Datasheet

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II-2015, www.findernet.com
GLI SCARICATORI DI SOVRATENSIONE
Gli scaricatori di sovratensione o SPD (Surge Protection Devices)
vengono installati nell’impianto elettrico con il compito di proteggere
persone e apparecchiature dalle sovratensioni che possono nascere
sulla linea elettrica e che possono avere effetto disastroso. Tali
sovratensioni possono essere d’origine atmosferica oppure elettrica
(apertura e chiusura di grossi carichi, corto circuiti ecc…).
Gli SPD possono essere visti come degli interruttori posti in parallelo
alla linea elettrica da proteggere: alla tensione nominale (es: 230 V)
sono degli interruttori aperti, presentano ai capi un’elevata
impedenza (teoricamente infinita), che, in presenza di una
sovratensione passa rapidamente a valori bassissimi (teoricamente
0 ), chiudendo l’interruttore, cortocircuitando e drenando verso
terra la sovratensione proteggendo così la linea in cui sono inseriti.
Terminata la sovratensione, la loro impedenza aumenta altrettanto
rapidamente e tornano ad essere un interruttore aperto.
Figura 1: Funzionamento ideale di un SPD
Tecnologie disponibili
Gli scaricatori possono essere prodotti in diverse tecnologie; in
particolare i tipi Finder utilizzano Varistori o Spinterometri.
Varistore: Può essere considerato come una resistenza variabile che
alla tensione nominale assume valore molto elevato, per passare
rapidamente a zero al crescere della tensione. In tal modo si ha un
vero e proprio corto circuito, che favorisce la rapida dispersione della
corrente verso terra con la tensione ai capi del varistore che si mantiene
praticamente costante. Il varistore è soggetto a progressivo degrado
a causa della piccola corrente di fuga presente alla tensione nominale
e del numero di interventi effettuati. Ad ogni sovratensione assorbita
la corrente di fuga aumenta, provocando nel tempo la fine vita del
dispositivo, che viene segnalata dal cambiamento del colore (da verde
a rosso) dell’indicatore meccanico.
Spinterometro (o Spark-gap): Può essere in aria o in gas; è costituito
da due elettrodi fra i quali, al manifestarsi di una sovratensione, si
innesca un arco elettrico che si estingue quando la corrente scende al
di sotto di qualche decina di ampère. Il gas garantisce valori di
tensione di scarica costanti, poichè la scarica avviene in un involucro
protetto non influenzato da pressione, umidità e presenza di impurità
(come accade invece se isolato in aria), ma con l’inconveniente di
una riduzione di corrente drenata, dovuta allo smaltimento di calore
che deve essere garantito dall’involucro contenitore del gas.
Il ritardo con cui talvolta può avvenire l'innesco dipende dal valore
della tensione necessaria a provocarlo, che cresce con la ripidità del
fronte d'onda della sovratensione. Quindi, la tensione ai capi dello
spinterometro è variabile, ma è garantita dalla “Tensione di
protezione” (U
p
) dichiarata.
Figura 2: Caratteristiche dei componenti utilizzati negli SPD.
Categorie di installazione
Nella scelta dell’SPD è importante tenere in considerazione la tenuta
all’impulso delle apparecchiature da proteggere. Tale Livello viene
stabilito dalla Norma IEC 60664-1 che, per un impianto 230/400 V, prescrive:
- Categoria d’installazione (o di sovratensione) I:
1.5 kV per apparecchi “particolarmente sensibili” (ad esempio
apparecchiature elettroniche come PC o TV);
- Categoria d’installazione II: 2.5 kV per apparecchi “utilizzatori”
dalla tenuta ad impulso “normale” (ad esempio, apparecchi
elettrodomestici);
- Categoria d’installazione III: 4 kV per apparecchi facenti parte
dell’impianto fisso (ad esempio, quadri di distribuzione, interruttori);
- Categoria d’installazione IV: 6 kV per apparecchi installati a
monte del quadro di distribuzione (ad esempio, contatori di energia).
Suddivisione in zone dell’ambiente e metodi di installazione
Le norme definiscono le zone di Protezione con LPZ + un numero appropriato:
LPZ 0A: Area esterna in cui è possibile una fulminazione diretta,
quindi totalmente esposta ai campi elettromagnetici indotti.
LPZ 0B: Area esterna sotto un parafulmine, che assicura protezione
dalla fulminazione diretta ma lascia totale esposizione ai
campi elettromagnetici indotti.
LPZ 1: Area interna ad un edificio, quindi protetta da fulminazione
diretta. Il campo elettromagnetico sarà pertanto attenuato
in funzione dal grado di schermatura. Questa zona deve
essere protetta da un SPD tipo 1 al confine con la zona
LPZ 0A o 0B.
LPZ 2: Area, tipicamente una stanza, in cui la corrente di fulmine
è stata limitata da SPD collocati a monte. Questa zona
deve essere protetta da un SPD tipo 2 al confine con la
zona LPZ 1.
LPZ 3: Area interna ad una stanza (tipicamente l'impianto
collegato ad una presa o un'area interna ad un involucro
metallico) in cui la corrente di fulmine è stata limitata da
SPD collocati a monte. Questa zona deve essere protetta
da un SPD tipo 3 al confine con la zona LPZ 2.
In figura 3 (rappresentazione non vincolante) si nota come il
passaggio da una zona di protezione, alla successiva, avvenga per
mezzo di un SPD; quelli di Tipo 1 devono essere collegati a monte
dell'impianto, nel punto di consegna dell'energia elettrica. In
alternativa possono essere installati SPD di tipo combinato. Il
conduttore di collegamento verso terra deve avere una sezione
minima di 6 mm
2
per gli SPD di Tipo 1, 4 mm
2
per SPD di Tipo 2 e
1.5 mm
2
per SPD di Tipo 3 (se l'edificio è dotato di parafulmine fare
riferimento alla CEI 81-10/4 per il dimensionamento dei cavi).
Figura 3: Relazione tra Zone di Protezione, Categorie d'installazione
e tipi di SPD
Componente
Ideale
Spinterometro
Varistore
0
0
Molto
basso
Elevata
Elevata
Media
Veloce
Media
Veloce
Simbolo
Corrente
di fuga
Energia
dissipata
Tempo di
risposta
Caratteristica Tensione/
Corrente
CATEGORIE D’INSTALLAZIONE
(Tensione di tenuta ad impulso)
LPZ
SPD tipo 1
SPD tipo 2
SPD tipo 3
Es: contatori di energia
LPZ 0
IV
(6 kV)
III
(4 kV)
II
(2.5 kV)
I
(1.5 kV)
LPZ 1
LPZ 2
LPZ 3
Es: apparecchiature
elettroniche come PC o TV
Es: apparecchi
elettrodomestici
Es: quadri di
distribuzione,
interruttori
SERIE
7P
Serie 7P - Scaricatori di sovratensione
E