I fulmini sono una causa comune di guasti nei sistemi fotovoltaici (FV) ed eolici.Un'ondata dannosa può verificarsi a causa di fulmini che colpiscono a grande distanza dal sistema o anche tra le nuvole.Ma la maggior parte dei danni da fulmine è prevenibile.Ecco alcune delle tecniche più convenienti generalmente accettate dagli installatori di sistemi di alimentazione, sulla base di decenni di esperienza.Segui questo consiglio e hai ottime possibilità di evitare danni da fulmine al tuo sistema di energia rinnovabile (RE).
Mettiti a terra
La messa a terra è la tecnica più fondamentale per la protezione contro i danni causati dai fulmini.Non puoi fermare un'ondata di fulmini, ma puoi dargli un percorso diretto a terra che aggiri la tua preziosa attrezzatura e scarichi in sicurezza l'ondata nella terra.Un percorso elettrico a terra scaricherà costantemente l'elettricità statica che si accumula in una struttura fuori terra.Spesso, questo impedisce in primo luogo l'attrazione dei fulmini.
I parafulmini e i dispositivi di protezione da sovratensione sono progettati per proteggere le apparecchiature elettroniche assorbendo le sovratensioni elettriche.Tuttavia, questi dispositivi non sostituiscono una buona messa a terra.Funzionano solo in combinazione con un'efficace messa a terra.Il sistema di messa a terra è una parte importante dell'infrastruttura di cablaggio.Installalo prima o durante l'installazione del cablaggio di alimentazione.Altrimenti, una volta che il sistema funziona, questo importante componente potrebbe non essere mai spuntato nell'elenco delle "cose da fare".
Il primo passo nella messa a terra consiste nel costruire un percorso di scarica a terra collegando (interconnettendo) tutti i componenti strutturali metallici e gli involucri elettrici, come i telai dei moduli fotovoltaici, i rack di montaggio e le torri del generatore eolico.Il National Electrical Code (NEC), l'articolo 250 e l'articolo da 690.41 a 690.47 specificano dimensioni, materiali e tecniche dei cavi conformi al codice.Evita curve strette nei cavi di messa a terra: i picchi di corrente elevati non amano svoltare in angoli stretti e possono facilmente saltare ai cavi vicini.Prestare particolare attenzione ai collegamenti del filo di rame agli elementi strutturali in alluminio (in particolare i telai dei moduli fotovoltaici).Utilizzare connettori etichettati "AL/CU" e dispositivi di fissaggio in acciaio inossidabile, che riducono il potenziale di corrosione.Anche i fili di terra dei circuiti CC e CA saranno collegati a questo sistema di messa a terra.(Fare riferimento agli articoli Code Corner sulla messa a terra dell'array fotovoltaico in HP102 e HP103 per ulteriori consigli.)
Picchetti di terra
L'aspetto più debole di molte installazioni è il collegamento con la terra stessa.Dopotutto, non puoi semplicemente imbullonare un filo al pianeta!Invece, devi seppellire o martellare un'asta di metallo conduttivo e non corrosivo (generalmente rame) nel terreno e assicurarti che la maggior parte della sua superficie entri in contatto con il terreno conduttivo (ovvero umido).In questo modo, quando l'elettricità statica o un picco scende lungo la linea, gli elettroni possono drenare nel terreno con una resistenza minima.
In modo simile a come un campo di drenaggio dissipa l'acqua, la messa a terra agisce per dissipare gli elettroni.Se un tubo di scarico non scarica adeguatamente nel terreno, si verificano dei backup.Quando gli elettroni risalgono, saltano il divario (formando un arco elettrico) al cablaggio di alimentazione, attraverso l'apparecchiatura e solo allora a terra.
Per evitare ciò, installare uno o più picchetti di messa a terra placcati in rame lunghi 8 piedi (2,4 m) e 5/8 pollici (16 mm), preferibilmente in terra umida.Una sola asta di solito non è sufficiente, soprattutto in terreni asciutti.Nelle aree in cui il terreno diventa estremamente secco, installa diverse aste, distanziandole di almeno 6 piedi (3 m) l'una dall'altra e collegandole tra loro con filo di rame nudo, interrato.Un approccio alternativo è quello di seppellire il filo di rame nudo n. 6 (13 mm2), doppio n. 8 (8 mm2) o più grande in una trincea lunga almeno 100 piedi (30 m).(Il filo di terra in rame nudo può anche essere fatto passare lungo il fondo di una trincea che trasporta tubi dell'acqua o fognature o altri cavi elettrici.) Oppure tagliare il filo di terra a metà e allargarlo in due direzioni.Collegare un'estremità di ogni filo interrato al sistema di messa a terra.
Prova a indirizzare parte del sistema in aree più umide, come dove un tetto drena o dove le piante devono essere annaffiate.Se nelle vicinanze è presente un involucro in acciaio, è possibile utilizzarlo come picchetto di messa a terra (effettuare un collegamento robusto e imbullonato all'involucro).
In climi umidi, i piedini in cemento di una schiera montata a terra o su palo, o una torre del generatore eolico, o picchetti di terra racchiusi nel cemento non forniranno una messa a terra ideale.In questi luoghi, il calcestruzzo sarà tipicamente meno conduttivo del terreno umido che circonda le fondazioni.Se questo è il caso, installa un picchetto di messa a terra nella terra vicino al cemento alla base di un array, o alla base della torre del tuo generatore eolico e ad ogni tirante di ancoraggio, quindi collegali tutti insieme con filo nudo e interrato.
Nei climi secchi o aridi, spesso è vero il contrario: i basamenti in cemento possono avere un contenuto di umidità più elevato rispetto al terreno circostante e offrire un'opportunità economica per la messa a terra.Se un'armatura lunga 20 piedi (o più) deve essere incorporata nel cemento, l'armatura stessa può fungere da picchetto di messa a terra.(Nota: questo deve essere pianificato prima che il calcestruzzo venga gettato.) Questo metodo di messa a terra è comune in luoghi asciutti ed è descritto nel NEC, articolo 250.52 (A3), "Elettrodo rivestito di cemento".
Se non sei sicuro del miglior metodo di messa a terra per la tua posizione, parla con il tuo ispettore elettrico durante la fase di progettazione del tuo sistema.Non puoi avere troppe basi.In un luogo asciutto, sfruttare ogni opportunità per installare picchetti di terra ridondanti, cavi interrati, ecc. Per evitare la corrosione, utilizzare solo hardware approvato per effettuare i collegamenti ai picchetti di terra.Utilizzare bulloni divisi in rame per unire i fili di terra in modo affidabile.
Circuiti di alimentazione di messa a terra
Per il cablaggio degli edifici, il NEC richiede che un lato di un sistema di alimentazione CC sia collegato o "collegato" a terra.Anche la parte CA di un tale sistema deve essere messa a terra nel modo convenzionale di qualsiasi sistema connesso alla rete.(Questo è vero negli Stati Uniti. In altri paesi, i circuiti di alimentazione senza messa a terra sono la norma.) La messa a terra del sistema di alimentazione è necessaria per un moderno sistema domestico negli Stati Uniti.È essenziale che il negativo CC e il neutro CA siano collegati a terra in un solo punto nei rispettivi sistemi ed entrambi allo stesso punto nel sistema di messa a terra.Questo viene fatto nel pannello di alimentazione centrale.
I produttori di alcuni sistemi monouso e autonomi (come le pompe solari per l'acqua e i ripetitori radio) raccomandano di non mettere a terra il circuito di alimentazione.Fare riferimento alle istruzioni del produttore per raccomandazioni specifiche.
Cablaggio dell'array e tecnica del "doppino intrecciato".
Il cablaggio dell'array dovrebbe utilizzare lunghezze minime di filo, nascosto nella struttura metallica.I cavi positivi e negativi devono essere di uguale lunghezza e, quando possibile, essere collegati insieme.Ciò ridurrà al minimo l'induzione di tensione eccessiva tra i conduttori.Anche il condotto metallico (con messa a terra) aggiunge uno strato di protezione.Seppellisci i lunghi cavi esterni invece di farli passare sopra la testa.Un cavo di 100 piedi (30 m) o più è come un'antenna: riceverà picchi anche dai fulmini tra le nuvole.Sovraccarichi simili possono ancora verificarsi anche se i cavi sono interrati, ma la maggior parte degli installatori concorda sul fatto che il cablaggio di trasmissione interrato limita ulteriormente la possibilità di danni da fulmine.
Una semplice strategia per ridurre la suscettibilità alle sovratensioni è la tecnica del "doppino intrecciato", che aiuta a equalizzare e annullare eventuali tensioni indotte tra i due o più conduttori.Può essere difficile trovare un cavo di alimentazione adatto che sia già attorcigliato, quindi ecco cosa fare: Disponi un paio di cavi di alimentazione lungo il terreno.Inserisci un bastoncino tra i fili e attorcigliali insieme.Ogni 30 piedi (10 m), alternare la direzione.(Questo è molto più facile che provare a torcere l'intera distanza in una direzione.) A volte è possibile utilizzare un trapano elettrico anche per torcere il cablaggio, a seconda delle dimensioni del filo.Basta fissare le estremità del cablaggio nel mandrino del trapano e lasciare che l'azione del trapano attorcigli i cavi.Assicurati di eseguire il trapano alla velocità più bassa possibile se provi questa tecnica.
Il filo di terra non deve essere attorcigliato con i cavi di alimentazione.Per i percorsi di interramento, utilizzare filo di rame nudo;se si utilizza un condotto, far passare il filo di terra all'esterno del condotto.Il contatto di terra aggiuntivo migliorerà la messa a terra del sistema.
Utilizzare un doppino intrecciato per qualsiasi cavo di comunicazione o di controllo (ad esempio, un cavo per interruttore a galleggiante per l'arresto a serbatoio pieno di una pompa dell'acqua solare).Questo filo di calibro più piccolo è prontamente disponibile in cavi pre-intrecciati, multipli o a coppia singola.È inoltre possibile acquistare un cavo a doppino intrecciato schermato, che ha una lamina metallica che circonda i fili intrecciati e, in genere, anche un filo di "drenaggio" nudo separato.Mettere a terra la schermatura del cavo e il filo di drenaggio solo a un'estremità, per eliminare la possibilità di creare un anello di terra (percorso meno diretto verso terra) nel cablaggio.
Protezione aggiuntiva contro i fulmini
Oltre a misure di messa a terra estese, si consigliano dispositivi specializzati di protezione contro le sovratensioni e (possibilmente) parafulmini per i siti con una delle seguenti condizioni:
• Posizione isolata su un'altura in una zona con forti fulmini
• Terreno asciutto, roccioso o comunque scarsamente conduttivo
• Il cavo è più lungo di 30 m (100 piedi)
Scaricatori di fulmini
I parafulmini (sovratensioni) sono progettati per assorbire i picchi di tensione causati da tempeste elettriche (o alimentazione di rete fuori specifica) e consentono efficacemente alla sovratensione di bypassare i cavi di alimentazione e le apparecchiature.I dispositivi di protezione da sovratensione devono essere installati su entrambe le estremità di qualsiasi cavo lungo collegato a qualsiasi parte del sistema, comprese le linee CA da un inverter.Gli scaricatori sono realizzati per varie tensioni sia per CA che per CC.Assicurarsi di utilizzare gli scaricatori appropriati per la propria applicazione.Molti installatori di sistemi utilizzano abitualmente scaricatori di sovratensione Delta, che sono economici e offrono una certa protezione laddove la minaccia di fulmini è moderata, ma queste unità non sono più elencate UL.
Gli scaricatori PolyPhaser e Transtector sono prodotti di alta qualità per siti soggetti a fulmini e installazioni più grandi.Queste unità durevoli offrono protezione robusta e compatibilità con un'ampia varietà di tensioni di sistema.Alcuni dispositivi dispongono di indicatori per visualizzare le modalità di guasto.
Parafulmini
I "parafulmini" sono dispositivi di scarica statica posizionati sopra edifici e pannelli solari elettrici e collegati a terra.Hanno lo scopo di prevenire l'accumulo di carica statica e l'eventuale ionizzazione dell'atmosfera circostante.Possono aiutare a prevenire un colpo e possono fornire un percorso per una corrente molto elevata a terra se si verifica un colpo.I dispositivi moderni sono a forma di punta, spesso con più punte.
I bastoncini di illuminazione vengono in genere utilizzati solo in siti soggetti a tempeste elettriche estreme.Se ritieni che il tuo sito rientri in questa categoria, assumi un appaltatore che abbia esperienza nella protezione contro i fulmini.Se l'installatore del sistema non è così qualificato, prendere in considerazione la possibilità di consultare uno specialista della protezione contro i fulmini prima dell'installazione del sistema.Se possibile, selezionare un installatore fotovoltaico certificato dal North American Board of Certified Energy Practitioners (NABCEP) (vedere Accesso).Sebbene questa certificazione non sia specifica per la protezione contro i fulmini, può essere un'indicazione del livello di competenza generale di un installatore.
Fuori dalla vista non fuori dalla mente
Molti lavori di protezione contro i fulmini sono sepolti e nascosti.Per assicurarti che venga eseguito correttamente, scrivilo nei contratti con l'installatore del sistema, l'elettricista, l'escavatore, l'idraulico, il perforatore di pozzi o chiunque stia eseguendo lavori di sterro che conterranno il tuo sistema di messa a terra.
Tempo di pubblicazione: 10-ago-2020