Le sovracorrenti e la protezione dell'impianto

LE SOVRACORRENTI E LA PROTEZIONE DELL'IMPIANTO

E' universalmente risaputo che il fenomeno delle sovracorrentii può essere causato dalla manovra di commutazione di grandi carichi induttivi o capacitivi, interruzioni di correnti di corto circuito da guasto verso terra ma sopratutto nella maggior parte dei casi , dalle fulminazioni dirette o indirette che si manifestano durante i temporali. I fulmini in particolare, sono fenomeni di scarica violenti che producono correnti di intensità molto elevate che possono raggiungere e superare i 200 kA, in tempi brevissimi. In tali eventi l 'enorme quantità di energia che nel breve tempo è sviluppata, si ripercuote sui componenti o sugli impianti e nei casi più gravi sulle persone e sugli animali, con tutto il potenziale distruttivo di cui è capace. Per prevenire i rischi dovuti a questi fenomeni di origine naturale si rende necessario proteggere l'impianto elettrico, le cose e le persone.

Nel nostro caso di impianto con gli DC-AC Power Inverters, prenderemo in esame la protezione dell'impianto elettrico, i componenti e gli apparecchi connessi alla rete elettrica.

La protezione di modo comune o di modo differenziale in funzione del collegamento alla terra

Sulle linee di bassa tensione, le sovratensioni, si possono manifestare tra i conduttori attivi (di modo differenziale) o tra i conduttori attivi e la terra (di modo comune). La corrente generata dai fulmini che attraversa le calate, induce delle sovratensioni sui circuiti interni alla struttura che possono essere sia di modo comune che differenziali. Le sovratensioni di modo comune sono in genere predominanti rispetto a quelle di modo differenziale poiché sono favorite dalla spira che si richiude attraverso la calata e i conduttori del circuito interessato. La protezione contro le sovratensioni di modo comune è realizzata tra fase e PE o fase e PEN in funzione del tipo di collegamento a terra (fig. 1.1)

fig. 1.1 Protezione di modo comune

fig. 1.2 Protezione di modo differenziale

Schemi di collegamento degli SPD in funzione del tipo d'impianto

Nelle figure che seguono, in funzione del tipo di distribuzione adottato, sono rappresentati gli schemi di collegamento degli SPD normalmente utilizzati.

fig. 2.2 Collegamento di un SPD bipolare

Neutro collegato alla terra di cabina e masse degli utilizzatori collegate ad un impianto di terra indipendente. La protezione contro i contatti indiretti è ottenuta con interruttori differenziali. E' necessaria una protezione di modo comune tra i conduttori attivi e la terra e consigliata una protezione di modo differenziale tra le fasi e il neutro.

L'installazione degli SPD nei quadri di casa

I collegamenti dei limitatori di sovratensione devono essere i più corti possibile (di norma è accettabile una lunghezza complessiva ) perché la sollecitazione sull'isolamento delle apparecchiature protette cresce in proporzione alla loro lunghezza (fig. 3.1).

fig. 3.1

Lo scaricatore dovrà possedere un livello di protezione Up adatto al valore massimo di tensione che le apparecchiature da proteggere sono in grado di sopportare. E' necessario verificare la lunghezza complessiva dei collegamenti. Nell'esempio di fig. 3.1, utilizando la formula l=l1+l2+l3, determinano, come si è calcolato, un'induttanza di circa 1 microhenry al metro con una caduta di tensione,che può essere valutata in circa 1 kV al metro supponendo una corrente di 8 kA con forma d'onda 8/20 microsecondi.La tensione U che si stabilisce sull'apparecchiatura assume il valore U=U_P+ U₁+U₂+U₃ e può essere contenuta entro valori accettabili dalle apparecchiature riducendo la lunghezza complessiva dei collegamenti e limitando di conseguenza la caduta di tensione.
Nel quadro dell'impianto di casa come pure gli impianti su mezzi mobili, gli SPD devono essere posizionati in modo da limitare la superficie della spira formata dai loro collegamenti e i circuiti delle partenze protette, per evitare che la corrente di scarica induca sovratensioni su di essi, devono essere installati al di fuori della zona di influenza dell'anello (fig. 3.2 ; 3.3)

fig 3.2 - La superficie dell'anello è troppo estesa e i circuiti vicini sono disturbati

fig. 3.3 - La superficie dell'anello è ridotta e i circuiti vicini sono all'esterno della zona di influenza della spira formata dai collegamenti degli SPD