Scaricatori di sovratensione – applicazioni nell’automazione industriale e negli impianti fotovoltaici

Scaricatore di sovratensione: cos’è e quando usarlo

Uno scaricatore di sovratensione è un dispositivo che protegge gli impianti e i componenti ad essi collegati dagli effetti di improvvisi aumenti di tensione, le cosiddette sovratensioni. Anche se la maggior parte di noi associa questo pericolo alle scariche di fulmini, in pratica le sovratensioni di commutazione sono più pericolose. Queste ultime si verificano molto più frequentemente, soprattutto negli ambienti industriali, ad esempio durante la commutazione di grandi motori, inverter o UPS.

La mancanza di protezione dalle sovratensioni può causare danni a PLC, pannelli HMI, sensori o azionamenti. I costi di un guasto sono spesso molto più alti dell’investimento nella sola protezione. Ecco perché gli scaricatori di sovratensione stanno diventando sempre più una dotazione standard nei quadri di distribuzione dell’energia, sia in applicazioni monofase che trifase, in corrente alternata e in corrente continua.

Ci sono diversi produttori disponibili sul mercato: scaricatori di sovratensione di Hager, Eaton, Schneider – ognuno dei quali offre soluzioni in classe B, C o combinate (BC), dedicate a un livello di protezione e a un’applicazione specifica.

Tipi di scaricatori di sovratensione – suddivisione, caratteristiche e applicazioni

• Tipo 1 (Classe B): destinato alla protezione primaria dalle sovratensioni – montato all’ingresso dell’edificio. È in grado di dissipare correnti di sovratensione molto elevate (ad esempio quelle causate da fulmini diretti). Nelle installazioni industriali viene spesso utilizzato nella zona di protezione LPS.
• Tipo 2 (Classe C): più comunemente utilizzati nei quadri di bassa tensione – riducono le sovratensioni provenienti dalla rete elettrica. Proteggono le apparecchiature terminali ma non dissipano le correnti di sovratensione molto elevate.
• Tipo 1+2 (BC): soluzione combinata che offre protezione a entrambi i livelli. Consigliato quando è importante sia il filtraggio delle sovratensioni di commutazione che lo scarico sicuro delle sovratensioni da fulmine.
• DC – tensioni dirette: gli scaricatori di sovratensione DC appositamente progettati sono utilizzati nei sistemi fotovoltaici, nell’industria delle batterie o negli alimentatori tampone. La loro progettazione tiene conto della polarità alternata e delle tensioni di esercizio più elevate (ad esempio 600 V, 1000 V o più).

Ad esempio, se l’oggetto da proteggere è l’automazione di un parco fotovoltaico, sarà necessario uno scaricatore di sovratensioni in corrente continua, mentre per il quadro elettrico sarà adatto uno scaricatore BC per tensioni standard in corrente alternata in una disposizione trifase.

Installazione di scaricatori di sovratensione: cosa c’è da sapere

• Scegliere il tipo giusto: prima di procedere con l’installazione, determina la tensione del sistema (230 V, 400 V alternati o ad esempio 1000 V diretti), il tipo di installazione (TN-C, TN-S, TT) e il luogo di protezione – quadro di distribuzione principale, quadro di sottodistribuzione o punto dell’apparecchio.
• Installazione in sistemi monofase e trifase: in un sistema monofase(scaricatoremonofase) viene montato tra il conduttore di fase e PE/N; in unsistema trifase (scaricatoretrifase) – ogni fase deve essere protetta.
• Collegamento corretto: i cavi che collegano lo scaricatore devono essere il più corti possibile (< 0,5 m), avere una sezione adeguata (min. 6 mm² Cu) e devono essere il più possibile rettilinei – evita i loop induttivi. Un percorso troppo lungo può ridurne l’efficacia.
• Coordinamento con altri dispositivi di protezione: si raccomanda che lo scaricatore di sovratensione interagisca con un interruttore o un fusibile di sovracorrente, preferibilmente selezionato secondo le linee guida del produttore. In alcuni progetti, l’inserto di protezione è già integrato nel modulo.
• Ispezione e manutenzione: la maggior parte dei modelli ha un indicatore di stato (ad esempio un campo verde/rosso) che indica la capacità di protezione. In ambienti esposti a frequenti sovratensioni (ad esempio, capannoni di produzione con macchinari di grandi dimensioni), l’ispezione visiva deve essere inclusa nel programma di manutenzione.

Come collegare uno scaricatore di sovratensione – esempio pratico

Esempio di layout in un’installazione TN-S trifase:
Utilizziamo uno scaricatore di sovratensione di tipo 2 (ad esempio Schneider o Eaton) contrassegnato con 3+1. Tre circuiti di protezione (L1, L2, L3) sono collegati ai conduttori di fase e il quarto circuito è collegato tra N e PE per proteggere il conduttore di neutro. È montato nel quadro elettrico su una guida dedicata TH-35. Per proteggerlo, si consiglia di farlo precedere da un interruttore di sovracorrente da 20 A di tipo C.
Questo circuito fornisce una protezione efficace non solo per l’alimentazione della macchina, ma anche per l’elettronica di automazione più delicata – HMI, moduli di ingresso PLC o alimentatori a 24 V DC.

Per le tensioni in corrente continua, come nel caso degli impianti fotovoltaici, si utilizza uno scaricatore di sovratensioni in corrente continua. Due circuiti proteggono i conduttori + e – rispetto al PE e il tutto viene montato il più vicino possibile al punto di ingresso della corrente continua nel quadro. I modelli di aziende rinomate – Hager, Schneider, Eaton – hanno indicatori di usura degli elementi di protezione doppi e inserti rimovibili per facilitare la manutenzione.

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