Il tuo dispositivo di protezione contro le sovratensioni funziona ancora? Quando sostituirlo

Sì, i dispositivi di protezione contro le sovratensioni si consumano. Anche quando non vi sono danni visibili e il dispositivo appare ancora alimentato, i suoi componenti protettivi si degradano ad ogni evento di sovratensione. La tempistica di sostituzione non si basa quindi sulla sola età del calendario. Dipende dallo stress elettrico cumulativo, dalle condizioni di esposizione e dalla criticità del sistema. Supponendo che la protezione rimanga intatta senza verifica è un rischio comune e costoso.

Perché i dispositivi di protezione contro gli sovratensioni si degradano nel tempo

Un dispositivo di protezione contro le sovratensioni è un elemento di protezione sacrificale per progettazione. I suoi componenti interni sono progettati per deviare o bloccare l'energia di sovratensione transitoria lontano dalle apparecchiature a valle. Questa azione protettiva non è illimitata.

I componenti limitanti più comuni sono i varistori di ossido di metallo e simili elementi non lineari. Ogni volta che assorbono energia di sovratensione, si verificano cambiamenti microscopici all'interno della struttura del materiale. Questi cambiamenti aumentano la corrente di dispersione, le caratteristiche di bloccaggio del cambio e aumentano la temperatura interna durante il normale funzionamento. La degradazione è incrementale, non binaria.

L'esposizione cumulativa conta più di un singolo evento. I transienti di commutazione di routine da motori, azionamenti a frequenza variabile, contattori e operazioni di rete elettrica si verificano molto più frequentemente rispetto alle sovratensioni legate ai fulmini. Mentre i transienti di commutazione individuali trasportano meno energia, la loro ripetizione contribuisce in modo significativo all'usura a lungo termine.

Lo stress termico accelera il degrado. Temperature ambientali elevate, ventilazione insufficiente e condizioni di sovratensione sostenute riducono tutti la durata dei componenti. È importante sottolineare che un dispositivo può rimanere eccitato e mostrare la normale tensione di linea mentre il suo percorso di protezione è parzialmente o completamente guasto.

Ecco perché "Still Powered" non significa "ancora protettivo". La capacità di continuità elettrica e di deviazione da sovratensione non sono la stessa funzione.

Segni comuni che un SPD potrebbe aver bisogno di una sostituzione

Alcuni dispositivi di protezione contro le sovratensioni forniscono indicatori per segnalare la perdita di protezione, ma questi indicatori hanno limiti. I segni comuni includono:

• Indicatori di stato
  In genere, mostra se una o più modalità di protezione rimangono connesse. Non misurano la capacità di sovratensione rimanente.
  
• Allarmi acustici
  presente su alcuni dispositivi montati su pannello. Questi di solito si attivano solo dopo un guasto completo della modalità, non durante il degrado graduale.
  
• Modalità di perdita di protezione
  Un dispositivo può continuare a funzionare con una copertura di fase o modalità ridotta, lasciando parte del sistema non protetta.
  
• Attivazione di disconnessione termica
  Indica una grave degradazione interna, spesso dopo che i componenti protettivi sono già stati sollecitati oltre i limiti di progettazione.
  
• degrado silenzioso
  la condizione più pericolosa. Gli elementi protettivi possono essere indeboliti ma non completamente disconnessi, fornendo un falso senso di sicurezza.
  

Molti dispositivi degradati non mostrano alcun sintomo esterno. Affidarsi esclusivamente agli indicatori è insufficiente per i sistemi basati sul rischio.

Perché l'ispezione visiva da sola non è affidabile

A differenza dei fusibili o degli interruttori automatici, a Dispositivo di protezione contro le sovratensioni Non fallisce in modo pulito e meccanico. Interruttori aperti in condizioni definite. I fusibili si fondono quando la corrente supera una soglia. Gli SPD si guastano elettricamente molto prima che appaiano danni visibili.

I varistori interni possono rompersi, parzialmente, o aumentare le perdite pur rimanendo fisicamente intatti. L'incapsulamento nasconde queste modifiche. Potrebbero non esserci scolorimenti, odori o deformazioni.

I circuiti degli indicatori monitorano la continuità, non le prestazioni. Un elemento di protezione può rimanere collegato mentre la sua tensione di serraggio è salita al di là dei limiti accettabili. In quello stato, l'SPD è tecnicamente "acceso" ma funzionalmente inefficace.

Questo comportamento è fondamentalmente diverso dai dispositivi di protezione da sovracorrente e il trattamento degli SPD come componenti ispezionabili visivamente porta a sistemi sottoprotetti.

Durata prevista di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni

Non esiste una vita di servizio universale espressa in anni. Qualsiasi intervallo di sostituzione fisso che ignora le condizioni di esposizione è fuorviante.

La vita utile è influenzata da:

• frequenza di picchi
  Strutture con frequenti eventi di commutazione subiscono un degrado più rapido.
  
• Magnitudine di sovratensione
  Gli eventi energetici più elevati consumano una maggiore capacità protettiva per occorrenza.
  
• Posizione di installazione
  I dispositivi installati più vicini agli ingressi di servizio incontrano un'energia di sovratensione maggiore rispetto alle unità a valle.
  
• Qualità di messa a terra del sistema
  Una messa a terra scadente aumenta lo stress sui componenti protettivi e riduce la deviazione efficace.
  
• ambiente operativo
  Le condizioni di temperatura, umidità e custodia influiscono sull'invecchiamento termico.
  

In ambienti a basso stress, un dispositivo di protezione contro le sovratensioni può rimanere efficace per molti anni. Nelle installazioni ad alta esposizione, il degrado può raggiungere livelli inaccettabili molto prima. La sostituzione dovrebbe quindi essere basata su condizioni e rischi, non basata sulla sola età.

Considerazioni sulla sostituzione tramite applicazione SPD

1) Quadri di distribuzione elettrica

I dispositivi di protezione montati su pannello sono esposti a un'ampia gamma di sorgenti transitorie. La commutazione delle utilità, le modifiche al carico interno e le faglie a monte contribuiscono tutte allo stress cumulativo.

Poiché questi dispositivi fungono da protezione primaria per più circuiti a valle, il degrado ha conseguenze a livello di sistema. Anche la perdita parziale di protezione aumenta la probabilità di danni alle apparecchiature in altre parti dell'installazione. La sostituzione pianificata è in genere più difendibile qui rispetto all'attesa di un guasto dell'indicatore.

2) impianti solari fotovoltaici

La protezione laterale DC è esposta a lunghi percorsi conduttori, condizioni esterne e frequenti transitori ambientali. La commutazione dell'inverter e l'interazione della rete aumentano ulteriormente lo stress.

La degradazione può verificarsi in modo asimmetrico attraverso i poli o le stringhe. un' Dispositivo di protezione contro le sovratensioni utilizzato in questo contesto può rimanere collegato elettricamente offrendo una protezione irregolare. Gli intervalli di sostituzione dovrebbero tenere conto dell'esposizione ambientale e dell'impatto dei tempi di fermo del sistema, non solo lo stato del dispositivo.

3) Sistemi di ricarica EV

L'infrastruttura di ricarica combina elettronica ad alta potenza con frequenti eventi di connessione e disconnessione. I disturbi della griglia e le transizioni di carico sono comuni.

Poiché i caricabatterie sono spesso installati in luoghi pubblici o semi-pubblici, i guasti hanno implicazioni operative e di sicurezza. In attesa di una perdita di protezione completa prima della sostituzione, aumenta la probabilità di danni al caricabatterie e interruzioni del servizio.

4) Pannelli di controllo ed elettronica sensibile

a bassa energia Dispositivi di protezione contro le sovratensioni Installati vicino alle apparecchiature sensibili sono spesso l'ultima linea di difesa. La loro efficacia dipende fortemente dal coordinamento a monte.

Questi dispositivi possono guastarsi rapidamente se la protezione a monte è assente o degradata. Le decisioni di sostituzione dovrebbero essere prudenti, soprattutto quando i tempi di inattività o la perdita di dati hanno conseguenze elevate.

Considerazioni sulla sostituzione basata sul tipo

Dispositivo di protezione contro le sovratensioni di tipo 2

Questi dispositivi sono tipicamente installati a livelli di distribuzione e sono esposti a eventi transitori ripetuti. Il degrado è graduale e cumulativo.

Poiché il guasto è spesso silenzioso fino a quando le modalità di protezione si disconnettono, fare affidamento solo sugli indicatori è rischioso. La pianificazione della sostituzione dovrebbe considerare la cronologia dell'esposizione e l'importanza del sistema.

Tipo di dispositivo di protezione contro le sovratensioni 3

Questi dispositivi dipendono interamente dalla protezione a monte per limitare l'energia in entrata. Se applicati erroneamente o utilizzati senza coordinazione, sperimentano un degrado accelerato.

Sono più sensibili alla salute a monte SPD. Se i dispositivi a monte sono invecchiati, le unità a valle potrebbero guastarsi molto più velocemente del previsto.

Strategia di manutenzione, monitoraggio e sostituzione

Un approccio strutturato riduce l'incertezza ed evita la sostituzione reattiva.

ispezione periodica Dovrebbe verificare lo stato dell'indicatore, l'integrità del cablaggio e la condizione del recinto, ma l'ispezione da sola è insufficiente.

Monitoraggio dello stato, ove disponibile, fornisce una precedente consapevolezza della perdita della modalità di protezione. Tuttavia, non quantifica ancora la capacità residua.

Sostituzione pianificata Sulla base dell'esposizione, dell'ambiente e della criticità del sistema, riduce il rischio a valle. La sostituzione di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni degradata è molto meno dirompente rispetto alla riparazione di apparecchiature danneggiate.

Sostituzione basata su guasti aumenta il rischio. Quando un dispositivo segnala la perdita totale, ha già cessato di fornire una protezione significativa, spesso per una durata sconosciuta.

Dal punto di vista della gestione del rischio, gli SPD dovrebbero essere trattati come componenti di consumo con un ruolo definito nell'affidabilità del sistema.

Tabella di confronto

Malintesi comuni sulla sostituzione SPD

"È ancora alimentato, quindi va bene."
La presenza di alimentazione non conferma la capacità di deviazione di sovratensione.

"È sopravvissuto a un fulmine una volta."
La sopravvivenza non implica nessun danno. Gli eventi ad alta energia consumano il margine protettivo.

"Valutazione più alta significa che non si consuma mai."
La capacità più elevata ritarda il degrado ma non lo elimina.

"Nessun allarme significa nessun problema."
Molti dispositivi degradati non forniscono alcun avviso fino a quando la protezione non è già compromessa.

Conclusione

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni non sono un'infrastruttura permanente. Sono componenti di protezione dei materiali di consumo progettati per assorbire lo stress elettrico nel tempo. Il degrado è inevitabile e spesso invisibile.

La sostituzione non è un'ammissione di fallimento. È una decisione deliberata di gestione del rischio che protegge i sistemi connessi, riduce al minimo i tempi di inattività e preserva l'integrità delle apparecchiature. L'obiettivo non è massimizzare la durata del dispositivo, ma garantire che la protezione rimanga efficace quando è necessaria.

Domande frequenti