Vi è capitato di subire danni alle apparecchiature causati da fulmini, con conseguenti fermi di produzione o interruzioni delle linee di produzione? Nei sistemi di distribuzione di energia industriale e commerciale, la protezione multilivello può essere ottenuta stratificando SPD di tipo 1, SPD di tipo 2 e SPD di tipo 3 CA nell'armadio di distribuzione principale, nelle scatole di distribuzione e nei terminali delle apparecchiature critiche. In questo modo si riducono al minimo i rischi come i fermi di produzione, le interruzioni dell'attività e le rettifiche causate da fulmini o sovratensioni di commutazione.
Che cos'è un limitatore di sovratensione CA?
Definizione di limitatore di sovratensione CA
Il limitatore di sovratensione CA, comunemente chiamato SPD CA, è un dispositivo di protezione elettrica installato nei sistemi di alimentazione CA per prevenire i danni alle apparecchiature causati da sovratensioni da fulmini e sovracorrenti della rete elettrica.
Principio di funzionamento del limitatore di sovratensione CA
Quando la tensione è normale, il dispositivo di protezione da sovratensioni CA rimane in uno stato di alta impedenza, con un impatto quasi nullo sul circuito; quando si verificano fulmini o forti sovratensioni, i componenti interni (come MOV, GDT, ecc.) conducono rapidamente e deviano l'energia in eccesso verso terra, tornando poi automaticamente in uno stato di alta impedenza.
Tipi di limitatori di sovratensione CA
I limitatori di sovratensione CA (AC SPD) sono generalmente classificati in tre categorie principali: SPD di tipo 1, SPD di tipo 2 e SPD di tipo 3, in base al livello di protezione e alla posizione dell'applicazione.
Protezione multistrato di sistemi industriali e commerciali
Nei sistemi di alimentazione industriali e commerciali, la protezione multistrato non significa installare diversi SPD, ma piuttosto suddividere la capacità di protezione in più livelli in base al percorso di trasmissione dell'energia da fulmine e alla sensibilità delle apparecchiature. Ciò comporta una riduzione graduale della tensione e un'intercettazione graduale. Rispetto all'aggiunta di un solo SPD sulla linea di ingresso principale o direttamente sull'apparecchiatura, questo approccio riduce significativamente il rischio di danni alle apparecchiature e di fermi di produzione.
Primo livello: Intercettare le sovratensioni ad alta energia sulla linea di ingresso dell'edificio.
Installare SPD di tipo 1 sul lato del trasformatore o all'ingresso dell'armadio di distribuzione principale, principalmente per intercettare grandi sovracorrenti indotte (come le forme d'onda della corrente di fulmine da 10/350 μs).
Questo livello si occupa della massima energia e della massima corrente di sovratensione. L'obiettivo non è ridurre la tensione a zero, ma scaricare prima la maggior parte dell'energia di sovratensione, abbassando il livello di sovratensione all'estremità dell'apparecchiatura da un livello alto a un livello medio o basso, creando spazio per la protezione successiva.
Secondo strato: I circuiti di derivazione riducono ulteriormente la sovratensione residua
SPD di tipo 2 sono installati a monte degli armadi di distribuzione su ogni piano, delle scatole di distribuzione dell'officina o dei circuiti di carico critici per bloccare e deviare le sovratensioni residue che passano attraverso il primo strato.
A questo livello, poiché la forma d'onda è già cambiata in una sovratensione standard di 8/20 μs, la sua energia è inferiore a quella di un fulmine diretto, ma è comunque sufficiente per danneggiare schede di controllo, PLC o moduli di potenza. Lo scopo di questo livello è quello di ridurre ulteriormente la tensione residua e distribuire l'impatto su più rami, evitando che un guasto in un singolo punto si trasformi in un arresto completo della linea di produzione.
Terzo livello: Protezione lato dispositivo per apparecchiature elettroniche di precisione
Installare SPD di tipo 3 o SPD CA terminale (o modulo di protezione a livello di terminale) in punti quali armadi server, armadi di controllo, front-end di PLC/inverter e ingressi di alimentazione del sistema di monitoraggio per fornire una protezione finale alle apparecchiature elettroniche sensibili.
Questo strato ha un livello di protezione di tensione molto basso (Up) ma una capacità di corrente limitata, che lo rende adatto ad apparecchiature estremamente sensibili alle fluttuazioni di tensione, come computer di controllo industriali, moduli di comunicazione e strumenti di misura di precisione. Serve come linea di difesa finale di regolazione fine, assorbendo i piccoli impulsi residui che passano attraverso i primi due stadi.
Perché la protezione a strati è più affidabile di quella a punti singoli?
- I rischi non vengono amplificati: L'installazione di un solo SPD sulla linea di ingresso principale significa che se si guasta o la sua tensione residua è troppo alta, l'intero sistema sarà esposto a sovratensioni dello stesso livello. Con la protezione a strati, anche se un certo strato si guasta parzialmente, gli altri strati possono comunque scaricare efficacemente.
- Adattamento alle diverse caratteristiche del carico: I grandi motori, gli inverter, gli armadi di controllo e i server hanno livelli di tolleranza diversi per le sovratensioni. La protezione a strati consente configurazioni differenziate in base alle caratteristiche del circuito, invece di un approccio unico.
- Manutenzione e sostituzione convenienti: Gli SPD modulari sono tipicamente suddivisi nelle categorie Tipo 1 / Tipo 2 / Tipo 3, il che facilita l'ispezione, la sostituzione o l'aggiornamento graduale senza causare un'interruzione completa dell'alimentazione del sistema.
- Riduzione della probabilità di fermo macchina: Casi reali dimostrano che la protezione multistrato riduce in modo significativo i danni alle apparecchiature causati da fulmini o sovratensioni, crash dei PLC, arresti delle linee di produzione e così via, riducendo al minimo le perdite a catena come interruzioni dell'attività o ritardi negli ordini.
Scenari di applicazione dei limitatori di sovratensione CA in ambito industriale e commerciale
| Scenario applicativo | Attrezzatura tipica | Rischi comuni legati alle sovratensioni | Tipo SPD consigliato |
| Automazione industriale | PLC, inverter, robot, sensori, sistemi di controllo | Sovracorrenti di commutazione dovute all'avvio/arresto del motore; sovracorrenti indotte da fulmini sulle linee di controllo | SPD di tipo 1 sul pannello di distribuzione; SPD di tipo 3 sul lato frontale del PLC/inverter |
| Edifici commerciali | Edifici per uffici, centri commerciali, hotel, sistemi complessi di distribuzione dell'energia. | Fulmini all'ingresso dell'edificio; sovratensioni interne dovute alla commutazione dei sistemi HVAC e degli ascensori. | SPD di tipo 1 sulla linea di ingresso principale; SPD di tipo 2 alle cassette di distribuzione di piano |
| Sistemi HVAC | Refrigeratori, unità a tetto, pompe di calore, sistemi di controllo della climatizzazione | Frequenti sovratensioni di commutazione dei compressori; esposizione ai fulmini sulle unità sul tetto | SPD di tipo 2 sul circuito di distribuzione HVAC; Tipo 3 ai terminali della scheda di controllo |
| Centri dati e comunicazioni | Server, dispositivi di archiviazione, apparecchiature di rete, sistemi di monitoraggio | Elevata sensibilità alle sovratensioni residue; qualsiasi transitorio può causare la perdita di dati o il crash del sistema | SPD di tipo 2 all'ingresso dell'UPS; SPD di tipo 3 all'interno degli armadi server e prima delle apparecchiature di rete |
Come scegliere un limitatore di sovratensione CA per il vostro scenario applicativo
Per scegliere l'SPD CA più adatto allo scenario applicativo, è possibile effettuare una selezione in base alla tensione del sistema e al livello di protezione.
1. Confermare il tipo di sistema e il livello di tensione
- Determinare se il sistema di alimentazione è TNC, TNS o TT. Per TNC, scegliere 3P; per TNS, scegliere 4P; per TT, scegliere 3P+N.
Prendendo come esempio il prodotto LSP, si veda la tabella seguente:
| Sistemi di messa a terra | Interruttore principale | Sezionatore dedicato | Classificazione SPD | Pali SPD | Raccomandare il tipo |
| TNC | 315A | 200A | Tipo 1 (10/350µs) | 3P | FLP25-275/3S |
| TNS | 4P | FLP25-275/4S | |||
| TT | 3P+N | FLP25-275/3S+1 | |||
| TNC | 200A | 125A | Tipo 1+2 (10/350µs e 8/20µs)) | 3P | FLP12,5-275/3S |
| TNS | 4P | FLP12,5-275/4S | |||
| TT | 3P+N | FLP12,5-275/3S+1 | |||
| TNC | 63A | 32A | Tipo 2 (8/20 µs) | 3P | SLP40-275/3S |
| TNS | 4P | SLP40-275/4S | |||
| TT | 3P+N | SLP40-275/3S+1 |
Determinare se si tratta di un sistema CA monofase o trifase: In genere, gli impianti industriali e gli edifici commerciali utilizzano sistemi trifase 3×400 V / 415 V, mentre i piccoli negozi o gli uffici utilizzano comunemente sistemi monofase a 230 V.
Scegliere la tensione nominale dell'SPD in base alla rete elettrica (ad esempio, 230 V, 400 V, 415 V) e assicurarsi che la tensione massima di funzionamento continuo possa sopportare le fluttuazioni del sistema.
2. Determinare il livello di protezione
- SPD di tipo 1: installato nell'armadio di distribuzione principale o sul lato di ingresso dell'edificio, gestisce la grande energia dei fulmini con una forma d'onda di 10/350 μs. L'Iimp è generalmente impostato su 25-100 kA, adatto per aree ad alto rischio di fulminazione, edifici con parafulmini o impianti industriali ad alto rischio di fulminazione.
- SPD di tipo 2: installato in armadi di distribuzione secondaria, officine o scatole di distribuzione a pavimento, gestisce le comuni sovracorrenti indotte da fulmini e sovracorrenti di commutazione con una forma d'onda di 8/20 μs. L'intensità è generalmente superiore a 20-40 kA, adatta alla maggior parte delle linee di produzione industriale, ai centri dati e agli edifici per uffici.
- SPD di tipo 3: installato all'estremità dell'apparecchiatura, prima delle prese o all'interno degli armadi di controllo. Con un basso Up, è adatto ad apparecchiature di precisione (PLC, server, host di monitoraggio, controllori di condizionatori d'aria, ecc.) e deve essere utilizzato in combinazione con il Tipo 2; non può servire da solo come protezione primaria.
Schema di cablaggio e installazione del limitatore di sovratensione CA
Nota: quando si installa un dispositivo di protezione dalle sovratensioni CA (SPD CA), l'SPD deve essere correttamente collegato a terra. Un SPD non collegato a terra non può fornire protezione.
Limitatore di sovratensione CA LSP, adatto per applicazioni industriali e commerciali
LSP è un marchio di punta nel campo della protezione dalle sovratensioni. L'azienda si è inizialmente concentrata sulla sicurezza elettrica ed è cresciuta costantemente grazie ad anni di ricerca e concetti innovativi. LSP si impegna a sviluppare prodotti di qualità superiore e a controllare rigorosamente la qualità.
Gli ingegneri di LSP si dedicano alla creazione di prodotti adatti ad ambienti difficili. Il nostro team di ricerca e sviluppo utilizza nuovi materiali e strumenti di prova per garantire che riceviate apparecchiature che soddisfano i rigorosi standard globali. Gli stabilimenti LSP utilizzano macchinari di precisione per produrre ogni apparecchiatura nel modo giusto. Potete fidarvi di LSP per la salvaguardia delle vostre apparecchiature.
Funzione del limitatore di sovratensione CA LSP
MOV e GDT avanzati
LSP utilizza varistori a ossido metallico (MOV) del marchio LKD e tubi a scarica di gas (GDT) del marchio Vactech in tutti i dispositivi di protezione dalle sovratensioni CA. I MOV rispondono rapidamente, bloccando la tensione eccessiva e dirigendo a terra la corrente in eccesso. I GDT forniscono una protezione di sicurezza più completa in caso di forti sovratensioni, quali fulmini o interruzioni della rete elettrica. Più livelli di protezione salvaguardano efficacemente i dispositivi elettronici e i macchinari di grandi dimensioni.
Design modulare
Il design modulare di LSP consente di sostituire i singoli moduli in base alle necessità, risparmiando tempo e riducendo i costi di manutenzione.
Meccanismo di sgancio interno
LSP ha incorporato un meccanismo di intervento interno nei suoi limitatori di sovratensione CA. Questo meccanismo è in grado di bloccare ed eliminare gli archi elettrici durante le sovratensioni di grandi dimensioni, riducendo il rischio di incendio e rendendo l'edificio più sicuro.
Certificazione e test
LSP collauda rigorosamente ogni dispositivo di protezione contro le sovratensioni CA in conformità con lo standard IEC/EN 61643-11. L'azienda possiede le certificazioni TUV, CB e CE. Queste certificazioni indicano che i prodotti LSP hanno superato rigorosi test di sicurezza e qualità.
Scenari di applicazione
I limitatori di sovratensione CA di LSP offrono diverse opzioni per i settori critici. Ecco tre modi principali per utilizzare questa tecnologia:
- Centri dati
- Energia rinnovabile
- Automazione industriale
Conclusione: Come costruire un piano di protezione adatto a voi
Per costruire un piano di protezione SPD veramente affidabile per la vostra fabbrica, gli edifici commerciali o il sistema di distribuzione dell'energia, la chiave non è installare gli SPD su tutte le apparecchiature in una volta sola, ma implementare un approccio graduale e basato sul rischio. Solo progettando sistematicamente in base alla struttura è possibile ottenere una protezione efficace e un equilibrio dei costi. Tali piani comportano una progettazione elettrica professionale e requisiti normativi, per cui si consiglia di affidare la pianificazione e l'implementazione a ingegneri esperti o a team di professionisti.
Domande frequenti
Che cos'è un limitatore di sovratensione CA?
Un limitatore di sovratensione CA è un dispositivo di protezione installato nei circuiti CA. Quando la rete elettrica subisce una sovratensione transitoria, devia la tensione in eccesso verso terra, proteggendo le apparecchiature collegate da eventuali danni. Il suo componente principale è un MOV (varistore a ossido metallico), che rimane ad alta resistenza in condizioni normali, ma che conduce istantaneamente durante una sovratensione per scaricare la corrente in modo sicuro.
Perché è necessario un limitatore di sovratensione CA negli edifici industriali o commerciali?
Gli edifici industriali e commerciali sono esposti a rischi di sovratensione molto più elevati rispetto alle proprietà residenziali. I macchinari pesanti e la vicinanza a infrastrutture ad alta tensione generano sovratensioni interne. I fulmini esterni aggiungono un ulteriore rischio. Senza un'adeguata protezione dalle sovratensioni CA, le apparecchiature sensibili come i server e i sistemi di automazione possono subire danni irreversibili, con conseguenti costosi tempi di inattività e sostituzione delle apparecchiature.
Come si sceglie il giusto limitatore di sovratensione CA?
La scelta del giusto limitatore di sovratensione CA dipende da quattro fattori chiave. Innanzitutto, la tensione nominale deve corrispondere alla rete locale (120 V o 230 V). In secondo luogo, selezionare il tipo di SPD corretto: Tipo 1 per i pannelli di distribuzione principali, Tipo 2 per i sottopannelli, Tipo 3 per la protezione a livello di apparecchiature. In terzo luogo, assicurarsi che la tensione di bloccaggio e la corrente di scarica (In) soddisfino i requisiti di rischio di fulminazione del sito. Infine, verificare le certificazioni come IEC 61643-11, CE o UL 1449.
Dove installare un limitatore di sovratensione CA?
I limitatori di sovratensione CA devono essere installati in tre punti chiave. Gli SPD di tipo 1 vanno installati sul pannello di ingresso del servizio principale per gestire i fulmini diretti. Gli SPD di tipo 2 sono installati nei pannelli di sottodistribuzione per sopprimere le sovratensioni trasmesse dalla rete. Gli SPD di tipo 3 sono collocati a livello di apparecchiature, vicino a server, PLC o dispositivi sensibili, per filtrare le sovratensioni residue.
Qual è la differenza tra i limitatori di sovratensione CA di tipo 1, 2 e 3?
I limitatori di sovratensione CA di tipo 1, 2 e 3 servono a diversi livelli di protezione all'interno di un impianto elettrico. Il tipo 1 è installato all'ingresso principale del servizio ed è progettato per gestire grandi correnti dirette da fulmine. Il tipo 2 è montato sui pannelli di sottodistribuzione e sopprime le sovratensioni trasmesse attraverso la rete. Il tipo 3 fornisce una protezione finale a livello di apparecchiature.
Come sapere se il dispositivo di protezione da sovratensioni dell'aria condizionata funziona?
La maggior parte dei dispositivi di protezione da sovratensioni CA include un indicatore di stato incorporato che mostra il colore verde quando funziona normalmente e il colore rosso quando il MOV interno è stato danneggiato e deve essere sostituito. Dopo un fulmine confermato o un evento di sovratensione importante, controllare sempre immediatamente l'indicatore di stato.
È possibile sostituire le parti di un limitatore di sovratensione CA?
Nella maggior parte dei limitatori di sovratensione CA, il modulo MOV interno è l'unico componente sostituibile. Molti SPD di tipo 2 e 3 sono progettati con moduli MOV a innesto o a cartuccia, che consentono la sostituzione sul campo senza rimuovere l'intero dispositivo o interrompere il circuito. Tuttavia, gli SPD di tipo 1 richiedono in genere la sostituzione completa dell'unità a causa della loro struttura interna più complessa.
I limitatori di sovratensione CA necessitano di una manutenzione regolare?
Sì, i dispositivi di protezione da sovratensioni CA richiedono una manutenzione regolare per garantire l'efficacia costante. Ispezionare la finestrella dell'indicatore di stato almeno una volta all'anno in condizioni normali e subito dopo un evento di sovratensione o un fulmine di notevole entità. Controllare che i collegamenti dei terminali non si allentino a causa di cicli termici.
