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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
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
SIEGFRIED WIEDENHOFERMembro Comitato Tecnico CEI CT 81
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
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
Formazione della scarica atmosferica
S535-i k:\pm_01\folien \powerpnt \535-i-c.ppt
- -- - - -- - -
- -
- - -- - -
+++++
+
+ +
+ +
++
+ +
++
Correnteimpulsiva
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006 città di ROMA, autunno 2003
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
Scarica atmosferica
Abetone
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
23/09/02
18.07.2002
Fulminazione diretta
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
23/09/02
Scarica atmosferica
su gru da cantiere
Merano (BZ), estate 2005
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
Danno da fulminazione
Roma – dicembre 2004
14.05.02 / S1597_a
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
Danno da fulminazione
Castel Rocchero (AT) – luglio 2006
14.05.02 / S1597_a
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
Danno da fulminazione – Chiesa di Mornese (AL)
Fulmine diretto sul campanile – 23 gennaio 2007
14.05.02 / S1597_a
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
Danno da fulminazione – Chiesa di Mornese (AL)
Fulmine diretto sul campanile – 23 gennaio 2007
14.05.02 / S1597_a
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
23/09/02
Danno da sovratensione su trasformatore M.T./ B.T.
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
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
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
Danni a moduli FV per fulminazione
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006 16.08.04 / 3521_b
Danni a moduli FV per fulminazione
sul retro
sul fronte
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006 12.01.07 / S3521_b
Danni a moduli FV per fulminazione
Fonte: Solarzentrum Oberland GmbH
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
Danni ad inverter per fulminazione
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario DEHN Italia 2006
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
Distanza di sicurezza non rispettata
Collegamento diretto all'impianto parafulmine
28.10.04 / 4174
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
Distanza di sicurezza con moduli PV
23.01.04 / 4033
s
s
αααα
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
Progettazione del captatore con la sfera rotolante
01.12.05 / 4046_a1
Fonte: Reinhard Schüngel, Blitzschutz - Beratungs - Büro
R
© 2002 DEHN + SÖHNE
Posizionamento del captatore su tetto piano
20.01.04 / 4027_a
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
Disposizione del captatore per la protezione
da scariche dirette di pannelli fotovoltaici
Bibl: ditta Thormählen, Ovelgönne
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario fotovoltaico
Protezione interna
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
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*
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
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 !
© 2002 DEHN + SÖHNE
Danno ad inverter a causa dell'incendio degli SPD
Bibl.: R. Schüngel, München
19.10.06 /S4562_d
Questo era l'inverter !!
© 2002 DEHN + SÖHNE
DEHNguard Y PV 1000
Gradini nello sviluppo della protezione
di inverter per sistemi fotovoltaici
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
sistema fotovoltaico
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
tensione massima
del generatore
fotovoltaico
UPV max*
DEHNguard PV ... SCP
Gradini nello sviluppo della protezione
di inverter per sistemi fotovoltaici
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
tensione massima del
sistema fotovoltaico
© 2002 DEHN + SÖHNE
DEHNguard PV ... SCP - Costruzione -
SCP
19.10.06 / S4562_j
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
• 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)
© 2002 DEHN + SÖHNE
Dispositivo di sezionamento e messa in corto circuito
con sezionamento elettrico sicuro
circuito:
SCI
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
DEHNguard M YPV SCI ... (FM)
"Evoluzione della sicurezza" oppure "DRSP"
apparecchio:
© 2002 DEHN + SÖHNE
• 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)
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario fotovoltaico
Protezione internacon scariche dirette
(SPD Tipo 1)
© 2002 DEHN + SÖHNE
• 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)
© 2002 DEHN + SÖHNE
Gradini nello sviluppo della protezione
di inverter per sistemi fotovoltaici
� 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
sistema fotovoltaico
tensione massima
del generatore
fotovoltaico
UPV max*
© 2002 DEHN + SÖHNE
DEHNlimit PV 1000 - Schema di principio -
19.10.06 / S4562_q
dc regolazione bypass
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario fotovoltaico
Protezione internalato AC
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE Seminario fotovoltaico
Protezione internalato AC
con scariche dirette
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
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
© 2002 DEHN + SÖHNE
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