Guida di progettazione SUNNY TRIPOWER 60

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1 Guida di progettazione SUNNY TRIPOWER 60 STP60-10-PL-it-10 Versione 1.0 ITALIANO

2 Disposizioni legali SMA Solar Technology AG Disposizioni legali Le informazioni contenute in questa documentazione sono proprietà di SMA Solar Technology AG. Per la pubblicazione, integrale o parziale, è necessario il consenso scritto di SMA Solar Technology AG. La riproduzione per scopi interni all azienda, destinata alla valutazione del prodotto o al suo utilizzo corretto, è consentita e non è soggetta ad approvazione. Garanzia di SMA È possibile scaricare le condizioni di garanzia aggiornate dal sito Internet Marchi Tutti i marchi sono riconosciuti anche qualora non distintamente contrassegnati. L assenza di contrassegno non significa che un prodotto o un marchio non siano registrati. Il marchio nominativo e il logo BLUETOOTH sono marchi registrati di proprietà di Bluetooth SIG, Inc.; ogni loro utilizzo da parte di SMA Solar Technology AG è autorizzato con licenza. Modbus è un marchio registrato di Schneider Electric e la licenziataria è Modbus Organization, Inc. QR Code è un marchio registrato di DENSO WAVE INCORPORATED. Phillips e Pozidriv sono marchi registrati di proprietà di Phillips Screw Company. Torx è un marchio registrato di proprietà di Acument Global Technologies, Inc. SMA Solar Technology AG Sonnenallee Niestetal Germania Tel Fax info@sma.de SMA Solar Technology AG. Tutti i diritti riservati. 2 STP60-10-PL-it-10 Guida di progettazione

3 SMA Solar Technology AG Indice Indice 1 Introduzione Elenco delle abbreviazioni Panoramica dell inverter Targhetta di identificazione Panoramica sulla meccanica dell inverter Descrizione dell inverter Panoramica del sistema Sicurezza funzionale Modalità di funzionamento Inseguitore MPP e riduzione della potenza Inseguitore MPP Riduzione della potenza dell inverter Potenza di riferimento Codice di rete Impostazioni di protezione di rete Supporto della rete (gestione di rete) Fault Ride Through (capacità dell impianto di rimanere connesso alla rete) Gestione della potenza reattiva Gestione attiva della potenza Impostazioni per la sicurezza funzionale Progettazione meccanica dell impianto Disimballaggio Installazione Condizioni di installazione Montaggio dell inverter Orientamento dell inverter Specifiche delle coppie per l installazione Specifiche dei cavi Guida di progettazione STP60-10-PL-it-10 3

4 Indice SMA Solar Technology AG 4 Progettazione elettrica dell impianto Introduzione Lato CC Requisiti per il collegamento FV Tensione a vuoto massima Tensione MPP Corrente di cortocircuito Corrente MPP Resistenza fra modulo FV e terra Messa a terra Collegamento in parallelo dei generatori FV Cavi FV Dimensionamento e posa Determinazione dei rapporti di dimensionamento dei sistemi FV Moduli a film sottile Protezione da sovratensioni interna Gestione del calore Simulazione FV Capacità di campo FV Collegamento alla rete di bassa tensione Condizioni di collegamento CA Protezione del collegamento CA Impedenza di rete Considerazioni sui cavi CA Comunicazione e progettazione del sistema, SMA Inverter Manager Comunicazione Ethernet Panoramica del sistema SMA Inverter Manager Interfacce utente I/O-Box Stazione meteo STP60-10-PL-it-10 Guida di progettazione

5 SMA Solar Technology AG 6 Dati tecnici Dati tecnici Valori limite per la riduzione del rapporto di dimensionamento Norme e standard Specifiche dei fusibili di rete Dati tecnici delle interfacce di comunicazione Collegamenti Ethernet Topologia della rete Guida di progettazione STP60-10-PL-it-10 5

6 SMA Solar Technology AG 6 STP60-10-PL-it-10 Guida di progettazione

7 SMA Solar Technology AG 1 Introduzione 1 Introduzione 1.1 Elenco delle abbreviazioni La guida di progettazione contiene le informazioni necessarie per la progettazione e il dimensionamento di un impianto e descrive i requisiti per l utilizzo di un Sunny Tripower 60 in impianti fotovoltaici. Figura 1.1 Sunny Tripower 60 Sono disponibili i seguenti materiali aggiuntivi: Istruzioni per l installazione (nel contenuto della fornitura), contenenti informazioni per l installazione e la messa in servizio dell inverter Guida rapida per l installazione di Inverter Manager e I/O-Box, contenente le informazioni necessarie per l installazione di SMA Inverter Manager Istruzioni di manutenzione per la sostituzione della ventola, contenete informazioni su come sostituire una ventola difettosa Istruzioni di manutenzione per la sostituzione degli SPD (Surge Protection Device), contenente informazioni su come sostituire i dispositivi di protezione da sovratensioni Questi documenti sono disponibili nell area Download del sito oppure possono essere richiesti al fornitore dell inverter. Per ulteriori informazioni rivolgersi al fornitore. Abbreviazione ANSI AWG cat5e DHCP VNB DSL CEM (direttiva) ESD FCC FRT GSM HDD IEC IT LCS LED LVD (Direttiva sulla bassa tensione) MCB MPP MPPT NFPA P PCB Spiegazione American National Standards Institute (Ente americano per la standardizzazione dei processi industriali) American Wire Gauge (codifica del diametro dei fili) Cavo di categoria 5 (caratteristiche migliorate) con doppini ritorti (Twisted-Pair) per la trasmissione di dati Dynamic Host Configuration Protocol, consente l assegnazione automatica dell indirizzo di rete da parte del server DHCP. Gestore della rete di distribuzione Digital Subscriber Line, linea digitale a sottoscrizione Direttiva sulla compatibilità elettromagnetica Scarica elettrostatica Federal Communications Commission (Commissione federale comunicazioni) Fault Ride Through (capacità dell impianto di rimanere connesso alla rete) Global System for Mobile Communications (sistema globale di comunicazione mobile) Hard Disk Drive (disco rigido) Commissione elettrotecnica internazionale Terra isolata Messa in servizio locale e servizio di assistenza tecnica Diodo a emissione di luce Direttiva sulla bassa tensione Interruttore automatico Maximum Power Point (punto di massima potenza) Inseguitore del punto di massima potenza, verifica il punto ottimale per la potenza FV. National Fire Protection Association (Associazione nazionale per la protezione contro gli incendi) P è il simbolo della potenza attiva e si misura in watt (W). Piastra a circuito stampato Guida di progettazione STP60-10-PL-it-10 7

8 2 Panoramica dell inverter SMA Solar Technology AG Abbreviazione PCC PE PELV PLA PNOM POC PSTC FV RCD RCMU RISO ROCOF Q S STC SW THD TN-S TN-C TN-C-S TT Spiegazione Point of Common Coupling, punto di immissione in rete. Il punto della rete pubblica alla quale altri clienti sono o potrebbero essere collegati. Conduttore di protezione Bassissima tensione Power Level Adjustment, regolazione della potenza d uscita Potenza [W], potenza attiva nominale Punto di collegamento al quale il sistema FV viene collegato alla rete di approvvigionamento. Potenza [W], potenza di prova standard Fotovoltaico, celle fotovoltaiche Interruttore differenziale Unità di monitoraggio della corrente residua Resistenza di isolamento Tasso di variazione della frequenza Q è il simbolo della potenza reattiva ed è misurata in voltampere reattivi (VAr). S è il simbolo della potenza apparente ed è misurata in voltampere (VA). Condizioni di test standard (Standard Test Conditions) Software Distorsione armonica totale Rete CA con conduttori terra-neutro separati Rete CA con conduttori terra-neutro combinati Combinazione dei sistemi TN-C e TN-S: lo scollegamento del conduttore di terra e neutro avviene nel punto di trasmissione tra rete di distribuzione e l impianto del cliente. Rete CA separata tra messa a terra dell impianto del produttore e messa a terra dell utente 2 Panoramica dell inverter 2.1 Targhetta di identificazione Figura 2.1 Targhetta di Sunny Tripower 60 Tabella 1.1 Abbreviazioni 8 STP60-10-PL-it-10 Guida di progettazione

9 SMA Solar Technology AG 2 Panoramica dell inverter 2.2 Panoramica sulla meccanica dell inverter 1 Coperchio dell area di installazione 2 Coperchio frontale 3 Dissipatore in alluminio pressofuso 4 Supporto da parete 5 Display (solo visualizzazione) 6 Sezionatore di carico FV 7 Ventole Figura 2.3 Panoramica sulla meccanica dell inverter Figura 2.2 Targhetta di Sunny Tripower 60-US La targhetta di identificazione posta sul lato dell inverter riporta i seguenti dati: Tipo di inverter Dati tecnici importanti Numero di serie per l identificazione dell inverter (situato sotto il codice a barre) 2.3 Descrizione dell inverter Caratteristiche dell inverter: Involucro IP65/tipo 3R Sezionatore di carico FV Funzione di gestione di rete Senza trasformatore Trifase Topologia livello 3 con alto rendimento di potenza Unità di monitoraggio correnti di guasto integrata Funzione di prova dell isolamento Funzioni complete di Ride-Through (per assicurare una produzione energetica affidabile in caso di disturbi della rete) in funzione della parametrizzazione dell inverter Conforme ai requisiti di molte reti nazionali Modifica a requisiti e condizioni locali tramite le impostazioni codice di rete. Guida di progettazione STP60-10-PL-it-10 9

10 2 Panoramica dell inverter SMA Solar Technology AG Panoramica del sistema L impianto STP 60 con 1 Sunny Tripower 60 sfrutta tanto i vantaggi degli inverter di stringa quanto quelli degli inverter centrali ed è particolarmente adatto per una molteplicità di impianti commerciali e di gestori di rete. L impianto STP 60 è composto da 1 Sunny Tripower 60, 1 DC-String-Combiner e 1 SMA Inverter Manager. La rete di comunicazione di un impianto STP 60 è suddivisa in 2 reti Ethernet: rete di impianto e rete dell inverter. La rete dell impianto è l interfaccia di comunicazione di STP 60 e può essere utilizzata da diversi Inverter Manager così come da dispositivi IT aggiuntivi. Al contrario, la rete dell inverter può essere utilizzata solamente per l inverter. La rete dell impianto deve disporre di un server DHCP (router) assegnato all inverter, poiché SMA Inverter Manager richiede l assegnazione automatica dell IP. Si consiglia di impiegare router e switch per uso professionale. Inverter Manager consente: il controllo di fino a 42 inverter Sunny Tripower 60 una semplice rete di impianto grazie a un punto unico d accesso per ogni impianto da 2,5 MVA (valore massimo) una semplice messa in servizio e manutenzione dell impianto grazie al tool LCS (Local Commissioning and Service) un upload sicuro dei dati al servizio di data warehouse così come il controllo di tutte le esigenze locali da parte del gestore di rete un protocollo di comunicazione open source Modbus TCP che utilizza tramite Ethernet un profilo SunSpec-Alliance per il monitoraggio e il controllo e che facilita ad esempio l integrazione nei sistemi SCADA un interfaccia di gestione di rete come la I/O Box opzionale per PLA e comandi di potenza reattiva una semplice integrazione di dati meteorologici tramite stazione meteo compatibile con RS-485 SunSpec Alliance 10 STP60-10-PL-it-10 Guida di progettazione

11 SMA Solar Technology AG 2 Panoramica dell inverter 1 STRINGHE FV 2 3 DC COMBINER STP LCS TOOL ROUTER 7 PORTALE STRINGHE FV DC COMBINER STP INVERTER- MANAGER 9 STAZIONE METEO 8 SYSTEMA SCADA I/O BOX 11 GESTIONE DI RETE STRINGHE FV 1 DC COMBINER STP STAZIONE DI TRASFORMATORE 12 CC CA ETHERNET RS485 1 Stringhe FV 2 Cassetta di collegamento generatore 3 Sunny Tripower 60 4 SMA Inverter Manager 5 Router 6 Tool LCS 7 Upload sul portale 8 Sistema SCADA 9 Stazione meteo 10 I/O-Box 11 Gestione di rete 12 Stazione di trasformazione Figura 2.4 Panoramica del sistema Guida di progettazione STP60-10-PL-it-10 11

12 2 Panoramica dell inverter SMA Solar Technology AG Figura 2.5 Panoramica sull area di installazione PELV (protezione contro le scariche elettriche) 2 Messa a terra dell apparecchio 7 Interfaccia Ethernet x 2 8 Interfaccia RS-485 (non utilizzata) Componenti sotto tensione 1 Morsetti CA 5 Morsetti FV Altro 3 Protezione da sovratensioni CA (SPD) 4 Protezione da sovratensioni CC (SPD) 6 Sezionatore di carico FV Sicurezza funzionale L inverter è stato sviluppato per l utilizzo internazionale e dispone di un circuito elettronico per la sicurezza funzionale che soddisfa diversi requisiti nazionali (v. cap. 2.5, pag. 16). Immunità alle interferenze Il circuito per la sicurezza funzionale dispone di un sistema integrato ridondante di riconoscimento di errori singoli. In caso di anomali l inverter si scollega immediatamente dalla rete. Il metodo è attivo e copre l intero circuito elettronico entro il monitoraggio della corrente di guasto tanto sul piano regolare quanto in caso di cambi improvvisi. Per assicurare un funzionamento sicuro, durante l avvio dell inverter vengono controllati tutti i circuiti di sicurezza funzionali. Se un circuito presenta più di una volta su 3 un disturbo nel corso dell autotest, l inverter attiva la modalità di funzionamento fail-safe. Se le tensioni e le frequenze di rete o le correnti di guasto misurate in funzionamento normale si discostano troppo nei 2 circuiti separati, l inverter interrompe l immissione in rete e ripete l autotest. I circuiti di 12 STP60-10-PL-it-10 Guida di progettazione

13 SMA Solar Technology AG 2 Panoramica dell inverter commutazione per la sicurezza funzionale sono permanentemente attivati. Una disattivazione non è possibile. Isolamento Durante l autotest l inverter ricorre al sistema di misurazione dell isolamento che rileva se l isolamento dell impianto FV è superiore al valore necessario. Questa provvedimento avviene prima che l inverter inizi l immissione in rete. Durante il collegamento alla rete l inverter misura la corrente di guasto continua nel sistema. Se il valore viene superato più di 4 volte entro 24 ore, l inverter smette di funzionare a causa dei possibili rischi di sicurezza nell impianto FV. NOTA A seconda delle condizioni di collegamento necessarie viene imposta una resistenza di isolamento minima fra terra e FV. Un valore tipico è di 82 kω. Autotest Anche la resistenza di isolamento tra array FV e terra viene verificata durante l autotest. Se la resistenza è troppo bassa, l inverter non immette più in rete. Dopo 10 minuti l inverter avvia autonomamente un nuovo tentativo di immissione. Corrente differenziale La corrente di guasto viene sorvegliata costantemente. L inverter interrompe l immissione nei seguenti casi: Il valore effettivo del ciclo della corrente di guasto non soddisfa il valore limite nel tempo previsto, definito nelle impostazioni di scollegamento o Viene misurato un aumento improvviso nella corrente di guasto Monitoraggio della rete Se l inverter immette in rete, vengono costantemente controllati questi parametri di rete: Ampiezza della tensione di rete (valore momentaneo e medio sui 10 minuti) Tensione e frequenza di rete Blackout (riconoscimento rete ad isola): Riconoscimento di blackout trifase Tasso di variazione della frequenza (ROCOF). Spostamento di frequenza Percentuale di corrente CC della rete Corrente di guasto mediante RCMU Se uno di questi parametri non soddisfa le impostazioni del codice di rete, l inverter interrompe l immissione in rete Modalità di funzionamento L inverter dispone di 5 modalità di funzionamento indicate dai LED. Stato Non connesso alla rete Connessione in corso Connesso alla rete Tabella 2.1 LED Verde Rosso Verde Rosso Verde Rosso Evento interno Verde dell inverter Rosso A prova di guasto Verde Rosso Non connesso alla rete (Standby) (LED spenti) #0-51 Se la rete CA non viene alimentata per oltre 10 minuti, l inverter si scollega autonomamente dalla rete e si spegne. Le interfacce utente e di comunicazione rimangono alimentate per scopi di comunicazione. Connessione in corso (LED verde lampeggiante) #52-53 L inverter si avvia quando la tensione d ingresso FV raggiunge la tensione di alimentazione CC minima. L inverter effettua una serie di autotest interni, inclusa la misurazione della resistenza tra gli array FV e la terra. Nel frattempo monitora anche i parametri della rete di distribuzione. Se i parametri della rete di distribuzione rientrano per l intervallo di tempo predefinito nelle specifiche previste (in funzione del codice di rete), l inverter inizia l immissione nella rete CA. Guida di progettazione STP60-10-PL-it-10 13

14 2 Panoramica dell inverter SMA Solar Technology AG Connesso alla rete (LED verde acceso) #60 L inverter è collegato alla rete pubblica (CA) e la alimenta. L inverter si scollega nei seguenti casi: Quando rileva condizioni anomale della rete (in funzione del codice di rete) oppure si verifica un evento interno. Quando la potenza FV è insufficiente (la rete di distribuzione non viene alimentata per 10 minuti). L inverter passa in questo caso alla modalità di collegamento o alla modalità non connessa alla rete. Figura 2.6 Comportamento dell'mppt con tensione MPP bassa Evento interno dell inverter (LED verde lampeggiante). #54 L inverter attende che uno stato interno sia nuovamente entro i valori limite (ad esempio che scenda la temperatura troppo elevata) prima di collegarsi un altra volta alla rete. A prova di guasto (LED rosso lampeggiante) #70 Se rileva un errore nei propri circuiti durante l autotest (in modalità di collegamento) o durante il funzionamento, l inverter passa alla modalità a prova di guasto scollegandosi dalla rete pubblica. L inverter rimarrà nella modalità A prova di guasto finché la potenza FV sarà mancata per almeno 10 minuti o finché l inverter sarà stato arrestato completamente (CA+FV). 2.4 Inseguitore MPP e riduzione della potenza Inseguitore MPP L inseguitore del punto di massima potenza (MPPT) è un algoritmo che tenta di massimizzare continuamente la potenza d uscita del generatore FV. L algoritmo adatta la tensione FV con una rapidità tale da consentire di seguire i repentini cambiamenti dell irraggiamento solare. L MPPT trova il punto di massima potenza, mentre la tensione FV rimane entro il range di tensione MPP definito. Con tensioni inferiori alla tensione MPP minima dell inverter l MPPT rinuncia al punto di massima potenza (v. figura 2.6) per poter fornire sufficiente tensione CC e in tal modo poter generare la tensione di rete CA necessaria. NOTA Dato che Sunny Tripower 60 non dispone di un convertitore boost, la tensione MPP minima varia a seconda della tensione di rete del momento Riduzione della potenza dell inverter In certi momenti è previsto che l'mppt lasci il punto di massima potenza. Questo funzione è definita riduzione della potenza e serve alla protezione dell inverter contro sovraccarico o si utilizza per la riduzione della potenza per supportare la rete. Se la funzione di regolazione riduce la potenza d uscita CA, la potenza reattiva (che supporta la rete) ha la priorità: prima si riduce la potenza attiva a zero, successivamente si riduce la potenza reattiva. STP-60 effettua una riduzione della potenza nelle seguenti circostanze: Superamento della massima potenza nominale CA Sovratemperatura interna Sovratensione di rete Frequenza di rete troppo alta Regolazione della potenza d uscita tramite impostazioni od ordine esterno (PLA) Ogni Sunny Tripower 60 limita la potenza d uscita CA a seconda della potenza attuale, che corrisponde sempre al più basso tra i seguenti valori: Massima potenza nominale CA (60 kva) Valore limite fisso per potenza attiva e reattiva, definito dal file del codice di rete Potenza attiva e reattiva di riferimento di SMA Inverter Manager 14 STP60-10-PL-it-10 Guida di progettazione

15 SMA Solar Technology AG 2 Panoramica dell inverter Limitazione di potenza della riduzione di potenza interna dovuta alla temperatura. Una riduzione di potenza in funzione della temperatura indica una temperatura ambiente troppo elevata, un dissipatore sporco, una ventola bloccata o simili. Informazioni per la manutenzione sono riportate nelle istruzioni per l installazione di Sunny Tripower 60. I valori nella figura 2.7 sono misurati alle condizioni nominali cos(φ) = 1. U1 U2 Fisso Limite di disinserzione Figura 2.8 Tensione di rete oltre il valore limite determinato dal gestore di rete Figura 2.7 Riduzione di potenza in funzione della temperatura ambiente NOTA Per una riduzione di potenza, l inverter può utilizzare l intero range di tensione CC ammesso fino a 1000 V. L inverter non è limitato al range di tensione MPP Potenza di riferimento La potenza di riferimento per ogni Sunny Tripower 60 viene generata da SMA Inverter Manager sulla base delle seguenti funzioni. Tutte queste potenze sono salvate in SMA Inverter Manager e vengono calcolate a livello di impianto. Sovratensione di rete Se la tensione di rete supera il valore limite U1 definito del gestore di rete, l inverter riduce la potenza d uscita. Se la tensione di rete cresce e supera il valore limite predefinito (valore medio sui 10 minuti, U2), l inverter interrompe l immissione per poter mantenere la qualità di rete e proteggere altri apparecchi collegati alla rete. Riduzione della potenza Sovrafrequenza di rete La potenza d uscita viene ridotta in funzione della frequenza di rete. Esistono 2 metodi per ridurre la potenza d uscita: rampa ed isteresi. L impostazione del codice di rete definisce quali metodi vengono applicati in un determinato impianto. Regolazione di frequenza primaria Metodo con rampa V. figura 2.9. L inverter riduce la potenza d uscita se la frequenza di rete supera il valore f1. La riduzione avviene con un tasso preimpostato che viene illustrato nella figura 2.9 sotto forma di rampa (R). Se la frequenza raggiunge il valore f2, l inverter viene scollegato dalla rete. Se la frequenza scende sotto al valore f2, l inverter si collega un altra volta alla rete e aumenta la potenza con lo stesso tasso valido per la riduzione. Figura 2.9 Regolazione di frequenza primaria Metodo con rampa Guida di progettazione STP60-10-PL-it-10 15

16 2 Panoramica dell inverter SMA Solar Technology AG Mantenimento della frequenza (riduzione della potenza attiva in caso di sovrafrequenza) Isteresi V. figura Per supportare la stabilizzazione della frequenza di rete, l inverter riduce la potenza d uscita quando la frequenza di rete supera il valore f1. La riduzione avviene con un tasso preimpostato che viene illustrato nella figura 2.10 sotto forma di rampa (R). Il limite di potenza d uscita ridotto viene mantenuto finché la frequenza di rete non è scesa al valore f2. Se la frequenza di rete scende al valore f2, la potenza d uscita aumenta di nuovo dopo un tempo di rampa T. Se la frequenza di rete continua a salire, l inverter viene scollegato al raggiungimento del valore f3. Se la frequenza scende sotto al valore f2, l inverter si collega un altra volta alla rete e aumenta la potenza con lo stesso tasso valido per la riduzione. NOTA Prima di collegare l impianto alla rete, è necessario richiedere il permesso del gestore di rete (VNB) Impostazioni di protezione di rete Le impostazioni di protezione di rete sono salvate su ogni inverter. Assicurarsi che la rete sia protetta in caso di eventi di rete indipendentemente dal collegamento a Inverter Manager. L inverter controlla continuamente i valori di rete e li confronta con i valori di disinserzione stabiliti nel codice di rete. Esempio: Interruzione della tensione Interruzione della frequenza Riconnessione Blackout Interruzione della tensione e della frequenza I valori effettivi del ciclo della tensione di rete vengono sincronizzati con 2 impostazioni di disinserzione superiori, ad esempio sovratensione (livello1). Se i valori effettivi non rispettano per il tempo previsto i valori limite delle impostazioni di disinserzione, l inverter interrompe l immissione in rete. Figura 2.10 Regolazione di frequenza primaria Metodo con isteresi 2.5 Codice di rete Il file del codice di rete STP 60 contiene impostazioni che determinano tanto il comportamento di ogni singolo inverter quanto dell impianto. Il file del codice di rete è suddiviso in 2 ambiti principali: Impostazioni di protezione di rete Supporto della rete (gestione di rete) Il tool LCS utilizzato per la messa in servizio dell inverter è dotato di diversi codici di rete standard per l adempimento di requisiti nazionali. La modifica dei parametri standard del codice di rete richiede un file specifico per i clienti, messo a disposizione da SMA Solar Technology AG. Per poter richiedere parametri del codice di rete personalizzati, seguire le informazioni nel cap. 2.7, pag. 19 Figura 2.11 Interruzione della sovratensione/sottotensione Riconnessione Durante la messa in servizio o se l inverter viene disinserito dalla rete dovuto a una sovratensione o sovrafrequenza, i valori di riconnessione stabiliscono le condizioni di rete in cui l inverter si riconnette e immette di nuovo in rete. 16 STP60-10-PL-it-10 Guida di progettazione

17 SMA Solar Technology AG 2 Panoramica dell inverter Blackout (funzionamento ad isola) Il blackout viene riconosciuto con 3 algoritmi differenti: Monitoraggio di tensione trifase (l inverter regola la corrente di ogni conduttore esterno). I valori effettivi di ciclo delle tensioni di conduttori esterni vengono paragonati con una impostazione di disinserzione inferiore e superiore. Se i valori effettivi non rispettano i valori limite delle impostazioni di disinserzione per il tempo previsto, gli inverter interrompono l immissione in rete. Tasso di variazione della frequenza (ROCOF). Anche i valori ROCOF (positivi e negativi) vengono sincronizzati con le impostazioni di disinserzione. Nel caso di mancato rispetto dei valori limite, l inverter interrompe l immissione in rete. Spostamento di frequenza L inverter tenta continuamente di aumentare leggermente la frequenza di rete, ma la stabilità di rete lo impedisce. In caso di blackout, la stabilità di rete viene meno e la frequenza può essere modificata. Dato che la frequenza si scosta dalla frequenza di funzionamento della linea, l inverter si disinserisce e interrompe l immissione in rete. Se l inverter interrompe l immissione in rete a causa della frequenza e della tensione di rete (non a causa del blackout per asimmetrie di fase) e la frequenza o la tensione vengono ristabilite entro breve tempo (interruzione temporanea), l inverter può riconnettersi alla rete a condizione che i parametri di rete siano rimasti entro i valori limite per il tempo prestabilito (tempo di riconnessione). In caso contrario l inverter effettua di nuovo la normale sequenza di connessione. 2.6 Supporto della rete (gestione di rete) La gestione di rete comprende 2 categorie principali: Funzione Fault Ride Through (FRT) Gestione di potenza attiva e reattiva Fault Ride Through (capacità dell impianto di rimanere connesso alla rete) La tensione di rete possiede di regola un andamento di curva uniforme. Occasionalmente la tensione scende per un paio di millisecondi o viene meno per un breve intervallo. Il motivo sono i frequenti cortocircuiti nelle linee aeree o il funzionamento di apparecchi di collegamento o dispositivi simili in reti di alta tensione. In questi casi l inverter continua a immettere in rete mediante la funzione Fault Ride Through. Un continuo approvvigionamento elettrico della rete è fondamentale: per evitare una mancanza totale di tensione e stabilizzare la tensione di rete per aumentare l immissione di energia della rete CA Si può scegliere fra 4 comportamenti: corrente zero solo potenza reattiva solo corrente attiva piena corrente, corrente reattiva prioritaria Come funziona il FRT La figura 2.12 illustra le esigenze che devono essere soddisfatte dalla funzione FRT. L esempio è valido per le reti tedesche di media tensione. Valori superiori alla linea 1 Range A Range B Valori inferiori alla linea 3 In caso di tensioni superiori alla linea 1, durante l esecuzione del FRT l inverter non può essere disinserito dalla rete in nessun momento. L inverter può essere disinserito in caso di tensioni inferiori alla linea 1 e a sinistra della linea 2. In alcuni casi il gestore di rete (VNB) consente una breve disinserzione. In questo caso l inverter deve essere riconnesso alla rete entro 2 secondi. A destra della linea 2 una breve separazione dalla rete è sempre consentita. Il tempo di riconnessione e il gradiente di potenza possono essere concordati con il gestore di rete. Con valori inferiori alla linea 3 non è più possibile una connessione alla rete. Figura 2.12 Esempio per la Germania Guida di progettazione STP60-10-PL-it-10 17

18 2 Panoramica dell inverter SMA Solar Technology AG Se si esegue una breve separazione dalla rete: In questo caso l inverter deve essere riconnesso alla rete entro 2 secondi. La potenza attiva deve essere ridotta con un tasso massimo del 10% della potenza nominale per secondo. Gestione della potenza attiva L inverter può supportare la rete locale mediante una limitazione statica o dinamica della potenza d uscita dell impianto. Sono previste le seguenti procedure di regolazione: Fixed Pref Limitazione della massima potenza attiva d uscita Power Level Adjustment (PLA) Regolazione remota della potenza d uscita (richiede I/O-Box) Grazie alla curva del valore nominale Q(U) l inverter regola la potenza reattiva in funzione della tensione di rete U. I valori per la curva del valore nominale vengono stabiliti dal gestore di rete locale e devono essere richiesti a quest ultimo (v. anche figura 2.13) Gestione della potenza reattiva L inverter può supportare la rete locale mediante l immissione di potenza reattiva. Sono previsti i seguenti metodi di controllo: Q(U) Q(P) Q(S) PF(P) PFext Qext Immissione della potenza reattiva in funzione della tensione di rete Immissione della potenza reattiva in funzione dell emissione di potenza attiva Immissione della potenza reattiva in funzione dell emissione di potenza apparente Fattore di potenza in funzione dell emissione di potenza attiva Fattore di potenza secondo il segnale esterno via Modbus oppure mediante I/O-Box esterna (RS-485) Immissione di potenza reattiva secondo il segnale esterno via Modbus oppure mediante I/O-Box esterna (RS-485) Tabella 2.2 Gestione di potenza reattiva, metodi di controllo NOTA Non possono essere utilizzati più metodi diversi allo stesso tempo. Un selettore di modalità stabilisce quale metodo viene attivato. Figura 2.13 Curva del valore nominale Q(U) Potenza reattiva Se la tensione di rete è inferiore al valore nominale, l inverter è configurato per immettere potenza reattiva sovraeccitata e di contribuire in tal modo all aumento della tensione di rete al valore nominale. Se la tensione di rete è superiore al valore nominale, l inverter immette potenza reattiva sottoeccitata per ridurre la tensione di rete e di supportare in tal modo la rete mantenendo la tensione più stabile. Qext. e PFext Il controllo remoto dell immissione di potenza attiva e reattiva di un impianto può eseguire mediante I/O-Box via RS-485 o mediante un segnale esterno via Modbus. I/O-Box I/O-Box sorveglia lo stato del relè del ricevitore di comandi centralizzati (messo a disposizione del gestore di rete) e trasmesso via RS-485 a Inverter Manager. SMA Inverter Manager trasmette lo stato del relè sulla base della configurazione del codice di rete al valore PLA corrispondente (potenz d uscita massima dell impianto). 18 STP60-10-PL-it-10 Guida di progettazione

19 SMA Solar Technology AG 3 Progettazione meccanica dell impianto 1 Ricevitore di comandi centralizzati 2 I/O-Box 3 SMA Inverter Manager 4 Sunny Tripower 60 Figura 2.14 Segnale esterno via Modbus Il profilo di regolazione Modbus-SunSpec può essere utilizzato per controllare la quantità di potenza reattiva immessa dall impianto Gestione attiva della potenza Gestione della potenza apparente L inverter può supportare la rete locale mediante l impostazione del valore massimo per la potenza apparente. Fixed Sref Valore limite per la potenza apparente massima Fallback Gli inverter di una rete di inverter vengono controllati mediante Qref e Pref di Inverter Manager. Se la connessione di SMA Inverter Manager viene interrotta, l inverter si stacca entro 10 secondi dalla rete. Se la connessione viene ristabilita entro i primi 2 secondi, l inverter non si separa dalla rete. Appena la connessione è ristabilita, l inverter si connette di nuovo con la rete. 2.7 Impostazioni per la sicurezza funzionale L inverter è dimensionato per l utilizzo internazionale e soddisfa le numerose esigenze in materia di sicurezza funzionale e comportamento di rete. I parametri per la sicurezza funzionale sono predefiniti e non richiedono alcuna modifica durante l installazione. Durante l installazione, è possibile che alcuni parametri del codice di rete debbano essere modificati per consentire un ottimizzazione della rete locale. Contattare SMA Solar Technology AG per ricevere un codice di rete personalizzato. 3 Progettazione meccanica dell impianto Questo paragrafo contiene informazioni generali per la pianificazione dell installazione meccanica di Sunny Tripower 60, compresi il montaggio e la specifiche di cavi. Guida di progettazione STP60-10-PL-it-10 19

20 3 Progettazione meccanica dell impianto SMA Solar Technology AG 3.1 Disimballaggio Contenuto: Inverter Supporto da parete Borsa accessori contenente: 6 prese a parete, 8 x 50 mm 6 viti di montaggio, 6 x 60 mm 1 passacavo M25 con pressacavo con guarnizione per cavi Ethernet 1 bullone di messa a terra 6 x 12 mm Contenuti aggiuntivi per STP US: 2 x canaline con fascetta a cavalletto (2 ) Istruzioni per l installazione (plurilingue) Guida rapida per l installazione (poster) 3.2 Installazione Figura 3.4 Assicurare una ventilazione adeguata. Figura 3.5 Montare su una superficie non infiammabile. Figura 3.6 Montare in posizione eretta su una superficie verticale. È consentita un inclinazione fino a 10 gradi. Figura 3.1 Evitare un contatto continuo con acqua. Figura 3.7 Prevenire la polvere e i gas di ammoniaca. NOTA Nella scelta del luogo di installazione, assicurarsi che le etichette del prodotto e di avvertenza dell inverter rimangano sempre visibili. Per informazioni dettagliate a proposito vedere il capitolo cap. 6, pag. 35. Figura 3.2 Evitare l esposizione diretta all irraggiamento solare. Figura 3.3 Assicurare una ventilazione adeguata. 20 STP60-10-PL-it-10 Guida di progettazione

21 SMA Solar Technology AG 3 Progettazione meccanica dell impianto Condizioni di installazione Parametro Range di temperature di funzionamento Temperatura di stoccaggio Umidità relativa Classe ambientale secondo IEC Sistema di raffreddamento Qualità dell aria generale Qualità dell aria Zone costiere, fortemente industrializzate e agricole Vibrazioni Grado di protezione IP dell involucro Tipo di cassa UL 50E Altitudine operativa massima Installazione Specifica Da -25 C a +60 C (possibile riduzione di potenza sopra i 45 C) (da -13 a -140 F; possibile riduzione di potenza sopra i 113 F) Da -40 C a +60 C (da -40 F a 140 F) 95% (non condensante) 4K4H/4Z4/4B2/4S3/4M2/4C2 Forzato ISA S Livello G3 (con 75% rf) Deve essere misurato e classificato secondo ISA S : G3 (con 75% rf) 1G IP65 Tipo 3R 2000 m (6500 ft) sul livello del mare (a partire da un altitudine di 1000 m è possibile una riduzione di potenza).* Evitare un contatto continuo con acqua. Evitare l irraggiamento solare diretto. Assicurare una ventilazione adeguata. Montare su una superficie non infiammabile. Montare in posizione eretta su una superficie verticale. Prevenire la formazione di polvere e di gas ammoniacali. * Le installazioni ad altitudine > 2000 m sono possibili su richiesta, contattare SMA Solar Technology AG. Tabella 3.1 Condizioni di installazione Parametro Condizione Specifica Supporto da parete Diametro di perforazione 30 x 9 mm Orientamento Verticale ±5 tutti gli angoli Tabella 3.2 Specifiche del supporto da parete Guida di progettazione STP60-10-PL-it-10 21

22 3 Progettazione meccanica dell impianto SMA Solar Technology AG 3.3 Montaggio dell inverter Figura 3.8 Distanze di sicurezza NOTA Assicurarsi di lasciare 620 mm / 24 pollici di spazio libero alla base per far circolare adeguatamente l aria. Figura 3.9 Supporto da parete 22 STP60-10-PL-it-10 Guida di progettazione

23 SMA Solar Technology AG 3 Progettazione meccanica dell impianto NOTA L utilizzo del supporto da parete fornito insieme all inverter è obbligatorio. Se l inverter viene montato senza il supporto da parete, la garanzia decade. Si raccomanda vivamente di usare tutti i 6 fori di montaggio. Aspetti importanti per il montaggio del supporto da parete Installare il supporto da parete nell ambiente previsto. Utilizzare viti e tasselli da muro che possano sopportare il peso dell inverter in condizioni di assoluta sicurezza. Assicurarsi che la piastra di montaggio sia allineata correttamente. Rispettare le distanze di sicurezza quando si installano uno o più inverter al fine di assicurare un flusso d aria adeguato. Le distanze sono specificate nella figura 3.9 e sull etichetta del supporto da parete. In caso di più inverter, si raccomanda di montarli in una sola fila. Contattare il fornitore per conoscere le direttive su come montare gli inverter in più di una fila. Rispettare una distanza sufficiente sul lato frontale dell inverter per consentire l accesso ai fini della manutenzione. Figura Staffe filettate Fare riferimento alle disposizioni sanitarie e di sicurezza locali quando si gestisce l inverter Specifiche delle coppie per l installazione Orientamento dell inverter Usare staffe filettate M12 / ½" e dadi compatibili (non compresi nella fornitura). Figura 3.12 Panoramica dell inverter con indicazioni delle coppie Parametro Utensile Coppia 1 Pressacavo M63 Chiave per dadi 65/68 mm 6 Nm (53 in-lbf) Figura Orientamento dell inverter 2 Morsetti sul collegamento CA TX Nm (124 in-lbf) 3 PE TX 30 3,9 Nm (35 in-lbf) 4 Morsetto al collegamento CC TX 30 5 Pressacavo M32 Chiave per dadi 36 mm 6 Dado a risvolto per pressacavo M32 Chiave per dadi 36 mm 14 Nm (124 in-lbf) 6 Nm (53 in-lbf) 1,8 Nm (16 in-lbf) Guida di progettazione STP60-10-PL-it-10 23

24 4 Progettazione elettrica dell impianto SMA Solar Technology AG 7 Pressacavo M25 Chiave per dadi 27 mm 8 Dado a risvolto per pressacavo M25 9 Collegamento equipotenziale M6 Viti anteriori (non raffigurato) Tabelle 3.3 Specifiche delle coppie Chiave per dadi 27 mm TX 20 TX Specifiche dei cavi 10 Nm (89 in-lbf) 1,8 Nm (16 in-lbf) 3,9 Nm (35 in-lbf) 1,5 Nm (13 in-lbf) Se i tappi ciechi vengono rimossi (v. (7) nella figura 3.12), usare raccordi di tipo 3, 3S, 4, 4X, 6, 6P. Morsett o Parametro Utensile Coppia Range CA+PE mm² 6-4/0 AWG FV mm² 6-4/0 AWG Massima temperatur a nominale del conduttore Materi ale del condutt ore Diametro del rivestimento cavo 90 ºC Al/Cu mm 90 ºC Al/Cu mm 4.2 Lato CC Requisiti per il collegamento FV Le specifiche per il collegamento FV sono riportate nella tabella 4.1. Condizioni Parametrodi funzionamento FV STP Inseguitori MPP / Ingressi per MPPT Tensione d ingresso massima, tensione a vuoto (V ccmax ) Range di tensione d ingresso Tensione nominale CC Intervallo di tensione MPPT Potenza nominale* Massima corrente MPP CC Corrente di cortocircuito CC Tabella 4.1 Condizioni di funzionamento FV 1 / 1 (per l uso di una cassetta di collegamento generatore esterna) 1000 V V con 400 Vca V con 480 Vca 630 V con 400 Vca 710 V con 480 Vca V con 400 Vca V con 480 Vca 110 A 150 A * In caso di una connessione alla rete mediante un trasformatore di media tensione assegnato, su richiesta il range MPP può essere modificato tramite l adeguamento della tensione CA. Maggiori informazioni sono disponibili su richiesta presso SMA Solar Technology AG. Tabella 3.4 Sezione conduttori sufficiente 4 Progettazione elettrica dell impianto 4.1 Introduzione Queste paragrafo contiene informazioni generali per l integrazione dell inverter in un impianto FV: Progettazione di sistemi FV, inclusa la messa a terra Requisiti del collegamento a rete CA, inclusa la scelta della protezione di cavo CA Condizioni ambientali, ventilazione Figura 4.1 Range di funzionamento per inseguitore MPP 24 STP60-10-PL-it-10 Guida di progettazione

25 SMA Solar Technology AG 4 Progettazione elettrica dell impianto Per evitare danni all inverter, i valori limite nella tabella 4.1 devono essere rispettati nel dimensionamento del generatore fotovoltaico. Si prega di osservare sempre tutti i requisiti, le norme e le direttive locali per l installazione Tensione a vuoto massima La tensione a vuoto delle stringhe FV non può superare il limite massimo di tensione a vuoto dell inverter. Controllare la tensione a vuoto alla temperatura di esercizio più bassa dei moduli FV prevedibile in base alle circostanze locali. Se la temperatura di modulo non è nota, orientarsi ai valori di uso locale. Il calcolo parte da un massimo di moduli per stringa, in caso di moduli standard c-si con 60 celle. Esso dipende dalle condizioni climatiche locali e dalle condizioni di installazione (ad esempio montaggio a terra o a parete). Accertarsi inoltre che la tensione massima di sistema dei moduli FV non venga superata. Per i moduli a film sottile valgono requisiti particolari. V. cap , pag Tensione MPP La tensione di stringa MPP deve rientrare nel range di funzionamento dell inseguitore MPP dell inverter. Il range di funzionamento è definito mediante: MPP tensione di funzionamento minima: 570 V con 400 Vca* 685 V con 480 Vca* Altre tensioni di rete: stimare secondo 2 x tensione di rete [Vca] Tensione massima MPP (800 V) per il range di temperatura moduli FV * In caso di una connessione alla rete mediante un trasformatore di media tensione assegnato, su richiesta il range MPP può essere modificato tramite l adeguamento della tensione CA. Maggiori informazioni sono disponibili su richiesta presso SMA Solar Technology AG. Questo requisito implica un minimo di moduli per stringa, in caso di moduli standard c-si con 60 celle. Esso dipende da luogo, modulo, condizioni di installazione e tensione di rete. Se la tensione di ingresso CC rimane per un certo periodo sotto alla tensione minima MPP, l inverter non si disinserisce, ma sposta il punto di funzionamento al punto di tensione minima per l MPP; di conseguenza sono possibili perdite di rendimento. Il MPP dell inverter può essere inferiore alla tensione di funzionamento minima a causa delle seguenti circostanze: Elevata temperatura delle celle Condizioni di parziale ombreggiamento Insufficiente numero di moduli per stringa Elevata tensione di rete In genere le perdite di rendimento con reti di 400 Vca sono minime. Sulle reti da 480 Vca le perdite di rendimento possono essere minimizzate con i seguenti provvedimenti: Aumento del numero di moduli per stringa Riduzione della tensione di rete rilevata dagli inverter La tensione di rete può essere ridotta mediante i seguenti provvedimenti: Modifica della posizione dell interruttore a stadi nella stazione del trasformatore Modifica dell ubicazione degli inverter Modifica dei tratti di cavi CA Se a causa di un range MPP basso i provvedimenti precedenti non sono stati sufficienti per minimizzare le perdite di rendimento in un determinato progetto, per ridurre la tensione di rete può essere installato un trasformatore o autotrasformatore da 400 a 480 V. NOTA SMA Solar Technology AG può fornire un aiuto per l analisi delle perdite di rendimento a causa del range MPP del progetto specifico e anche nella scelta dell approccio tecnico più conveniente Corrente di cortocircuito La corrente di cortocircuito (Isc) non deve superare il valore massimo in assoluto che l inverter è in grado di supportare senza danno. Verificare le specifiche della corrente di cortocircuito alla massima temperatura di esercizio del modulo FV e ai massimi valori di irraggiamento prevedibili. In condizioni di test standard, in base ai suggerimenti NEC e ad altre norme, per il calcolo si conta per ogni stringa il 125% dell Isc di modulo. Questo significa che nel caso di moduli standard c-si non devono essere utilizzate più di 14 stringhe per inverter Corrente MPP Sunny Tripower 60 è in grado di generare la massima potenza CA anche al valore limite inferiore del range MPP. Se la corrente MPP supera i 110 A (a causa di un irraggiamento elevato o di alto numero di stringhe per inverter), l inverter non si disinserisce ma sposta il punto di funzionamento; di conseguenza si verificano determinate Guida di progettazione STP60-10-PL-it-10 25

26 4 Progettazione elettrica dell impianto SMA Solar Technology AG perdite di rendimento. Inoltre, quando è disponibile un eccesso di potenza FV l inverter limita l assorbimento massimo spostando il punto di massima potenza. Per ulteriori informazioni sul sovradimensionamento FV e le conseguenze che ne derivano consultarecap , pag Resistenza fra modulo FV e terra Il monitoraggio della resistenza fra modulo FV e terra è integrato in tutti i codici di rete. L inverter e/o i moduli FV possono essere danneggiati a causa dell immissione in rete con una resistenza troppo bassa. I moduli dimensionati secondo IEC vengono tuttavia controllati solamente con una resistenza minimo di 40 MΩ*m ². Per un impianto da 84 kw con un rendimento di modulo FV del 14% ne deriva una superficie di moduli pari a 600 m ², da cui a sua volta risulta una resistenza minima di 40 MΩ*m ² /600 m ² = 66,67 kω. La configurazione dell impianto FV deve rientrare nel valore limite definito dal codice di rete valido. V. anche cap , pag. 12 e cap. 2.5, pag Messa a terra I morsetti del generatore fotovoltaico non devono essere messi a terra. Secondo le regole generali per gli impianti elettrici, la messa a terra di tutti i materiali conduttivi (ad.es. del montaggio) può essere obbligatoria. Il conduttore di protezione dell inverter deve inoltre essere sempre messo a terra. Una messa a terra insufficiente può comportare un pericolo di morte Collegamento in parallelo dei generatori FV Sunny Tripower 60 dispone di un ingresso e un MPPT. Una cassetta di collegamento generatore è necessaria in ogni caso. A causa del numero delle stringhe collegate in parallelo, è necessaria una protezione delle stesse nella cassetta di collegamento generatore. Si consiglia di posizionare la cassetta di collegamento generatore vicino alle stringhe. Se viene collegato con il generatore FV solo 1 cavo per ogni polo si riducono le spese di cablaggio e installazione Cavi FV Dimensionamento e posa Il cablaggio CC è composto da 2 differenti tratti di cavi: I cavi di stringa dai moduli alla cassetta di collegamento generatore (di solito 4 mm ² o 6 mm ² ) La linea combinata dalla cassetta di collegamento generatore all inverter (si consigliano minimo 50 mm ² rame o 70 mm ² alluminio) La sezione del cavo per ogni segmento deve essere selezionata a seconda della portata di corrente del cavo e delle perdite massime dei cavi in base alle norme di legge locali. La portata di corrente dipende dal materiale del cavo (rame o alluminio) e dal materiale di isolamento (ad esempio PVC o XLPE). Fattori come ad esempio una temperatura ambiente elevata o il raggruppamento di cavi hanno come conseguenza una riduzione della portata di corrente del cavo. Osservare le norme di legge locali per quanto riguarda l adattamento del calcolo dei fattori. Anche le perdite massime consentite dei cavi dipendono dalle norme di legge locali. Si prega di osservare che il valore limite in base alle perdite deve essere determinato sia nelle stringhe sia nella linea combinata. Le perdite dei cavi dipendono dal materiale di cavo (rame o alluminio), dalla sezione e dalla lunghezza degli stessi. Si prega di osservare quanto segue: La lunghezza totale di una stringa è definita come il doppio della distanza fisica tra stringa e cassetta di collegamento generatore più la lunghezza dei cavi FV che collegano i moduli. La lunghezza totale della linea combinata è definito come doppio della distanza fisica tra la cassetta di collegamento generatore e l inverter. NOTA Nel caso della linea combinata, nel progetto deve essere considerata la sezione di cavo massima collegabile all inverter (95 mm ² / AWG 4/0). Se la sezione del cavo calcolata supera questo limite, deve essere utilizzato un altro tipo di cavo o deve essere modificata la dimensione della parte dell impianto o la posizione della cassetta generatore / dell inverter. Evitare di creare anse nel cablaggio CC, che potrebbero fungere da antenna per interferenze radio che provengono dall inverter. I cavi con polarità negativa e positiva devono 26 STP60-10-PL-it-10 Guida di progettazione