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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 effetti disastrosi. 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 Ω), 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 di un SPD
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: 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, poiché 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.
Componente Simbolo
Corrente
di fuga
Energia
dissipata
Tempo di
intervento
Caratteristica
tensione/corrente
Ideale
Spinterometro
Varistore Molto
basso
Media Veloce
0 Elevata Media
0 Elevata Veloce
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, di 4mm
2
per gli SPD di Tipo 2 e di 1.5mm
2
per
gli SPD di Tipo 3 (se l'edificio è dotato di parafulmine fare riferimento alla
CEI81-10/4 per il dimensionamento dei cavi).
CATEGORIE D'INSTALLAZIONE
(Tensione di tenuta ad impulso)
LPZ
SPD tipo 1
SPD tipo 2
SPD tipo 3
LPZ1
LPZ2
LPZ3
IV
(6kV)
III
(4kV)
II
(2.5kV)
I
(1.5kV)
Es: apparecchiature
elettroniche come PC o TV
Es: apparecchi
elettrodomestici
Es: quadri di
distribuzione,
interruttori
Es: contatori di energia
LPZ0
Figura 3: Relazione tra Zone di Protezione, Categorie d'installazione e tipi di SPD
XI-2017, www.findernet.com
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SERIE
7P
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Scaricatori di sovratensione