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MODO EFFICACE PER PROTEGGERE IL SISTEMA FOTOVOLTAICO DI ENERGIA SOLARE DA FULMINI E SOVRATENSIONI

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MODO EFFICACE PER PROTEGGERE IL SISTEMA FOTOVOLTAICO DI ENERGIA SOLARE DA FULMINI E SOVRATENSIONI

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Una sovratensione dannosa può verificarsi a causa di fulmini e sovratensioni che colpiscono a grande distanza dal sistema, o anche tra le nuvole. I fulmini e le sovratensioni sono una causa comune di guasti nei sistemi fotovoltaici (PV) ed eolici. Ma la maggior parte dei danni da fulmini e sovratensioni è prevenibile. Ecco alcune delle tecniche più convenienti che sono generalmente accettate dagli installatori di sistemi elettrici, basate su decenni di esperienza. Seguite questi consigli e avrete ottime possibilità di evitare danni da fulmini e sovratensioni al vostro impianto fotovoltaico a energia rinnovabile (RE).

Protezione contro i fulmini e le sovratensioni

Gli scaricatori di sovratensione specializzati (scaricatori di sovratensione DC e dispositivi di protezione dalle sovratensioni AC) e (eventualmente) i parafulmini sono raccomandati per i siti con una delle seguenti condizioni:

- Posizione isolata su un terreno alto in una zona con forti fulmini

- Terreno asciutto, roccioso o comunque poco conduttivo

- Fili più lunghi di 100 piedi (30 m)

Surge Arresters (dispositivo di protezione dalle sovratensioni, surge protectors, SPD)

Gli scaricatori di sovratensione sono progettati per assorbire i picchi di tensione causati da tempeste elettriche (o out-of-spec potenza di utilità), ed effettivamente consentire la sovratensione di bypassare il cablaggio di alimentazione e le vostre attrezzature. scaricatori di sovratensione devono essere installati ad entrambe le estremità di qualsiasi lungo filo correre che è collegato a qualsiasi parte del vostro sistema, comprese le linee AC da un inverter. dispositivo di protezione da sovratensione (SPD) sono fatti per varie tensioni sia per AC e DC. Assicuratevi di utilizzare gli scaricatori di sovratensione appropriati per la vostra applicazione.

Parafulmini

I "parafulmini" sono dispositivi di scarica statica che vengono posizionati sopra gli edifici e gli array solari-elettrici, e collegati a terra. Hanno lo scopo di prevenire l'accumulo di carica statica e l'eventuale ionizzazione dell'atmosfera circostante. Possono aiutare a prevenire un colpo, e possono fornire un percorso per una corrente molto alta a terra se un colpo si verifica. I dispositivi moderni sono a forma di punta, spesso con più punti.

Le barre luminose sono tipicamente usate solo in siti che sperimentano tempeste elettriche estreme. Se pensi che il tuo sito rientri in questa categoria, assumi un appaltatore che abbia esperienza nella protezione dai fulmini. Se l'installatore del tuo sistema non è così qualificato, considera la possibilità di consultare uno specialista della protezione dai fulmini prima che il sistema sia installato.

Mettere a terra

Classe I scaricatori di fulmini, scaricatori di sovratensione di classe II e scaricatori di sovratensione di classe III sono progettati per proteggere le apparecchiature elettroniche assorbendo le sovratensioni elettriche. Tuttavia, questi dispositivi non sostituiscono una buona messa a terra. Funzionano solo in combinazione con un'efficace messa a terra.

La messa a terra è la tecnica più fondamentale per la protezione contro i fulmini e i danni da sovratensioni. Non si può fermare una sovratensione da fulmine, ma si può dargli un percorso diretto verso terra che bypassa la vostra attrezzatura di valore, e scarica in modo sicuro la sovratensione nella terra. Un percorso elettrico verso terra scaricherà costantemente l'elettricità statica che si accumula in una struttura fuori terra. Spesso, questo previene l'attrazione del fulmine in primo luogo.

Il primo passo per la messa a terra è quello di costruire un percorso di scarica a terra collegando (interconnettendo) tutti i componenti strutturali in metallo e gli involucri elettrici, come i telai dei moduli fotovoltaici, i rack di montaggio e le torri dei generatori eolici. Evitare curve strette nei cavi di terra: le sovratensioni di corrente non amano girare gli angoli stretti e possono facilmente saltare ai cavi vicini. Prestare particolare attenzione ai collegamenti dei fili di rame agli elementi strutturali in alluminio (in particolare i telai dei moduli FV). Utilizzare connettori etichettati "AL/CU" e dispositivi di fissaggio in acciaio inossidabile, che riducono il potenziale di corrosione. Anche i fili di terra dei circuiti DC e AC saranno collegati a questo sistema di messa a terra. (Fare riferimento agli articoli dell'Angolo del Codice sulla messa a terra del campo fotovoltaico in HP102 e HP103 per ulteriori consigli)

Barre di terra

L'aspetto più debole di molte installazioni è la connessione alla terra stessa, è necessario seppellire o martellare un'asta di metallo conduttivo e non corrosivo (generalmente rame) nel terreno, e assicurarsi che la maggior parte della sua superficie sia a contatto con un terreno conduttivo (che significa umido). In questo modo, quando l'elettricità statica o una sovratensione arriva lungo la linea, gli elettroni possono drenare nel terreno con una resistenza minima.

In modo simile a come un campo di drenaggio dissipa l'acqua, la messa a terra agisce per dissipare gli elettroni. Se un campo di drenaggio non scarica adeguatamente nel terreno, si verificano dei risucchi. Quando gli elettroni risalgono, saltano la distanza (formando un arco elettrico) fino al vostro cablaggio di alimentazione, attraverso le vostre apparecchiature, e solo allora a terra.

Per prevenire quanto detto sopra, installare una o più aste di terra placcate in rame lunghe 8 piedi (2,4 m), da 5/8 di pollice (16 mm), preferibilmente in terra umida. Una singola barra di solito non è sufficiente, specialmente in terreno asciutto. Nelle aree in cui il terreno è estremamente secco, installare diverse aste, distanziandole di almeno 3 m (6 piedi) l'una dall'altra e collegandole tra loro con filo di rame nudo, interrato. Un approccio alternativo è quello di seppellire il filo di rame nudo #6 (13 mm2), doppio #8 (8 mm2) o più grande in una trincea lunga almeno 30 metri. (Il filo di terra di rame nudo può anche essere eseguito lungo il fondo di una trincea che porta tubi dell'acqua o della fogna, o altri fili elettrici) Oppure, tagliare il filo di terra a metà e stenderlo in due direzioni. Collegare un'estremità di ogni filo interrato al sistema di messa a terra.

Cerca di instradare parte del sistema in aree più umide, come dove un tetto drena o dove le piante devono essere innaffiate. Se c'è un involucro d'acciaio nelle vicinanze, puoi usarlo come asta di terra (fai un collegamento forte e imbullonato all'involucro).

Nei climi umidi, le fondamenta di cemento di un array montato a terra o su pali, o di una torre del generatore eolico, o le aste di terra incassate nel cemento non forniranno una messa a terra ideale. In questi luoghi, il calcestruzzo sarà tipicamente meno conduttivo del terreno umido che circonda le fondamenta. Se questo è il caso, installa una barra di terra nella terra accanto al cemento alla base di un array, o alla base della tua torre del generatore eolico e ad ogni ancoraggio del tirante, poi collegali tutti insieme con un filo nudo e interrato.

Nei climi secchi o aridi, è spesso vero il contrario - le fondamenta di cemento possono avere un contenuto di umidità più alto del terreno circostante, e offrono un'opportunità economica per la messa a terra. Se l'armatura lunga 20 piedi (o più) deve essere incorporata nel cemento, l'armatura stessa può servire come asta di terra. (Questo metodo di messa a terra è comune nei luoghi asciutti, ed è descritto nel NEC, articolo 250.52 (A3), "Concrete-Encased Electrode"

Messa a terra dei sistemi di alimentazione

Per il cablaggio degli edifici, è necessario che un lato di un sistema di alimentazione DC sia collegato - o "legato" - a terra. La parte AC di tale sistema deve anche essere messa a terra nel modo convenzionale di qualsiasi sistema collegato alla rete. È essenziale che il negativo DC e il neutro AC siano collegati a terra in un solo punto dei loro rispettivi sistemi ed entrambi allo stesso punto del sistema di messa a terra. Questo viene fatto al pannello di alimentazione centrale.

I produttori di alcuni sistemi stand-alone a scopo singolo (come pompe d'acqua solari e ripetitori radio) raccomandano di non mettere a terra il circuito di alimentazione. Fate riferimento alle istruzioni del produttore per raccomandazioni specifiche.

Cablaggio dell'array e tecnica "Twisted Pair

Il cablaggio dell'array dovrebbe utilizzare fili di lunghezza minima, infilati nella struttura metallica. I fili positivi e negativi dovrebbero avere la stessa lunghezza ed essere eseguiti insieme quando possibile. Questo minimizzerà l'induzione di una tensione eccessiva tra i conduttori. Il condotto metallico (messo a terra) aggiunge anche uno strato di protezione. Seppellire lunghi tratti di filo all'aperto invece di farli passare sopra la testa. Un cavo di 100 piedi (30 m) o più è come un'antenna: riceverà sovratensioni anche da un fulmine tra le nuvole. Simili sovratensioni possono verificarsi anche se i fili sono sepolti, ma la maggior parte degli installatori concorda sul fatto che il cablaggio di trasmissione sepolto limita ulteriormente la possibilità di danni da fulmini.

Una semplice strategia per ridurre la suscettibilità alle sovratensioni è la tecnica del "doppino intrecciato", che aiuta a equalizzare e annullare qualsiasi tensione indotta tra i due o più conduttori. Può essere difficile trovare un cavo di alimentazione adatto che sia già intrecciato, quindi ecco cosa fare: Stendi una coppia di fili di alimentazione lungo il terreno. Inserisci un bastone tra i fili e attorcigliali insieme. Ogni 30 piedi (10 m), alternate la direzione. (Questo è molto più facile che provare a torcere l'intera distanza in una direzione) A volte si può usare anche un trapano per attorcigliare i fili, a seconda delle dimensioni del filo. Basta fissare le estremità del cablaggio nel mandrino del trapano e lasciare che l'azione del trapano attorcigli i cavi insieme. Assicurati di eseguire il trapano alla velocità più bassa possibile se provi questa tecnica.

Il filo di terra non ha bisogno di essere attorcigliato con i cavi di alimentazione. Per i percorsi interrati, usa un filo di rame nudo; se usi un condotto, fai passare il filo di terra all'esterno del condotto. Il contatto di terra aggiuntivo migliorerà la messa a terra del sistema.

Usare un cavo a doppino intrecciato per qualsiasi cavo di comunicazione o di controllo (per esempio, un cavo per l'interruttore a galleggiante per lo spegnimento del serbatoio pieno di una pompa dell'acqua solare). Questo filo di calibro più piccolo è facilmente disponibile in cavi pre-twisted, multipli o a coppia singola. È anche possibile acquistare un cavo schermato a doppino intrecciato, che ha una lamina metallica che circonda i fili intrecciati, e in genere un separato, nudo filo "di scarico" pure. Metti a terra lo schermo del cavo e il filo di drenaggio a una sola estremità, per eliminare la possibilità di creare un loop di terra (percorso meno diretto verso terra) nel cablaggio.