Impianti fotovoltaici allacciati alla rete e sicurezza...

Integrazione del fotovoltaico in edilizia: Soluzioni e prospettive per il sistema elettrico - Milano 30 Giugno 2003

CESI

Impianti fotovoltaici allacciatialla rete e sicurezza elettrica

F. Groppi

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CESI

Indice degli argomenti

• Considerazioni introduttive• Effetti dell’elettricità sul corpo umano• Componenti di un impianto FV e

sicurezza elettrica• Tipologie di impianto e sicurezza

elettrica• Protezione contro le sovratensioni


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Tipiche situazioni di possibile rischio

Lavori sotto tensioneed elevata pendenzadella falda di tetto

Pericolo di scaricheatmosferiche

Impianto in zona conrischio di incendio oesplosione


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Principali riferimenti normativi

• IEC 479-1 - Effects of current on humanbeings and livestock

• IEC 60364-7-712 - Electrical installationsof buildings - Requirements for specialinstallations or locations - Solarphotovoltaic (PV) power supply systems

• CEI 64-8• CEI 81-1, CEI 81-3, CEI 81-4, CEI 81-8


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Shock elettrico - Fattori di rischio

• Entità della corrente che attraversa ilsoggetto

• Natura della corrente: continua o alternata• Punti di applicazione• Durata dell’evento• Probabilità che si verifichi l’evento

RISCHIO = GRAVITA’ × PROBABILITA’


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Effetti dell’elettricità sulcorpo umano

• Tetanizzazione• Arresto della respirazione• Fibrillazione ventricolare• Ustioni


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Resistenza elettrica del corpo umano

Limiti massimi di resistenza del corpo [Ω],riscontrati sul 50% di individui testati nelle seguenti condizioni

Tensione di contatto[V]

S = 80 cm2

Corrente alternataS = 2,5 cm2

Corrente alternataS = 2,5 cm2

Corrente continua25 3250 80000 Oltre 10000050 2625 60000 4000075 2200 25000 20000100 1875 13000 11000125 1625 8000 7000150 1450 5000 5000175 1400 4300 4300200 1350 4000 4000220 1300 3500 3500


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Zone di pericolosità convenzionaliper la corrente continua

La corrente elettrica nonviene normalmente percepita

Soglia di percezione(soglia di reazione) Zona nella quale non si hanno

effetti fisiopatologici dannosi

Soglia di non-rilascio(treshold of let-go)

Effetti reversibili

Fibrillazioneventricolare


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Zone di pericolosità convenzionaliper la corrente alternata

La corrente elettrica nonviene normalmente percepita

Soglia di percezione(soglia di reazione) Zona nella quale non si hanno

effetti fisiopatologici dannosi

Soglia di non-rilascio(treshold of let-go)

Effetti reversibili

Fibrillazioneventricolare


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Fattore di percorso

Per la zona 4 occorre riferirsi a Ih = Iref / F

Percorso Fattore di percorso FMani – piedi 1Mano sinistra – piede sinistro 1Mano sinistra – piede destro 1Mano sinistra – entrambi i piedi 1Mano sinistra – mano destra 0,4Mano sinistra – dorso 0,7Mano sinistra – torace 1,5Mano destra – piede sinistro 0,8Mano destra – piede destro 0,8Mano destra – entrambi i piedi 0,8Mano destra – dorso 0,3Mano destra – torace 1,3Glutei – mani 0,7


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Impianto FV e sicurezza elettrica- Stato del neutro -

- Sistema TT- (Sistema TN)

- Sistema IT (bt o FELV)- SELV o PELV- (Sistema TT)- (Sistema TN)


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Possibile anello di guasto in un sistemaFV (TT) con inverter senza trasformatore


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Possibile anello di guasto in un sistemaFV con inverter dotato di trasformatore


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Requisiti per i moduli fotovoltaici

• La rispondenza alla CEI EN 61215 o CEIEN 61646 garantisce una adeguataresistenza nel tempo alle sollecitazionielettriche, meccaniche e termiche

• L’isolamento verso l’esterno deve esseredi Classe II a meno che il generatore FVnon sia SELV o PELV

• La tensione massima di sistema nondeve superare la tensione di isolamentodei moduli


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Requisiti per le connessioni

• Il generatore FV deve essereconsiderato sempre in tensione, percui durante il montaggio devonoessere adottate opportune precauzioni

L’utilizzo di connettori IP65può agevolare l’esecuzionedei collegamenti


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Requisiti per i collegamenti

• I cavi utilizzati nel generatore FVdevono essere in grado di resistere allecondizioni termiche e di irraggiamentosolare previste

• In generale è richiesto l’uso di cavi conguaina

• I cavi devono essere adeguatamenteprotetti da possibili danneggiamenti

• Precauzioni particolari per luoghi amaggior rischio in caso d’incendio


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Requisiti per l’inverter

• L’utilizzo di inverter senzatrasformatore deve essere limitato ainstallazioni che non presentano rischiaggiuntivi

• In situazioni di particolare criticità sideve fare ricorso a circuiti concaratteristiche SELV


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Protezione contro le scaricheatmosferiche e le sovratensioni


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Formazione del fulmine:

a) Propagazione dellascarica verso il terrenob) Formazione del canaleionizzatoc) Formazione dellacontroscarica ascendented) Scarica di ritornoe) Passaggio di ulterioricariche negative nelcanale ionizzato


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La correntedi fulmine

Parametro Valoreminimo

Valoremedio

Valoremassimo

Corrente [kA] 3 35 200Carica [C] 1 8 350Energia I2t [kAs] 6 60 10000Pendenza di/dt [kA/µs] 10 40 200Tempo alla cresta T1 – primo colpo [µs] 2 5 20Tempo alla cresta T1 – colpi successivi [µs] 0,2 1 5Tempo all’emivalore T2 – primo colpo [µs] 30 75 200Tempo all’emivalore T2 – colpi successivi [µs] 6 30 150Intervallo tra i colpi ∆t [ms] 7 30 150Durata totale [ms] 30 180 1000


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Frequenza media di fulminazioni

Nd = Nt × Ad × 10-6

= Nt × C × A ×10-6


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Effetto dei fulmini su strutture e impianti- Fulminazione diretta sel sistema FV -

• Il fenomeno èfortunatamentepiuttosto raro

• Quando necessario,occorre proteggere ilgeneratore FV conun LPS

• Normative diriferimento: CEI81-1 e CEI 81-4


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Effetto dei fulmini su strutture e impianti- Accoppiamento resistivo -

IZZn

ZID11

1

+=

IZZn

ZIF

11 +=

IZUE ⋅=


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Effetto dei fulmini su strutture e impianti- Autoinduttanza -

dtdiL

dtdU −=Φ

−=

( ) lLrdlL aua ⋅=⋅⋅= ln2,0

dtdi

ILZ au

au ⋅=

CTIdtdi =C

auau T

LZ =

Lau = 1 ÷ 1,5 µH/m

Tc ≈ 2,5 µs (primo colpo) ⇒ ≈ 0,5 Ω/m

Tc ≈ 0,25 µs (successivi) ⇒ ≈ 5 Ω/m


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Effetto dei fulmini su strutture e impianti- Mutua induttanza -

dtdiL

dtdU −=Φ

−=

( )[ ] lLdadlL mum ⋅=+⋅⋅= ln2,0

Cmm TIL

dtdiLU ≅=


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Utilizzo di SPD (Surge Protection Devices)Campo di impiego Forma d’onda

di provaCodifica IEC Codifica DIN

Su linee aeree di bassa tensione.Sopportano la corrente di fulmine

- - A

All’arrivo delle linee di energia.Sopportano la corrente di fulmine

10/350 µs I B

Linee di energia secondarie e disegnale.

8/20 µs II C

Installazione all’interno delleapparecchiature da proteggere.

8/20 µs III D


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Sistema fotovoltaico efulminazione diretta della struttura


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Esempio diposizionamentonon correttodegli SPD


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Grazie e buon lavoroGrazie e buon lavoro

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