Quando Daniel, un tecnico addetto ai quadri elettrici a Manchester, ha messo sotto tensione un quadro di comando di ricambio dopo una tempesta, il PLC si è riavviato, un azionamento ha segnalato un guasto e la linea di produzione si è fermata nel giro di pochi secondi. Il quadro era dotato di un nuovo dispositivo contrassegnato come “protezione contro le sovratensioni”, ma il suo valore di tensione continua nominale e la configurazione dei collegamenti non erano conformi al sistema di alimentazione. L’evento è stato causato da un problema di specifica e di coordinamento, e non costituisce la prova che ogni dispositivo di protezione dalle sovratensioni sia inefficace.
Riepilogo: SPD significa dispositivo di protezione dalle sovratensioni: apparecchiatura che limita la sovratensione transitoria specificata deviando la corrente di sovratensione attraverso un percorso di collegamento progettato. La norma IEC 61643-11 definisce i requisiti e i metodi di prova per gli SPD in bassa tensione in corrente alternata; non si tratta di una classifica universale dei marchi né di un'approvazione generica per l'installazione. Prima dell'acquisto, documentare la tensione di sistema, la configurazione di messa a terra, l'esposizione, il punto di installazione, Uc/MCOV, In, Imax ove indicati, Up, la protezione di backup e i requisiti di mercato applicabili, quindi far verificare il progetto da un elettricista o un ingegnere qualificato.
Gli ingegneri si imbattono in questa sigla nei diagrammi unifilari, nelle tabelle degli armadi elettrici, nelle schede tecniche dei prodotti e nei documenti di collaudo. In ogni caso, il dispositivo fa parte dell’impianto come sistema: la sua tensione, il cablaggio, la messa a terra, la protezione a monte, l’involucro e il metodo di installazione determinano se la protezione prevista può essere effettivamente garantita. Una denominazione commerciale nota non può sostituire tali verifiche.
Cosa significa SPD in un impianto elettrico?
In elettrico SPD Secondo la documentazione, un SPD è un dispositivo di protezione dalle sovratensioni collegato in parallelo al circuito che deve proteggere. In condizioni di funzionamento normale, esso deve rimanere entro i limiti operativi specificati; in caso di transitorio, fornisce un percorso a bassa impedenza per la corrente di sovratensione, in modo da limitare la tensione applicata alle apparecchiature collegate al livello di protezione dichiarato nelle relative condizioni di prova.
Uno scaricatore di sovratensioni non è un regolatore di tensione, un gruppo di continuità né una sostituzione dell’interruttore automatico, del fusibile, della messa a terra, del collegamento equipotenziale o della protezione contro le correnti residue. Inoltre, non può garantire che ogni componente collegato sopravviva a ogni evento di fulminazione o di commutazione. Il risultato dipende dalla forma d’onda transitoria, dall’impedenza della sorgente, dalla lunghezza dei conduttori, dalla configurazione dei collegamenti equipotenziali, dalla resistenza degli apparecchi e dal fatto che la protezione sia coordinata tra i circuiti di alimentazione e quelli di segnale.
Protezione da fulmini e sovratensioni Pertanto, si parte dal percorso completo della corrente. Un dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) di servizio o di distribuzione può ridurre l’esposizione alle sovratensioni in ingresso, mentre un dispositivo coordinato a valle può gestire le transienze residue in prossimità di un quadro di controllo sensibile. Si tratta di una soluzione ingegneristica, e non di un motivo per installare dispositivi senza disporre di uno schema unifilare documentato.
Quali valutazioni SPD dovrebbero confrontare gli ingegneri?
Non selezionare un SPD in base a un singolo valore di corrente nominale. Confrontare l'intero foglio dati per la variante e la configurazione di collegamento esatte. I termini riportati di seguito descrivono diverse questioni e devono essere letti insieme. La dimensionamento del dispositivo di protezione dalle sovratensioni è quindi più complesso della semplice corrispondenza di un valore in kA. Leggere le specifiche dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni tenendo conto dell'alimentazione normale, delle modalità di protezione e della resistenza degli apparecchi. Un dispositivo di protezione dalle sovratensioni monofase e un dispositivo di protezione dalle sovratensioni 3 richiedono la configurazione di collegamento appropriata per i rispettivi sistemi.
| Valutazione o campo | Cos'è che descrive | Perché è importante |
|---|---|---|
| Uc o MCOV | Tensione massima di funzionamento continua, secondo la terminologia indicata dal produttore | Deve essere conforme al sistema normale e alle relative condizioni di sovratensione temporanea. |
| In | Corrente di scarica nominale nelle condizioni di prova dichiarate dalla norma di prodotto | Consente un confronto diretto solo quando sono noti anche l’ambito di prova e la forma d’onda. |
| Imax, ove indicato | Valore dichiarato del test di corrente di scarica massima per il prodotto | Un valore più elevato non implica automaticamente una tensione residua inferiore né una migliore coordinazione del sistema. |
| In alto | Livello dichiarato di protezione dalla tensione nelle condizioni di prova specificate | Dovrebbe essere valutato rispetto alla capacità di resistenza delle apparecchiature a valle. |
| Configurazione e modalità | Disposizione dei pali, modalità linea-linea o linea-terra e topologia del sistema | Il dispositivo deve essere conforme alla configurazione di alimentazione e di messa a terra, e non soltanto alla tensione nominale. |
| Dati di backup e di servizio | Fusibile o interruttore di protezione specificato, indicazione dello stato, contatto remoto, involucro e metodo di sostituzione | Questi fattori influiscono sull’installazione, sull’individuazione dei guasti, sulle attività di ispezione e sul costo totale di proprietà. |
Per un pratico definisci velocità In fase di revisione, richiedere lo schema elettrico, le istruzioni di installazione, il riferimento allo standard di prova e le prove di conformità specifiche per il mercato relative al numero di parte esatto. Un opuscolo di famiglia può raggruppare varianti con diverse configurazioni di tensione nominale di impiego (Uc), poli, contatti o involucri. Considerare i campi mancanti come un quesito da sottoporre all’ufficio acquisti, e non come un’autorizzazione a dedurre l’idoneità.
Dove deve essere installato un dispositivo di protezione dalle sovratensioni?
La posizione corretta è il punto individuato dalla progettazione elettrica per limitare le sovratensioni transitorie sui conduttori che alimentano l’apparecchiatura protetta, mantenendo al contempo il dispositivo accessibile per le ispezioni. A seconda dell’installazione, tale posizione può essere presso l’impianto di servizio, un quadro principale o di distribuzione secondaria, un quadro di derivazione oppure in prossimità di un carico sensibile. Lo schema di cablaggio del prodotto, il codice adottato, le norme relative agli spazi di lavoro e gli obblighi imposti dall’autorità locale determinano la disposizione finale.
Mantenere i conduttori degli SPD il più corti e diretti possibile, entro i limiti indicati dal produttore; gli impulsi rapidi generano una tensione aggiuntiva lungo la lunghezza induttiva dei conduttori. Verificare i percorsi di messa a terra di protezione e di equipotenzializzazione, la coppia di serraggio dei morsetti, la sezione dei conduttori, l’ambiente dell’armadio e il dispositivo di sovracorrente o di protezione upstream. Se i circuiti di alimentazione, di comando, di dati, in corrente continua fotovoltaica o delle batterie seguono percorsi diversi, valutare ciascun circuito con un prodotto idoneo alla sua tensione e alle sue condizioni di collegamento.
La seguente sequenza aiuta i costruttori di quadri e i team di approvvigionamento a coordinare il processo decisionale:
- Registrare la tensione nominale, la fase, la frequenza, il sistema di messa a terra, le condizioni di guasto disponibili e il mercato di destinazione.
- Mappare il servizio, i circuiti di alimentazione, il quadro elettrico, i circuiti derivati, le apparecchiature e tutti i cablaggi separati di controllo o di segnalazione.
- Identificare i rischi derivanti da fulmini, linee elettriche lunghe, impianti esterni, commutazione di motori e azionamenti a velocità variabile, senza presupporre un fattore di severità universale.
- Selezionare un prodotto i cui dati relativi a Uc/MCOV, configurazione, Up, corrente di scarica, protezione ausiliaria e involucro siano adeguati al punto documentato.
- Commissionare l’installazione: verificare i collegamenti, la coppia di serraggio, le etichette, le indicazioni di stato, l’accesso per le ispezioni e la documentazione necessaria per eventuali sostituzioni future.
I dispositivi di protezione da sovratensione si deteriorano anche quando l’apparecchiatura continua a funzionare?
Sì. Un quadro elettrico sotto tensione e delle apparecchiature funzionanti non dimostrano che il suo dispositivo di protezione dalle sovratensioni rimane in servizio. Un componente di protezione potrebbe aver raggiunto il termine della sua vita utile ed essere stato disconnesso, mentre l’alimentazione continua a funzionare. Schneider Electric’s Linee guida SPD per la fine del ciclo di vita spiega il ruolo degli indicatori locali e degli interruttori di sezionamento. Gli esempi riportati descrivono prodotti specifici; i colori degli indicatori, i contatti remoti e gli interbloccaggi di ricambio devono essere verificati in base al modello installato.
I dispositivi di protezione dalle sovratensioni scadono a una data prestabilita?
Non considerare la data di scadenza di un dispositivo antipicco come una regola universale per la sostituzione. L’aspettativa di vita di un dispositivo antipicco dipende dal modello e dalle condizioni di utilizzo, e la sola data di installazione non è sufficiente a garantirne l’efficacia residua. Se il produttore indica un intervallo di ispezione o di sostituzione, attenersi a tale indicazione. In caso contrario, definire un programma di manutenzione con il tecnico elettrico competente, prevedendo controlli anche in seguito a eventi di sovratensione significativi. Un SPD da quadro e una ciabatta protetta da sovratensioni sono prodotti diversi; pertanto, le prescrizioni di sostituzione valide per i dispositivi destinati ai consumatori non devono essere applicate automaticamente.
Per la domanda “Come faccio a sapere se il mio dispositivo di protezione da sovratensioni è guasto?”, iniziate verificando l’indicazione dello stato documentata, l’eventuale sezionatore associato e la procedura di ispezione del produttore. Un segnale di fine vita richiede la sostituzione del dispositivo o della cartuccia specificati. Non date per scontato che l’assenza di un allarme indichi che tutte le modalità di protezione siano operative. Annotate il modello, la data di installazione, l’indicazione osservata, la cronologia degli eventi e i dettagli della sostituzione, in modo da disporre di una base di riferimento utilizzabile per la successiva ispezione. Il Lista di controllo delle specifiche dell'SPD del pannello Aiuta gli acquirenti a includere i requisiti di manutenzione e sostituzione prima dell’ordine.
In che modo si differenziano le principali opzioni di protezione?
La terminologia relativa ai tipi è significativa solo nell’ambito dello standard di prodotto e di installazione applicabile. Non deve essere presentata come una semplice classificazione qualitativa. Una progettazione a livelli può prevedere l’impiego di più di un punto di installazione quando la configurazione dell’edificio, la lunghezza dei cavi di alimentazione, le condizioni di esposizione e la sensibilità delle apparecchiature ne giustificano il coordinamento.
| Approccio | Domanda tipica di progettazione | Compromesso da documentare |
|---|---|---|
| SPD a monte o a livello di servizio | Da dove entra l’energia di sovratensione nell’impianto a bassa tensione? | Può gestire l’esposizione in ingresso, ma non protegge automaticamente ogni cavo o circuito di controllo a valle. |
| SPD per quadro di distribuzione | Quale quadro di distribuzione o sottocentrale alimenta l’apparecchiatura? | È accessibile per la manutenzione, tuttavia la lunghezza dei conduttori e il coordinamento continuano a influenzare la tensione ai carichi. |
| SPD di derivazione o di punto d'uso | Un carico sensibile è esposto ai transienti residui dopo la protezione a monte? | Deve essere specificamente progettato per il punto di connessione e non può compensare una scarsa connessione o un errato voltaggio del sistema. |
| Fasi coordinate | I lunghi alimentatori, i percorsi misti interni/esterni o i controlli critici richiedono un approccio sistemico? | Un maggior numero di dispositivi comporta costi aggiuntivi e un aumento della documentazione; essi dovrebbero essere selezionati come parte integrante di una progettazione coordinata, e non come elementi aggiunti in modo slegato. |
Selezione in base alle condizioni del progetto e al costo totale
Il prezzo unitario è solo una parte della decisione. Il retravoro, le modifiche ai pannelli, i ritardi nelle ispezioni, la logistica dei moduli di ricambio, i tempi di fermo macchina e un punto di sostituzione difficilmente accessibile possono determinare in misura prevalente il costo totale. Indicate i calcoli ipotetici dei costi come esemplificativi e confrontate le stesse ipotesi tra i diversi candidati.
| Condizione del progetto | Domande da rispondere | Implicazione in materia di appalti |
|---|---|---|
| Automazione critica o carico di processo | Quali procedure di fermo impianto o di riavvio vengono attuate a seguito di un evento transitorio? | Coordinamento della documentazione, indicazione dello stato, ricambi e intervalli di ispezione, piuttosto che fare affidamento su una dichiarazione di garanzia generica. |
| Ricevitore lungo o percorso aperto | Dove si trovano i confini dei servizi, della distribuzione, delle filiali e delle apparecchiature? | Verificare con l’ingegnere la protezione pianificata e il percorso dei conduttori; un singolo dispositivo potrebbe non coprire tutte le vie. |
| Contenitore per esterni o ambienti aggressivi | Quali sono le condizioni di ingresso, temperatura, corrosione e accesso applicabili? | Confermare le istruzioni di alloggiamento e installazione relative al modello specifico. |
| Programma OEM o distributore | Il fornitore è in grado di mantenere sotto controllo varianti, disegni e revisioni in tutti i mercati? | Richiedi i numeri di parte tracciabili, le comunicazioni di modifica, le schede tecniche controllate e un piano di sostituzione. |
Standard, prove e limiti di conformità
IEC 61643-11 è la pubblicazione IEC fornita per i dispositivi di protezione da sovratensioni a bassa tensione collegati a sistemi elettrici a bassa tensione; essa stabilisce i requisiti dei prodotti e i metodi di prova nell’ambito del proprio campo di applicazione dichiarato. Il riferimento alla norma non dimostra, di per sé, che un determinato modello sia certificato per ogni paese, installazione o configurazione.
Le informazioni sul servizio relativo ai dispositivi di protezione dalle sovratensioni di UL illustrano il ruolo dei servizi di valutazione all’interno del quadro normativo UL. Per un progetto in Nord America, verificare l’elenco o la valutazione specifica, l’edizione del codice elettrico adottata e i requisiti dell’autorità competente relativamente al modello e all’installazione. Per un altro mercato di destinazione, adeguare le prove di conformità del prodotto alle norme vigenti in quel mercato, anziché riprendere una dichiarazione proveniente da un’altra giurisdizione.
Le conseguenze commerciali derivanti da affermazioni non supportate includono la reiezione delle offerte, ritardi nella messa in servizio, resi, controversie relative alla garanzia e interventi di rifacimento in loco. Conservare insieme la scheda tecnica, lo schema elettrico, le istruzioni di installazione, la dichiarazione o l’elenco di omologazione applicabile, lo schema unifilare e il registro di messa in servizio; la documentazione fa parte della decisione relativa alla protezione.
Cosa dovrebbero verificare gli acquirenti prima di effettuare un ordine?
- Definire l'installazione: Fornire lo schema unifilare, la tensione di sistema, il numero di fasi, la modalità di messa a terra, le condizioni di guasto e il punto di connessione. Indicare se la richiesta riguarda un dispositivo di protezione da sovratensioni in corrente alternata o in corrente continua. Nel caso di un dispositivo di protezione da sovratensioni per impianti fotovoltaici, verificare che la sua portata dichiarata copra il circuito FV; non applicare una classe di prestazione prevista per la corrente alternata né presumere che ogni dispositivo di protezione da sovratensioni in corrente continua sia idoneo.
- Confronta le valutazioni complete: Verificare Uc/MCOV, In, Imax dove indicato, Up, modalità, poli, involucro e protezione di riserva per la variante esatta.
- Chiedi l'ambito del test: Distinguere la norma di prodotto e il metodo di prova da una certificazione specifica per il mercato o da un’approvazione all’installazione. Conservare il file PDF del dispositivo di protezione dalle sovratensioni, specifico per il modello, contenente i dati di targa e le informazioni sul cablaggio. Nel disegno unifilare, il simbolo del dispositivo di protezione dalle sovratensioni deve fare riferimento a tale modello anziché sostituirne le specifiche tecniche.
- Verificare la vestibilità: Verificare il cablaggio dei conduttori, la lunghezza dei cavi, la coppia di serraggio, lo spazio nel quadro, le condizioni ambientali, l’indicazione dello stato e l’accesso in sicurezza.
- Servizio del piano: Specificare come viene registrata, isolata, sostituita e stoccata l’indicazione di fine vita nell’intero parco installato.
CHAC Electric supporta le valutazioni da parte di OEM, costruttori di quadri e distributori delle apparecchiature di protezione in bassa tensione. Inizia con il Gamma di prodotti SPD e confrontare i dati del progetto con la documentazione specifica del modello. Il CHAC EXS T1/T2 AC SPD Può essere valutato come un’unica referenza di prodotto; la conformità finale dipende comunque dalle esigenze relative alla fornitura, all’installazione e al mercato di destinazione.
Domande frequenti
Che cosa significa SPD?
SPD è l’acronimo di dispositivo di protezione dalle sovratensioni. È collegato a un circuito elettrico per limitare le sovratensioni transitorie specificate, deviando la corrente di sovratensione lungo il percorso previsto. Non sostituisce la protezione da sovracorrente, la messa a terra, il collegamento equipotenziale né la regolazione della tensione nominale.
Qual è la differenza tra le opzioni di protezione?
Le opzioni di protezione variano a seconda del punto di connessione, del tipo di circuito, della configurazione del sistema e delle sovratensioni transitorie che devono gestire. Un dispositivo installato a monte, un dispositivo per il quadro di distribuzione e un dispositivo installato al punto di utilizzo vanno confrontati in base ai loro valori nominali dichiarati, alle istruzioni di cablaggio e ai requisiti di coordinamento, piuttosto che tramite un semplice numero di tipo o una classifica di marca.
Dove deve essere installato il dispositivo?
Installare l’SPD nel punto accessibile e conforme alle prescrizioni normative individuato dalla progettazione elettrica, al fine di limitare la sovratensione transitoria sui conduttori previsti. Possono essere idonei i punti di servizio, di distribuzione, di derivazione e di utilizzo; la posizione definitiva è determinata dallo schema di collegamento fornito dal fabbricante, dalle indicazioni sulla lunghezza dei conduttori, dal percorso di equipotenzializzazione, dagli spazi di lavoro e dalle norme locali.
Che valutazione devo considerare quando ne acquisto uno?
Iniziare valutando la compatibilità del sistema: tensione nominale, schema di messa a terra, numero di fasi, configurazione dei poli e Uc o MCOV. Successivamente confrontare i valori di In e Imax, ove indicati, la tensione di protezione Up, le modalità di protezione, i requisiti relativi ai dispositivi di backup, l’alloggiamento, l’indicazione dello stato e la norma o le prove di verifica specifiche per il modello in esame. Un unico valore di corrente elevata non è sufficiente a stabilire l’idoneità.
Che cos’è la SPD e da cosa protegge?
A definire SPD consiste nell’identificare un dispositivo di protezione dalle sovratensioni e nel comprenderne il ruolo nel limitare le sovratensioni transitorie su un circuito specifico. Se correttamente selezionato e installato, può ridurre lo stress sugli apparecchi alimentati collegati; tuttavia, non garantisce la salvaguardia di ogni componente né protegge i percorsi separati dei segnali, dei dati, della corrente continua o dei sistemi di controllo, a meno che tali percorsi non dispongano di una protezione adeguata.
Perché un salvavita continua a scattare?
Un SPD può disconnettersi o segnalare una condizione di fine vita dopo un sovratensione; inoltre, il ripetuto intervento del dispositivo può indicare una selezione errata della tensione, un difetto di cablaggio, un’eccessiva esposizione alle intemperie o un problema nel sistema di protezione a monte. Non bypassare né resettare ripetutamente il dispositivo; isolare il circuito in modo sicuro e far verificare da personale qualificato l’indicatore di stato, i collegamenti, la tensione di esercizio dell’impianto, la protezione ausiliaria e le procedure di sostituzione.
Referenze
- Pubblicazione ufficiale IEC 61643-11 — requisiti e metodi di prova per i dispositivi di protezione da sovratensioni a bassa tensione rientranti nell’ambito specificato.
- Servizi per dispositivi di protezione da sovratensioni UL — informazioni ufficiali sui servizi di valutazione UL e sulle prove relative agli SPD.
- Informazioni sul Codice Elettrico Nazionale NFPA — quadro normativo e contesto di adozione; applicare l’edizione e le modifiche adottate per il progetto.
La risposta affidabile alla domanda “che cosa significa SPD?” non è soltanto un acronimo: si tratta di una relazione documentata tra una sorgente di sovratensioni transitorie, un circuito, un dispositivo e l’apparecchiatura che deve rimanere in servizio. Innanzitutto definire il sistema, quindi confrontare le caratteristiche nominali complete e, prima della messa sotto tensione, verificare l’installazione e i relativi riscontri. Per la selezione del modello, la documentazione dei cablaggi o il supporto all’approvvigionamento specifico del progetto, contattare Assistenza alle applicazioni CHAC con lo schema unifilare, i dettagli di fornitura e il mercato di destinazione.
