La protezione degli impianti fotovoltaici contro le ... · 4 fulmini/ km² 2,5 fulmini/ km² 1,5...

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La protezione La protezione degli impianti fotovoltaici degli impianti fotovoltaici

contro le scariche atmosferichecontro le scariche atmosferiche

Cesenatico, 25 Giugno 2009Cesenatico, 25 Giugno 2009Relatore:Relatore:

Per.Ind.Per.Ind. Siegfried WiedenhoferSiegfried Wiedenhofer

Seminario Tecnico

GLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI

Aggiornamenti legislativi, Problematiche tecniche, Problematiche di installazione,

Rapporti con gli enti

© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006

DEHN si presenta

09.08.02 / 2651_a

DEHN + SÖHNE DEHN ITALIA

Tecnica


SIEGFRIED WIEDENHOFERMembro Comitato Tecnico CEI CT 81

[email protected]

DEHN ITALIA S.p.A.

I - 39100 BOLZANO BZ VIA DEL VIGNETO, 23TEL. +39 0471 56 13 00FAX +39 0471 56 13 [email protected]

P.IVA: 01442800213


Formazione della scarica atmosferica

S535-i k:\pm_01\folien \powerpnt \535-i-c.ppt

- -- - - -- - -

- -

- - -- - -

+++++

+

+ +

+ +

++

+ +

++

Correnteimpulsiva


Scarica atmosferica

Abetone


23/09/02

18.07.2002

Fulminazione diretta


23/09/02

Scarica atmosferica

su gru da cantiere

Merano (BZ), estate 2005


Danno da fulminazione

Roma – dicembre 2004

14.05.02 / S1597_a


Danno da fulminazione

Castel Rocchero (AT) – luglio 2006

14.05.02 / S1597_a


Danno da fulminazione – Chiesa di Mornese (AL)

Fulmine diretto sul campanile – 23 gennaio 2007

14.05.02 / S1597_a


23/09/02

Danno da sovratensione su trasformatore M.T./ B.T.


Danno da sovratensione

scheda di lettore per rilevazione presenze

14.05.02 / S1597_a

© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006S825-i 825.ppt / 30.01.98 /

CESI-SIRFCESI-SIRF

4 fulmini/ km²

2,5 fulmini/ km²

1,5 fulmini/ km²

© 2002 DEHN + SÖHNE

Danni ad impianti fotovoltaici


Danni a moduli FV per fulminazione

© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006 16.08.04 / 3521_b


sul retro

sul fronte

© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006 12.01.07 / S3521_b


Fonte: Solarzentrum Oberland GmbH


Danni ad inverter per fulminazione


Danni ad inverter per fulminazione

09.08.04 / 3525_b

© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006 17.01.06 / 4517_c

Statistica nel settore fotovoltaico

Cause di danno

Fonte: Mannheimer Versicherung 2006

Danni verificati e risarciti dal 2003 al 2005 – statistica assicurazioni per impianti FV

sovratensioni45%

grandine2%

tempesta9%

furto4%

negligenza8%

danno da animali7%

rotture vetro 4%

neve4%

errore umano2%

altro3%

guasto tecnico10%

incendio2%

© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario fotovoltaico

Protezione esterna


Distanza di sicurezza non rispettata

Collegamento diretto all'impianto parafulmine

28.10.04 / 4174


L1L2L3PEN

Progettazione della protezione

Impianto PV su supporto, installato su tetto piano

QD1 QD2

DCAC

05.02.04 / 4024

EBB

inverter

moduli FV

captatore

DG Y PV ... (FM)

DG Y PV ... (FM)

QG

© 2002 DEHN + SÖHNE 30.10.02 / S1151_a

Raggio della sfera rotolante, lato di maglia ed angolo di protezione con riferimento alla classe di LPS

h : altezza del captatore sopra al piano da proteggere

R : raggio della sfera rotolante

αααα : angolo di protezioneh

α°α°α°α°R

zona protetta

Bibl.: CEI EN 62305-3, CEI 81-10/3, Tab. 2

classe angolo di protezioneα° lato di

di maglia M

LPS (m)

I 20 5 x 5

II 30 10 x 10

III 45 15 x 15

IV 60 20 x 200 2 10 20 30 40 50 60

h(m)

αααα ° 80

70

60

50

40

30

20

10

0

I II III IV

raggiodella sferarotol.R


Distanza di sicurezza con moduli PV

23.01.04 / 4033

s

s

αααα


ααααangolo di protezione

20.01.05 / 4025

distanza di sicurezza

s raggio della sfera

rotolante a seconda

della classe di LPS

linea d'ombra

20°

Progettazione del captatore

asta di captazione


Progettazione del captatore con la sfera rotolante

01.12.05 / 4046_a1

Fonte: Reinhard Schüngel, Blitzschutz - Beratungs - Büro

R


Posizionamento del captatore su tetto piano

20.01.04 / 4027_a


Asta di captazione per pannelli fotovoltaici

Esempio di applicazione per LPS esterno

24.06.02 / S3366

Fonte: Impianti parafulmini Wettingfeld, Krefeld

la distanza di sicurezza "s" è stata calcolataper un livello di protezione III

l'altezza "h " dell'asta di captazione èstata determinata secondo il metodo della sfera rotolante per un livello di protezione III

s

h


Disposizione del captatore per la protezione

da scariche dirette di pannelli fotovoltaici

Bibl: ditta Thormählen, Ovelgönne


Disposizione del captatore per la protezione

da scariche dirette di pannelli fotovoltaici

© 2002 DEHN + SÖHNE 19.08.04 / 4155

Pannelli PV nel volume protetto da aste di captazione

Progetto Municipio di Friburgo


Applicazione asta di captazione per colmo di tetti

12.12.06 / 5042_c

© 2002 DEHN + SÖHNE 17.01.06 / 4515_a

Captatore isolato per impianti PV

con asta di captazione indipendente

Fonte: Projekt Heinlein, IBC Solar, Bad Staffelstein


Protezione interna


L1L2L3PEN

Concetto di protezione

Impianto fotovoltaico collegato alla rete

QD1 QD2

16.01.04 / 4015_c

EBB

inverter

protezione da sovratensioni

moduli FV

DG Y PV ... (FM)

DG Y PV ... (FM)

DCAC

QG


si

limitatore Tipo 2

Posso rispettare la

distanza di sicurezza

tra impianto parafulmine

LPS esterno ed

impianto PV?

Protezione da fulmine e da sovratensione di impianti PV

Quale SPD utilizzare - Tipo 1 oppure Tipo 2 ?

26.11.07 / 5378_a


sistema TT- 230 V ac sistema TN 230 V ac

AC

DC

PE

N

L AC

DC

PE

N

L

quadro del generatore PV (se presente)

sezionamento dcinverter inverter

al supporto del modulo PV

L +

L -

fonte: DIN EN 62 305-3 foglio aggiuntivo 2

Protezione dalle sovratensioni di un impianto PV

rispettando la distanza di sicurezza

26.11.07 / 4016_c


VM / DEHNguard /

DEHNguard T

Gradini nello sviluppo della protezione

di inverter per sistemi fotovoltaici

18.01.07 / S4562_b

� costruzione semplice

� economico

� "protezioni standard"

SPD Tipo 2 con UC ≥≥≥≥UPV max e dispositivo di sezionamento termico

� sovraccarico con correnti di fulmine

� sovraccarico con guasti a terra nel circuito FV per UPV > UC

� dimensionamento difficile della protezione back-up (possibilità d'incendio – even-tualmente custodia metallica)

∼∼∼∼====

* PV max

tensione massima del

sistema fotovoltaico

tensione massima

del generatore

fotovoltaico

UPV max*


Il dimensionamento della tensione max

continuativa (Uc) del limitatore di sovra-

tensione DEHNguard T deve essere

effettuato in base alla tensione massima

dell'impianto fotovoltaico (UPV max).

limitatore di sovratensione

DEHNguardT

Red / Line

DEHNguard ® unipolare


Tensione max continuativa (Uc) degli SPD

75 V75 V

150 V150 V

275 V275 V

320 V320 V

440 V440 V

600 V600 V

100 V100 V

200 V200 V

350 V350 V

420 V420 V

585 V585 V

600 V600 V

900 654900 654

900 653900 653

900 650900 650

900 652900 652

900 655900 655

900 651900 651

tensionetensione maxmax a a vuotovuoto

delldell '' impianto impianto FV FV UUPV maxPV max (DC)(DC)

DEHNguardDEHNguard TT

tipotipo

tensione max continuativa tensione max continuativa

delldell ''SPD della classe SPD della classe di di prova prova II (II (classeclasse C)C)

art.art.

7575

150150

275275

320320

440440

600600


guasto all'isolamento del generatore PV

Sovraccarico degli SPD

con guasti a terra nel circuito PV

SPD Tipo 2 con UC ≥≥≥≥UPV max

∼∼∼∼====

intervento del dispositivo di sezionamento - ma

con limitato potere di commutazione dc

+

-

+

-rischio residuo per "limite di dimensionamento"

della protezione back-up

?

sovraccarico dell'SPD a causa del superamento

della tensione d'esercizio max ammissibile Uc

18.01.07 / S4562_c

non può essere completamente escluso il peri-

colo d'incendio !


Danno ad inverter a causa dell'incendio degli SPD

Bibl.: R. Schüngel, München

19.10.06 /S4562_d

Questo era l'inverter !!


DEHNguard Y PV 1000



19.10.06 / S4562_g

� nessun sovraccarico delle protezioni con guasti a terranel circuito PV, per il circuitoa Y resistente ai guasti

� utilizzabile fino a 1000 V UPV

SPD Tipo 2 con circuito a Y, composto da 3 varistori

∼∼∼∼====

� sovraccarico con correnti di fulmine

� dimensionamento difficile della protezione back-up (possibilità d'incendio – even-tualmente custodia metallica)

* PV max



tensione massima

del generatore

fotovoltaico

UPV max*

© 2002 DEHN + SÖHNE 31.01.05 / 3497

� adatto per alta UPV max fino a 1000 V DC

� circuito a Y resistente ai guasti

→ evita il danneggiamento della protezioneda sovratensioni con guasti all'isola-

mento nel circuito del generatore PV

� anche se con elevata tensione d'esercizio

gestione della linea di fuga in aria

Red / Line

DEHNguard® Y PV 1000

+

DG Y PV 1000 (FM):

UPV max ≤≤≤≤ 1000 V DC; UC [(L+/ L-) -> PE] = 500 V DC;

In = 20 kA; UP(L+/L-)(In) ≤≤≤≤ 4 kV

Nuovi SPD


tensione massima

del generatore

fotovoltaico

UPV max*

DEHNguard PV ... SCP



26.01.07 / S4562_h

� basso livello di protezione

� nessun pericolo d'incendio

con il sovraccarico degli

SPD per il dispositivo

combinato di sezionamento

e di messa in corto circuito

� utilizzabile fino a 1400 V UPV

SPD Tipo 2 con UC ≥≥≥≥ 0,5 UPV max e dispositivo combinato di sezionamento e corto circuito

∼∼∼∼====

SCP SCP

* PV max




DEHNguard PV ... SCP - Costruzione -

SCP

19.10.06 / S4562_j


guasto all'isolamento del generatore FV

Comportamento del DEHNguard PV ... SCP

con guasti a terra nel circuito FV

SPD Tipo 2 con UC ≥≥≥≥ 0,5 UPV max e dispositivo combinato di sezionamento e corto circuito

∼∼∼∼====+

-

SCP SCP

intervento del dispositivo combinato di seziona-

mento e di messa in corto circuito

sovraccarico dell'SPD a causa del superamento

della tensione d'esercizio max ammissibile Uc+

-

26.01.07 / S4562_k


• dispositivo combinato di sezionamento e dimessa in corto circuito

• per circuiti PV isolati da terra fino 1400 V UPV max

• per circuiti PV con un polo a terra (impianti asilicio amorfo) fino a 1200 V UPV max

• tenuta continuativa al corto circuito ICC = 80 A dc

• corrente imp. nom. di scarica In = 20 kA (8/20)

• opzione: contatto di telesegnalamento (FM)

DEHNguard PV ... SCP (FM) - Dati tecnici -

26.01.07 / S4562_i

Limitatore di sovratensione Tipo 2 (classificazione in appoggio alla CEI EN 61643-11)

Tipo: DG PV ... SCP (FM)


Dispositivo di sezionamento e messa in corto circuito

con sezionamento elettrico sicuro

circuito:

SCI


Dispositivo di controllo per DC a 3 gradinifasi di "manovra"

situazione originale

SCI SCI

1. intervento del dispo-

sitivo di sezionamento

SCI

2. spegnimento

dell'arco in dc

SCI

3. interruzione del corto

circuito verso terra


DEHNguard M YPV SCI ... (FM)

"Evoluzione della sicurezza" oppure "DRSP"

apparecchio:


• dispositivo combinato di sezionamento e dimessa in corto circuito con sezionamento

elettrico sicuro

• per circuiti PV isolati da terra fino 1000 V UPV max

• potere d'interruzione del fusibile integrato 30 kA/ 1000 V dc

• corrente imp. nom. di scarica In = 12,5 kA (8/20)

• livello di protezione ≤≤≤≤ 4 kV

• opzione: contatto di telesegnalamento (FM)

DEHNguard M YPV SCI ... (FM) - Dati tecnici -

26.01.07 / S4562_i

Limitatore di sovratensione Tipo 2 (classificazione in appoggio alla CEI EN 61643-11)

Tipo: DG M YPV ... SCI (FM)


DEHNguard M YPV SCI ... (FM)

Caratteristiche speciali

circuito di protezione ad Y sicuro

SCI

SCI

DC + DC -

3 moduli

2 componenti diversi

impedisce il sovraccarico

dei moduli in caso di guasto

dell'isolamento


Protezione internacon scariche dirette

(SPD Tipo 1)


• Uc = 1000 V dc

• livello di protezione UP < 3 kV (L+ / L-)

• capacità di estinzione della corrente susseguente 100 A dc

• corrente impulsiva di fulmine L+/L-verso terra Iimp = 50 kA

• corrente impulsiva di fulmine L+ verso L- Iimp = 25 kA

• sezione di collegamento fino 50 mm2

Tipo: DEHNlimit PV 1000

Art. 900 330

DEHNlimit PV 1000 - Dati tecnici -

18.01.07 / S4562_p

Scaricatore combinato Tipo 1 (classificazione in appoggio alla CEI EN 61643-11)




� sopporta correnti di fulmine

� estingue correnti susseguenti

� utilizzabile fino a 1000 V dc

� senza corrente di fuga

SPD Tipo 1 con potere d'interruzione in corrente continua

∼∼∼∼====

DEHNlimit PV 1000

dc

18.01.07 / 4562_o

* PV max



tensione massima

del generatore

fotovoltaico

UPV max*


DEHNlimit PV 1000 - Schema di principio -

19.10.06 / S4562_q

dc regolazione bypass


Protezione internalato AC


F4 F6F5F4 - F6 ≤ ≤ ≤ ≤ 125 A gLsolo necessario se F1 - F3 > 125 A gL(interrutt. automatici > 63 A)

Red / Line – installazione DEHNguard M TT

nella rete trifase + neutro

L1L2L3N

sezione di collegamentodimensionata in base allasezione di linea

barra equipotenziale

F1

sezione di terra ugualealla sezione di collega-mento (min = 6 mm²)

sezioni di collegamento35 mm² semirigido25 mm² flessibile


Red / Line

Installazione DEHNguard M TT nella rete monofase

L1

N

sezione di terra uguale alla sezione di collegamento (min = 6 mm²)

sezione di collegamentodimensionata in base allasezione di linea

campo di serraggio35 mm² semirigido25 mm² flessibile

F1

barraequipotenziale


Protezione internalato AC

con scariche dirette


Equipotenzializzazione antifulmine

delle linee entranti

25.07.02 / S532_b

tubo serbatoio gasolio con protezione catodica

dispersore di fondazione

AE

EBB

LPS

est

erno

Z

acqua

gas

caldaia

LPZ 0LPZ 0LPZ 0LPZ 1LPZ 1LPZ 1

equipotenzializzazione antifulmine


N´

EBB

L3 NL3´ N´

∫∫∫∫

L3´L2´L1´

PE

PE

F4 F5 F6

Icc > 50 kA eff

F4 - F6≤≤≤≤ 315 A gL/gG

(s = 50 mm 2 Cu)

s s s s

Installazione DEHNventil® modular TT 255

Collegamento "classico" in derivazione

L1 L2 L3 Nallacciamento rete

F1


F1> C 125 A

F4 - F6= 125 A gL/gG

L1 L2 L3 N

N´

EBBallacciamento rete

L2´L1´

PE

PE

F1

F4 F5 F6

L3´

∫∫∫∫

DEHNventil® modular TT 255

Schema di montaggio: collegamento passante a "V"

27.11.02 / S2423_e

circuito A4coordinamento A3corrente suss. A2spinterometri A1

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