Basandosi sull'effetto fotovoltaico, la funzione dei pannelli solari è quella di convertire l'energia della radiazione solare in energia elettrica. Ciò significa che gli impianti fotovoltaici (FV) sono installati all'aperto ed esposti ai rischi dei fulmini. Le scariche di fulmine causano sovratensioni transitorie elevate che sono potenzialmente distruttive per i moduli fotovoltaici, gli inverter, le apparecchiature di monitoraggio e altri componenti elettronici costituiti da un sistema fotovoltaico.
In situazioni in cui l'energia FV prodotta viene autoconsumata, il che significa che l'impianto FV è fisicamente collegato all'impianto elettrico dell'edificio, queste sovratensioni possono danneggiare non solo l'attrezzatura dell'impianto FV, ma anche i dispositivi sensibili all'interno dell'edificio.
L'adozione di misure preventive e di protezione può garantire la sicurezza delle apparecchiature elettriche.
Garantire il collegamento equipotenziale tra tutte le parti conduttive
La prima protezione dovrebbe essere quella di garantire il collegamento equipotenziale tra tutte le parti conduttive nell'impianto elettrico, compreso l'impianto fotovoltaico. L'obiettivo è collegare tutti i conduttori messi a terra e le parti metalliche per creare un potenziale uguale in tutti i punti. Tale misura comprende le linee elettriche, compreso il lato DC dell'impianto fotovoltaico, nonché le linee dati.
Proteggere dalle sovratensioni transitorie con dispositivi di protezione da sovratensioni
In un edificio senza un sistema di protezione contro i fulmini esterno, i dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) sono necessari in tre aree:
• Sul lato CC dell'impianto FV
• Sul lato AC dell'impianto FV
• Sulle linee di comunicazione cablate
Anche in presenza di un sistema di protezione contro i fulmini, possono essere necessari anche gli SPD, a meno che un'analisi dei rischi non dimostri che ciò non è necessario.
Protezione sul lato CC
L'SPD sul lato CC dovrebbe essere progettato appositamente per gli impianti fotovoltaici a causa della configurazione elettrica molto specifica di tali impianti. In generale, la Commissione elettrotecnica internazionale raccomanda in IEC 60364-7-712.534, il suo standard per i sistemi di alimentazione solare fotovoltaica, che questi dovrebbero essere dispositivi di classe 2.
L'SPD sul lato CC deve essere installato il più vicino possibile all'inverter. Se la distanza tra l'SPD e i moduli FV è maggiore di 10 m, è necessario installare un SPD aggiuntivo più vicino ai moduli. Come mostrato nella figura sottostante, SPD 2 è il dispositivo richiesto sul lato CC. SPD 1 è il dispositivo da aggiungere se la distanza tra il generatore FV e l'SPD supera i 10 m.
Gli SPD devono essere installati in un quadro elettrico all'interno dell'edificio. Se il pannello è all'aperto, deve essere impermeabile. L'utilizzo di dispositivi di protezione da sovratensione estraibili iPRD-DC consente la rapida sostituzione delle cartucce danneggiate e avvisa il personale tramite la segnalazione remota delle informazioni, ad esempio inviando il messaggio "cartuccia da sostituire".
Protezione sul lato AC
I requisiti per il dispositivo di protezione contro le sovratensioni sul lato CA sono definiti da IEC 60364-5-53 e IEC 60364-4-44-443.
Il dispositivo di protezione contro le sovratensioni sul lato AC può essere di classe 1 o di classe 2 a seconda che sia presente un parafulmine sull'edificio o nelle vicinanze e dal valore della densità dei fulmini.
L'SPD va installato sul quadro BT a cui è collegato l'impianto fotovoltaico, che solitamente è il quadro principale. Se la lunghezza del cavo tra il quadro principale BT e l'inverter è maggiore di 10 m, è necessario installare un SPD aggiuntivo sull'uscita CA dell'inverter.
Come mostrato nella figura, SPD 4 è il dispositivo richiesto sul lato AC. SPD 3 è il dispositivo da aggiungere se la distanza tra il quadro principale BT e l'inverter supera i 10m.
Protezione delle linee di comunicazione cablate
I dispositivi di protezione dalle sovratensioni sono necessari non solo sulle linee di alimentazione. La loro installazione è consigliata anche su linee di comunicazione cablate, come RS485 ed ethernet. I requisiti per la selezione dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni collegati alle reti di telecomunicazioni e di segnalazione sono coperti dalla IEC 61643-22.Schneider Electric offre una varietà didispositivi di protezione contro le sovratensioniper le reti digitali.
Come costruire un piano di protezione negli impianti con autoconsumo solare
L'integrazione della produzione fotovoltaica negli impianti elettrici richiede misure di sicurezza specifiche. Guarda il breve video “Come proteggere gli impianti elettrici con la produzione fotovoltaica” per saperne di più
Protezione contro le interruzioni di rete
Regole per il posizionamento della protezione da sovracorrente sul lato AC
Isolamento e commutazione del sistema di alimentazione fotovoltaico
È inoltre possibile consultare la pagina Web Protezione da sovratensioni per applicazioni fotovoltaiche sul Wiki di installazione di Schneider Electric per ottenere maggiori informazioni sulla protezione da sovratensioni transitorie.