Tecno­logia di prote­zione
da un’unica fonte

A quanto pare i fulmini non hanno alcuna prefe­renza per montagne, valli, laghi o pendii parti­co­lari.

La dire­zione che pren­dono dipende esclu­si­va­mente dalla distri­bu­zione della carica elet­trica presente nelle nuvole. Tuttavia, la confi­gu­ra­zione della super­ficie dei grandi spazi aperti o degli edifici gioca un ruolo deter­mi­nante per il punto in cui il fulmine colpisce, poiché in effetti questo inte­ressa più spesso i punti alti che quelli bassi nell'ultimo tratto, tra i cento e i dieci metri dal suolo.

 

Per questo motivo, quando si instal­lano sistemi di prote­zione dai fulmini sugli edifici, è neces­sario assi­cu­rarsi che camini o antenne tele­vi­sive che spor­gono oltre il tetto siano inclusi nel sistema di prote­zione.

Questa è una racco­man­da­zione norma­tiva. Dal nostro punto di vista, le racco­man­da­zioni si rife­ri­scono a tutti i dispo­si­tivi termi­nali sensi­bili o a distri­bu­zioni secon­darie distanti più di 10 m dall'ultimo SPD. I dispo­si­tivi termi­nali o le distri­bu­zioni secon­darie da proteg­gere devono essere defi­niti o coor­di­nati singo­lar­mente dall'instal­la­tore inte­res­sato con il cliente. Inoltre, la norma consi­glia dispo­si­tivi di prote­zione da sovra­ten­sione aggiun­tivi nei casi seguenti:

 

• Se all'interno dell'edificio/impianto vengono gene­rate sovra­ten­sioni da commu­ta­zione elevate (ad esempio appa­rec­chia­ture con correnti di carico elevate come inverter o gruppi di conti­nuità).

• Quando si tratta di proteg­gere strut­ture elevate dell'edificio (ad es. edifici alti vicini, illu­mi­na­zione esterna, sensori di calore o antenne).

Per la prote­zione dagli effetti diretti e indi­retti dei fulmini e dalle sovra­ten­sioni da commu­ta­zione intro­dotte nell'impianto attra­verso la linea di alimen­ta­zione, è neces­sario instal­lare SPD almeno di Tipo 2 in corri­spon­denza o in pros­si­mità del punto di alimen­ta­zione. Se l'instal­la­zione è in pros­si­mità di un albero o di una strut­tura elevata, si consi­glia di utiliz­zare un SPD di Tipo 1.

La norma IEC 61643-21 non impone alcun obbligo in merito all'uso di scari­ca­tori di sovra­ten­sione per le inter­facce infor­ma­tiche, bensì si tratta soltanto di una racco­man­da­zione. Tuttavia, dal nostro punto di vista, siamo tenuti a proteg­gere tutte le linee di alimen­ta­zione per i forni­tori di energia elet­trica o di servizi IT che possono intro­durre sovra­ten­sioni tran­si­torie nell'edificio.

Se un impianto foto­vol­taico viene succes­si­va­mente colle­gato a un impianto elet­trico esistente, per l'instal­la­zione di tale impianto si applica la norma IEC 61643-32. Il colle­ga­mento elet­trico avviene tramite un nuovo circuito, da realiz­zare secondo le norme vigenti. Ciò comporta la neces­sità di una prote­zione dalle sovra­ten­sioni sia sul lato AC sia sul lato DC, in parti­co­lare per proteg­gere l'inverter.

I dettagli sono dispo­ni­bili nelle istru­zioni di instal­la­zione.

Lo scari­ca­tore ha un livello di prote­zione (Up) pari alla tensione di tenuta a impulso nomi­nale richiesta. La lunghezza massima di tutti i condut­tori attivi dal punto di connes­sione sul sistema di alimen­ta­zione allo scari­ca­tore e dal suo colle­ga­mento PE al sistema di prote­zione è di 0,5 m. La lunghezza di tutti i condut­tori di messa a terra funzio­nale (simbolo di messa a terra) neces­sari deve essere la più corta possi­bile. Il condut­tore di messa a terra non deve tran­si­tare in paral­lelo ad altri circuiti di alimen­ta­zione sulle lunghe distanze.

Se sono neces­sari cavi di colle­ga­mento più lunghi, occorre tenere conto di quanto segue: scegliendo un SPD con livello di prote­zione Up basso (con una corrente impul­siva di 10 kA si genera una caduta di tensione di circa 1.000 V su un condut­tore retti­lineo lungo 1 m).

In pros­si­mità del dispo­si­tivo da proteg­gere deve essere instal­lato un secondo SPD coor­di­nato per adeguare il livello di prote­zione Up fino al livello di tensione di tenuta a impulso nomi­nale del dispo­si­tivo stesso.

I dettagli sono dispo­ni­bili nelle istru­zioni di instal­la­zione.

Quando la prote­zione della distri­bu­zione è supe­riore a quella massima del fusi­bile (dichia­rata dal produt­tore) dello scari­ca­tore e quando non è possi­bile o è molto diffi­cile instal­lare un fusi­bile di riserva per mancanza di spazio.

Visto dalla dire­zione dell'energia conven­zio­nale, a monte del diffe­ren­ziale. Se un SPD è instal­lato a valle di un diffe­ren­ziale (ad es. nel punto di uscita dell'edificio), il diffe­ren­ziale deve essere a prova di sovra­ten­sione.

 

I test devono veri­fi­care che gli scari­ca­tori instal­lati funzio­nino corret­ta­mente nei punti di utilizzo. Sono stati instal­lati e colle­gati secondo le istru­zioni di instal­la­zione fornite dal produt­tore? Soddi­sfano i requi­siti seguenti:

• Sezione minima di colle­ga­mento
• Dimen­sioni del fusi­bile di prote­zione
• Fusi­bili di prote­zione comple­ta­mente funzio­nanti
• Scari­ca­tori in buone condi­zioni mecca­niche
• Tutti gli indi­ca­tori di stato dispo­ni­bili mostrano la funzio­na­lità
• Gli scari­ca­tori di corrente da fulmine senza indi­ca­tori di stato garan­ti­scono una resi­stenza di isola­mento >500 kΩ e una Ipe < 10 μA

Poiché gli scari­ca­tori negli impianti di alimen­ta­zione sono sempre colle­gati in paral­lelo alle appa­rec­chia­ture elet­triche da proteg­gere e non causano effet­ti­va­mente alcuna corrente di eser­cizio
(dell'ordine dei μA), non è neces­sario consi­de­rare la dissi­pa­zione di potenza.

 

Rispetto a ottimi isolanti elet­trici, come legno asciutto o calce­struzzo asciutto, è più proba­bile che i fulmini colpi­scano le super­fici metal­liche. D'altra parte, così come i metalli, i fulmini colpi­scono anche mate­riali meno condut­tori. Questi inclu­dono, ad esempio, legno bagnato o mura­tura umida. Lo stesso vale per gli esseri umani e gli animali, poco condut­tori rispetto ai metalli, ma che presen­tano tuttavia una migliore condut­ti­vità rispetto al legno.
Pertanto, le persone in un prato corrono lo stesso rischio di essere colpite da un fulmine di un palo di metallo situato nel mede­simo luogo.
In quanto buoni condut­tori, i metalli hanno tuttavia il rischio aggiun­tivo di trasmet­tere la corrente del fulmine su lunghe distanze. Pertanto, durante i tempo­rali, è neces­sario tenersi lontano da strut­ture metal­liche di grandi dimen­sioni come recin­zioni o ringhiere.

 

Prote­zione dagli effetti di un fulmine diretto (10/350 μs). Da posi­zio­nare all'inizio dell'impianto elet­trico o nelle sue vici­nanze dove è instal­lato un sistema esterno di prote­zione dai fulmini e/o l'alimen­ta­zione è fornita da linee aeree.

Questi sono instal­lati in tutte le instal­la­zioni elet­triche il più vicino possi­bile all'inizio dell'instal­la­zione (minimo) e repli­cati nei quadri secon­dari (distanza >10 m).

 

Gli appa­recchi di Tipo 3 sono instal­lati a valle nell'instal­la­zione elet­trica fissa (es. nei quadri secon­dari, nelle prese). Non devono essere utiliz­zati senza gli SPD di Tipo 1 o Tipo 2 instal­lati all'inizio dell'instal­la­zione.

Gli SPD T1 sono testati con forme d'onda 10/350 µs secondo le norme, gli SPD T1+T2 sono testati secondo le forme d'onda 10/350 µs e 8/20 µs come richiesto rispet­ti­va­mente per gli SPD T1 e gli SPD T2. Se il dispo­si­tivo termi­nale non si trova a una distanza supe­riore a 10 m dall'ultimo SPD, è possi­bile evitare l'instal­la­zione di SPD T2 aggiun­tivi instal­lando SPD T1+T2 nel quadro di distri­bu­zione prin­ci­pale.

Ogni SPD neces­sita di una prote­zione di aggiun­tiva; fusi­bile o inter­rut­tore magne­to­ter­mico. In gene­rale, gli inter­rut­tori magne­to­ter­mici e gli inter­rut­tori scato­lati hanno carat­te­ri­stiche di energia passante diverse rispetto a quelle dei fusi­bili gG standard. Nel corso degli anni, abbiamo notato che i clienti tendono a utiliz­zare gli inter­rut­tori magne­to­ter­mici. Pertanto, abbiamo testato alcuni inter­rut­tori magne­to­ter­mici Hager per assi­cu­rarci che l'inter­rut­tore di prote­zione possa essere utiliz­zato come prote­zione aggiun­tiva.

 

Il fusi­bile gG standard indi­cato nell’istru­zione di instal­la­zione può essere di qual­siasi produt­tore. La prote­zione aggiun­tiva con l’inter­rut­tore magne­to­ter­mico deve essere Hager se l'SPD è Hager, poiché questa combi­na­zione è stata testata in modo speci­fico.

 

Si consi­glia di utiliz­zare o repli­care l'SPD se il quadro di distri­bu­zione secon­dario è distante oltre 10 m dall'ultimo SPD instal­lato.

La norma IEC 61643-11 defi­nisce questi para­metri come segue:

Iimp = valore di cresta della corrente di scarica che attra­versa l'SPD con trasfe­ri­mento di carica Q speci­fi­cato ed energia W/R speci­fi­cata nel tempo indi­cato. Si tratta della corrente di impulso del fulmine (forma d'onda 10/350 µs) che può essere scari­cata in modo sicuro più volte dall'SPD di "Tipo 1".

In = valore di cresta della corrente di scarica che attra­versa l'SPD con una forma d'onda di corrente 8/20 µs. Corrente di scarica nomi­nale (forma d'onda 8/20 µs) che può essere scari­cata in modo sicuro più volte dall'SPD di "Tipo 2".

Imax = valore di cresta della corrente di scarica che attra­versa l'SPD avente una forma d'onda 8/20 µs secondo le speci­fiche del produt­tore. Imax è uguale o maggiore di In.
Imax è la corrente massima di scarica (forma d'onda 8/20 µs + corrente "x") che può essere scari­cata in modo sicuro solo una volta.

Itotal = corrente di scarica totale che attra­versa il condut­tore PE o PEN di un dispo­si­tivo multi­po­lare, 25 kA per polo  (TNC-N) da L1/L2/L3 a PEN = 3x25 kA = 75 kA
25 kA per polo  (TNS-N) da L1/L2/L3/N a PE = 4x25 kA = 100 kA

Rappre­senta il livello massimo di tensione che lo scari­ca­tore produce sui termi­nali di uscita quando è presente una sovra­ten­sione. La norma lo descrive come segue:

Up = tensione massima presu­mi­bile sui termi­nali dell'SPD a causa di una solle­ci­ta­zione impul­siva con inten­sità di tensione defi­nita e di una solle­ci­ta­zione impul­siva con una corrente di scarica di ampiezza e forma d'onda deter­mi­nate.

 

La norma IEC 62305-3 prevede la manu­ten­zione e l'ispe­zione dell'impianto LPS (Light­ning Protec­tion System) nel capi­tolo 7, tabella seguente:

Tabella E.2 - Periodo massimo tra le ispe­zioni di un impianto LPS

TABELLA DA INSE­RIRE

A seconda del livello di prote­zione dai fulmini (LPL) il tempo tra le ispe­zioni varia. Ad esempio, su un'appli­ca­zione Ex è neces­sario eseguire un test ogni anno. Per questo tipo di appli­ca­zione, un'ispe­zione ottica non è suffi­ciente: qui occorre testare i dispo­si­tivi elet­tri­ca­mente.

 

No, non può essere misu­rato. L'indi­ca­zione di fine vita è presente sugli SPD che visua­liz­zano "Rosso" nell’appo­sito segna­la­tore quando il prodotto deve essere sosti­tuito.

 

Il fusi­bile di prote­zione aggiun­tivo è obbli­ga­torio per proteg­gere da danni peri­co­losi in caso di guasto e dovrebbe:

• Inter­rom­pere il circuito il più velo­ce­mente possi­bile in caso di guasto dell'SPD.
• Essere in grado di soppor­tare le correnti di impulso di picco previste.

Il secondo punto è impor­tante per le presta­zioni di un SPD. Ridu­cendo la capa­cità di inter­ru­zione del fusi­bile aggiun­tivo si riduce la sovra­cor­rente di arresto prevista dall'SPD, poiché il fusi­bile aggiun­tivo potrebbe inter­ve­nire, rompersi o esplo­dere.

Per gli SPD T1 è fonda­men­tale scari­care la corrente del fulmine. Pertanto, è NECES­SARIO instal­lare un colle­ga­mento alla barra collet­trice prin­ci­pale di terra con una sezione minima di 16 mm² che equa­lizzi il poten­ziale della corrente del fulmine. L'altro termi­nale PE deve essere colle­gato per miglio­rare il livello di prote­zione dei dispo­si­tivi termi­nali.

Per gli SPD T2 vanno consi­de­rate due situa­zioni. Esiste la possi­bi­lità che un edificio o un'instal­la­zione non rispet­tino la norma IEC 62305 (edifici senza sistema esterno di prote­zione dai fulmini LPS) ed edifici con LPS. Per gli edifici senza LPS, il secondo termi­nale PE è un'aggiunta volta a otte­nere un migliore controllo del poten­ziale. Per gli edifici con LPS è obbli­ga­torio instal­lare un colle­ga­mento alla barra collet­trice locale con una minima sezione di colle­ga­mento di 6 mm² sul peri­metro della zona (zona di prote­zione dai fulmini, LPZ1  LPZ2, ecc.)

 

Gli scari­ca­tori di corrente da fulmine di Tipo 1 possono essere utiliz­zati anche senza SPD di Tipo 2 con vari­stori a valle.
Per garan­tire un buon livello di prote­zione per instal­la­zioni e dispo­si­tivi a valle, gli scari­ca­tori di corrente da fulmine di Tipo 1 devono essere sempre utiliz­zati con scari­ca­tori di sovra­ten­sione di Tipo 2 a valle.

Gli scari­ca­tori di corrente da fulmine di classe I sono otti­miz­zati per la devia­zione di correnti da fulmini ad alta energia (10/350 µs). Gli scari­ca­tori di sovra­ten­sione di classe II con vari­stori sono otti­miz­zati per la devia­zione di sovra­cor­renti e sovra­ten­sioni di energia da bassa a media (8/20 µs, 1,2/50 µs). La loro capa­cità di scari­care le correnti dei fulmini ad alta energia (10/350 µs) è molto limi­tata.