Una sovratensione è un eccesso della tensione nominale massima per una particolare rete. Il picchi di tensione si riferisce a un improvviso aumento di tensione tra fase e terra, che richiede una frazione di secondo. Tale caduta di tensione è pericolosa non solo per la linea, ma anche per gli apparecchi elettrici ad essa collegati. Per prevenire questa situazione, viene utilizzato un dispositivo di protezione contro le sovratensioni.
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Che cos'è un SPD e perché è necessario?
SPD è un dispositivo di protezione contro le sovratensioni che fornisce protezione per installazioni elettriche fino a 1 kV.Il dispositivo protegge dalle sovratensioni nella rete e dagli effetti dei fulmini deviando a terra gli impulsi di corrente.
Gli SPD sono utilizzati solo nei sistemi di distribuzione di energia a bassa tensione. Questo dispositivo è adatto sia per le imprese industriali che per gli edifici residenziali.
Esistono due tipi di SPD:
- OPS - scaricatore di sovratensione di rete;
- SPE - limitatore di sovratensione.
Principio di funzionamento e dispositivo
Il principio di funzionamento dell'SPD è l'uso di varistori, un elemento non lineare sotto forma di un resistore di resistenza a semiconduttore contro la tensione applicata.
SPD ha due tipi di protezione:
- Sbilanciato (modo comune) - in caso di sovratensione, il dispositivo invia impulsi a terra (fase - terra e neutro - terra);
- Simmetrico (differenziale) - in caso di sovratensione, l'energia viene diretta a un altro conduttore attivo (fase - fase o fase - neutro).
Per comprendere meglio il principio di funzionamento degli SPD, presentiamo un piccolo esempio.
La tensione normale del circuito è 220 V e quando si verifica un impulso in questo stesso circuito, la tensione aumenta bruscamente, ad esempio durante un fulmine. Con un tagliente fonte d'energia, la resistenza nell'SPD diminuisce, che porta ad un cortocircuito, che a sua volta porta all'intervento dell'interruttore e successivamente alla disconnessione del circuito stesso. Pertanto, viene assicurata la protezione delle apparecchiature elettriche da improvvise cadute di tensione, impedendo il passaggio di un impulso di alta tensione attraverso di esse.
Varietà di SPD
I dispositivi di protezione contro le sovratensioni sono dotati di uno e due ingressi e suddiviso in:
- pendolarismo;
- limitante;
- Combinato.
Commutazione dei dispositivi di protezione
Una caratteristica dei dispositivi di commutazione è un'elevata resistenza che, quando si verifica un forte impulso nella tensione, scende istantaneamente a zero. Il principio di funzionamento dei dispositivi di commutazione si basa sugli scaricatori.
Limitatori di sovratensione di rete (SPD)
Anche il limitatore di tensione di rete è caratterizzato da un'elevata resistenza. La sua differenza rispetto al dispositivo di commutazione è solo che la diminuzione della resistenza avviene gradualmente. Lo scaricatore di sovratensioni si basa sul funzionamento del varistore (resistenza), utilizzato nella sua progettazione. La resistenza del varistore è in dipendenza non lineare dalla tensione che agisce su di esso. Con un forte aumento della tensione, c'è anche un forte aumento della forza della corrente, che passa direttamente attraverso varistore e così gli impulsi elettrici vengono in questo modo attenuati, dopodiché il limitatore di tensione di rete torna allo stato originale.
SPD combinati
Gli SPD di tipo combinato combinano scaricatori e varistori e possono svolgere sia la funzione di scaricatore che di limitatore.
classi SPD
Esistono solo tre classi di dispositivi in base al grado di protezione:
- Dispositivo di classe I (categoria di sovratensione IV) - protegge il sistema dai fulmini diretti e viene installato nel quadro principale o nel dispositivo di distribuzione in ingresso (ASU). Assicurati di utilizzare questo dispositivo se l'edificio si trova in un'area aperta ed è circondato da molti alberi ad alto fusto, il che aumenta il rischio di esposizione ai fulmini.
- Dispositivo di classe II (categoria di sovratensione III) - utilizzato come aggiunta a un dispositivo di classe I per proteggere la rete dagli effetti di commutazione, ad es. da sovratensione di rete interna. Installato nel quadro elettrico.
- Dispositivo di classe III (categoria di sovratensione II) - utilizzato per la protezione da sovratensioni atmosferiche e di commutazione residue, nonché per eliminare le interferenze ad alta frequenza che sono passate attraverso un dispositivo di classe II. L'installazione avviene sia nelle comuni prese o scatole di derivazione, sia negli stessi apparecchi elettrici, che devono essere messi in sicurezza.
Classificazione in base al grado di scarica di corrente:
- Classe B - scariche in aria o gas con una corrente di scarica da 45 a 60 kA. Sono installati all'ingresso dell'edificio nello scudo principale o nel quadro di ingresso.
- Classe C - moduli varistore con correnti di scarica dell'ordine di 40 kA. Sono stabiliti in schede aggiuntive.
- Le classi C e D vengono utilizzate in tandem quando è richiesto l'ingresso di cavi interrati.
IMPORTANTE! La distanza tra gli SPD deve essere di almeno 10 metri lungo la lunghezza del cablaggio.
Come scegliere un SPD?
La prima cosa da fare quando si sceglie un SPD è determinare il sistema di messa a terra utilizzato nell'edificio.
Esistono tre tipi di impianto di messa a terra:
- TN-S monofase;
- TN-S a tre fasi;
- TN-C o TN-C-S trifase.
È altrettanto importante prestare attenzione alla temperatura mantenuta al momento dell'acquisto del dispositivo. La maggior parte degli SPD sono progettati per funzionare a temperature fino a -25. Se la tua zona ha un clima molto freddo e gli inverni sono rigidi, il quadro elettrico non dovrebbe essere posizionato all'esterno, altrimenti il dispositivo si guasterà.
Quando si sceglie un SPD, devono essere presi in considerazione anche i seguenti fattori:
- Importanza delle apparecchiature protette;
- Rischio di impatto sull'oggetto: terreno (città o periferia, area aperta pianeggiante), zona a rischio speciale (alberi, montagne, bacino idrico), zona di impatto speciale (parafulmine a una distanza inferiore a 50 metri dall'edificio, che è pericoloso).
In relazione alla situazione in cui è diventato necessario installare un SPD, viene selezionata una classe adeguata (I, II, III).
È anche importante considerare la resistenza alla tensione del dispositivo. Per i dispositivi di classe I, questo indicatore non supera i 4 kV. Un dispositivo di classe II resiste a livelli di tensione fino a 2,5 kV e un dispositivo di classe III fino a 1,5 kV.
Un altro parametro importante nella scelta di un SPD è la tensione di funzionamento continua massima, il valore effettivo della corrente alternata o continua, che viene applicata continuamente all'SPD. Questo parametro deve essere uguale alla tensione nominale nella rete. I dettagli possono essere trovati nelle informazioni in IEC 61643 - 1, Appendice 1.
Quando si collega un SPD per proteggere l'apparecchiatura, è importante tenere conto della sua corrente nominale continua o alternata, che può essere caricata.
Come collegare un SPD in una casa privata?
L'SPD viene installato a seconda dell'indicatore di tensione: 220V (monofase) e 380V (trifase).
Lo schema elettrico può essere mirato alla continuità o alla sicurezza, è necessario stabilire la priorità. Nel primo caso, la protezione contro i fulmini può essere temporaneamente disattivata al fine di evitare l'interruzione dell'alimentazione delle utenze. Nel secondo caso è inaccettabile disattivare la protezione contro i fulmini, anche per pochi secondi, ma è possibile uno spegnimento completo dell'alimentazione.
Schema di collegamento in una rete monofase del sistema di messa a terra TN-S
Quando si utilizza una rete TN-S monofase, è necessario collegare all'SPD un conduttore di fase, di lavoro zero e di protezione zero. Fase e zero sono prima collegati ai terminali corrispondenti, quindi da un anello alla linea dell'apparecchiatura. Un conduttore di messa a terra è collegato al conduttore di protezione. SPD viene installato immediatamente dopo la macchina introduttiva. Per facilitare il processo di connessione, tutti i contatti sul dispositivo sono contrassegnati, quindi non dovrebbero esserci difficoltà.
Spiegazione dello schema: A, B, C - fasi della rete elettrica, N - conduttore neutro di lavoro, PE - conduttore neutro di protezione.
RIFERIMENTO. Si consiglia di utilizzare fusibili per una protezione aggiuntiva dell'SPD, che vengono installati direttamente sul dispositivo stesso.
Schema elettrico in una rete trifase del sistema di messa a terra TN-S
Una caratteristica distintiva di una rete TN-S trifase da una monofase è che cinque conduttori provengono dalla fonte di alimentazione, tre fasi, un neutro funzionante e un conduttore neutro di protezione. Tre fasi e un filo neutro sono collegati ai terminali. Il quinto conduttore di protezione è collegato al corpo dell'apparecchio elettrico e alla terra, ovvero funge da sorta di ponticello.
Schema di collegamento in una rete trifase del sistema di messa a terra TN-C
Nel sistema di collegamento di messa a terra TN-C, i conduttori di lavoro e di protezione sono combinati in un unico filo (PEN), questa è la principale differenza rispetto alla messa a terra TN-S.
Il sistema TN-C è più semplice e già abbastanza obsoleto, ed è comune in un parco immobiliare obsoleto. Secondo gli standard moderni, viene utilizzato il sistema di messa a terra TN-C-S, in cui sono presenti separatamente zero conduttori di lavoro e zero di protezione.
Il passaggio a un sistema più nuovo è necessario per evitare scosse elettriche al personale di servizio e situazioni di incendio. E, naturalmente, nel sistema TN-C-S, la protezione contro le sovratensioni improvvise è migliore.
In tutte e tre le opzioni di collegamento, in caso di sovratensione, la corrente viene convogliata a terra attraverso il cavo di terra o attraverso un conduttore di protezione comune, che impedisce all'impulso di danneggiare l'intera linea e l'apparecchiatura.
Errori di connessione
1. Installazione di un SPD in un quadro con un loop di massa scadente.
Se commetti un errore del genere, puoi perdere non solo tutti gli apparecchi elettrici, ma anche il quadro stesso al primo fulmine, poiché non avrà alcun senso dalla protezione con un cattivo circuito di terra e, di conseguenza, nessuna protezione.
2. SPD selezionato in modo errato che non si adatta al sistema di messa a terra utilizzato.
Prima di acquistare un dispositivo, assicurati di scoprire quale sistema di messa a terra viene utilizzato nella tua casa e, al momento dell'acquisto, leggi attentamente la sua documentazione tecnica per evitare errori.
3. Uso di un SPD della classe sbagliata.
Come già discusso sopra, ci sono 3 classi di dispositivi di protezione contro le sovratensioni. Ogni classe corrisponde ad un quadro specifico, e deve essere installata nel rispetto delle norme e dei regolamenti.
4. Installazione di SPD di una sola classe.
Spesso non è sufficiente installare un SPD di una classe per una protezione affidabile.
5. La classe del dispositivo e la sua destinazione sono confuse.
Succede anche che gli apparecchi di classe B siano collocati nel quadro dell'appartamento, gli apparecchi di classe C nell'ASU dell'edificio e gli apparecchi di classe D davanti alle apparecchiature elettroniche.
L'SPD è sicuramente una cosa buona e necessaria, ma il suo utilizzo nell'alimentazione di casa non è obbligatorio.Nel caso di collegamento di questo dispositivo, vale la pena ricordare che viene selezionato individualmente per ciascun sistema di messa a terra. È per questo motivo che immediatamente prima dell'acquisto si consiglia di utilizzare i servizi di un elettricista esperto per evitare problemi.
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