve essere almeno pari a 1.2 Uoc). PROTEZIONE DALLE SOVRACORRENTI Lato c.c. Essendo i cavi scelti con portata superiore o uguale alla max corrente che li può attraversare, non si ha sovraccarico e quindi non esiste la protezione adeguata. Può invece esserci un cortocircuito nel caso di: 1. contatto tra i due poli positivo e negativo 2. guasto a terra nei sistemi con punto a terra 3. doppio guasto a terra nei sistemi isolati da terra Un cortocircuito su un cavo di stringa è alimentato:

4 a) a monte dalla stringa interessata (Icc1 = 1.25 Isc) b) a valle da tutte le altre stringhe interconnesse (Icc2 = (n-1) x 1.25 Isc) essendo n il numero delle stringhe collegate allo stesso inverter. Nel caso riportato Icc = (m-1) x 1.25 Isc + (n - m) x 1.25 Isc = (n -1) x 1.25 Isc Se la portata del cavo stringa supera il valore (n-1) x 1.25 Isc, si può omettere la protezione contro il corto circuito. Un cortocircuito su un cavo che collega il quadro stringa con l'inverter è alimentato: 1. a monte dalle m stringhe connesse al quadro di stringa 2. a valle dalle n - m stringhe rimanenti

5 La corrente m x 1.25 Isc è minore della corrente (n - m) x 1.25 Isc solo se n > 2m: in questo caso si può sovradimensionare il cavo in modo che risulti (n - m) x 1.25 Isc <= Iz e quindi nessuna protezione contro il cortocircuito oppure proteggere il cavo con i fusibili installati nel quadro inverter. Ma anche i moduli vanno protetti contro il cortocircuito. Infatti se una stringa ècortocircuitata in tutto o in parte a causa di uno o più guasti (tra cui si può pensare anche l'ombreggiamento), le altre stringhe investono quella guasta con una corrente inversa a quella di senso ordinario. I moduli possono sopportare una corrente inversa di Isc: sapendo che la max corrente inversa è (n-1) x 1.25 Isc, si deduce che se essa è < 2.5 Isc non è necessario il fusibile di protezione (se n = 3, tutto va bene; se n > 3, no!). Scelta dei dispositivi di protezione E' stato detto che, se necessaria, la protezione è affidata ai fusibili. Essi sono del tipo gg e devono avere una Un in c.c. maggiore di 1.2 Uoc. La In deve essere maggiore od uguale a 1.2 Isc per evitare interventi intempestivi e non deve essere superiore a quella indicata dal costruttore. In assenza di indicazioni si assume In <= 2 Isc. Nei sistemi con un polo a terra è sufficiente un fusibile sul conduttore non connesso a terra.

6 Nei sistemi isolati da terra (o punto centrale a terra) i fusibili vanno installati su entrambi i poli poichè potrebbero essere percorsi dalla corrente di guasto a terra. I fusibili che collegano il quadro di stringa con l'inverter devono avere una In che soddisfi la condizione: m x 1.25 Isc <= In <= Iz e sono posti nel quadro inverter poichè le correnti di cortocircuito arrivano da valle del campo fotovoltaico. Lato c.a. Il cavo che collega l'inverter alla rete c.a. ha generalmente una portata maggiore alla massima corrente d'inverter per cui non c'è bisogno della protezione contro il sovraccarico. Deve esserci la protezione contro il cortocircuito che arriva dalla rete c.a. ed è attuata con un interruttore magnetotermico installato in prossimità del punto di parallelo con la rete.

7 Installazione dei dispositivi Ogni circuito deve essere sezionabile in corrispondenza alla sua alimentazione come previsto dalle norme CEI Nell'impianto fotovoltaico, in special modo l'inverter, deve essere sezionabile sia dal lato c.c. che da quello c.a. per poter eseguire tranquillamente la sua manutenzione. Sul lato c.a., a valle dell'inverter, deve essere previsto un dispositivo di sezionamento generale (un interruttore automatico). Se esso non è vicino all'inverter è preferibile prevedere un dispositivo di sezionamento ulteriore subito a valle dello stesso inverter. Subito a monte dell'inverter (lato c.c.) deve trovarsi un dispositivo di sezionamento azionabile sottocarico (interruttore di manovra-sezionatore). Esso può essere interno allo stesso inverter o dentro un quadro e la sua apertura può avvenire solo dopo aver aperto il sezionamento lato c.a. (soluzione accettabile fino a potenza complessiva degli inverter di 15 kw). Nel caso di un impianto multinverter anzichè un unico dispositivo di sezionamento generale si possono prevedere più dispositivi di sezionamento (uno per inverter azionabili sotto carico).

8 E' anche consigliabile un dispositivo di sezionamento (anche a vuoto) su ogni stringa per poter fare verifiche e manutenzioni: un interruttore di manovra-sezionatore per entrambi i poli, per ogni stringa sul quadro inverter o sul quadro di stringa.

9 QUADRI ELETTRICI Quelli installati nel campo fotovoltaico ed esposti quindi alle condizioni atmosferiche devono avere un grado di protezione almeno pari a IP54, devono resistere ai raggi ultravioletti e devono essere facilmente accesibili. Ad essi si applicano le norme EN (CEI 17-13). COMANDO DI EMERGENZA Esso serve per mettere in sicurezza con una sola manovra l'intero impianto o una sua parte, ad es., un compartimento antincendio. Questo comando va inserito una volta eseguita la valutazione dei rischi oppure risulta obbligatorio in quelle attività soggette alla prevenzione incendi. Il comando di emergenza mette fuori tensione tutti i circuiti all'interno del compartimento antincendio compresi quelli alimentati dal generatore fotovoltaico. E' bene ricordare che: 1. ogni inverter deve avere un dispositivo di sezionamento sotto carico sul lato c.c. 2. il generatore fotovoltaico rimane in tensione dopo l'apertura del dispositivo generale lato c.c. 3. quando manca la tensione di rete, si apre il dispositivo interfaccia e l'inverter va in stand-bay

10 Come si nota dalla figura nella sezione a il comando di emergenza agisce sull'interruttore generale e toglie tensione all'inverter con conseguente apertura del dispositivo interfaccia. Nella sezione b il comando agisce sull'interruttore generale del compartimento antincendio e quindi tutti gli altri circuiti non interessati possono continuare a funzionare.

11 Come si nota dalla figura, parte dell'impianto trovasi all'interno del compartimento controllato dal comando di emergenza. Nella sezione a il comando interviene sull'interruttore generale dell'impianto con conseguente apertura del dispositivo interfaccia e la linea a valle dell'inverter è senza tensione. Nella sezione b l'inverter è interno al compartimento per cui è necessario che il comando di emergenza agisca non solo sull'interruttore generale ma anche su un dispositivo di sezionamento a monte dell'inverter (lato c.c.) esterno al compartimento antincendio.