Giugno 13, 2022

Daniele Preda

Impianti fotovoltaici, i tre principali rischi di natura elettrica

Fluke individua i tre principali rischi di natura elettrica da evitare durante l’installazione e la manutenzione di impianti fotovoltaici.

Quello delle energie rinnovabili è uno dei mercati caratterizzati dai tassi di crescita più rapidi a livello mondiale: basti pensare che lo scorso anno in Gran Bretagna il numero delle installazioni fotovoltaiche è raddoppiato, mentre un ulteriore raddoppio è previsto entro il 2030.

A causa di questa rapidità di espansione, aumenta la necessità di individuare nuovi metodi per ridurre i rischi correlati con il commissioning (collaudo e messa in servizio) e l’installazione di sistemi fotovoltaici. La conseguente richiesta di dispositivi portatili di elevata precisione in grado di effettuare misure in modo sicuro e affidabili in queste applicazioni è ora soddisfatta grazie alla disponibilità di Fluke 393 FC, il primo multimetro a pinza a vero valore efficace (True-RMS) conforme allo standard CAT III a 1500 V destinato all’uso in impianti fotovoltaici.

Elettrocuzione

Il multimetro Fluke 393 FC aiuta a proteggere contro i tre principali rischi elettrici: scosse elettriche o elettrocuzione da conduttori sotto tensione, guasti da arco elettrico (arc faults) che provocano scintille (e quindi incendi) e lampi d’arco (arc flash), che invece possono provocare esplosioni. Le misure di controllo e le migliori procedure (best practice) da adottare per cercare di mitigare questi rischi sono diverse quando si lavora con un impianto fotovoltaico rispetto a quelle previste per qualsiasi altro impianto destinato alla generazione di energia. Ecco perché è importante che i multimetri, i puntali e i fusibili appartengano alla classe prevista per questa specifica applicazione.

Scosse (o elettrocuzione) provocate da conduttori sotto tensione possono verificarsi quando una corrente segue un percorso imprevisto e attraversa un corpo umano: si possono avere effetti letali a partire da una corrente di soli 50 milliampere (mA) che colpisce il cuore. Le scosse elettriche sono tipicamente causate da un isolamento difettoso dei cavi e dei cablaggi, da un isolamento danneggiato dei rivestimenti di sicurezza o da una messa a terra inadatta. In un impianto fotovoltaico, condizioni del tipo appena descritto si verificano principalmente nelle scatole di giunzione, nei conduttori di messa a terra dell’apparecchiatura, nella sorgente fotovoltaica e nei conduttori del circuito di uscita.

impianti fotovoltaici

Guasti da arco elettrico e lampi d’arco

I guasti da arco elettrico che innescano incendi sono scariche elettriche ad alta potenza che si verificano tra due o più conduttori: queste scariche generano calore che può provocare il deterioramento, se non addirittura la combustione dell’isolamento del cablaggio. Gli impianti fotovoltaici sono particolarmente vulnerabili nei confronti di questo fenomeno, provocato da una interruzione della continuità dei conduttori o da una corrente imprevista tra due conduttori, spesso a causa di un guasto di messa a terra.

Il lampo d’arco è un fenomeno che interessa generatori fotovoltaici di grandi dimensioni con livelli di tensione medio-alta. Il lampo d’arco, fenomeno che si è manifestato solo nel momento in cui è stata avviata la realizzazione di impianti di produzione di energia fotovoltaica di grandi dimensioni, è diventato un problema per i sistemi operanti in DC, ragion per cui l’analisi dei rischi deve ora essere effettuata su sistemi in DC con tensioni superiori a 120 V.

Rischi di natura elettrica

Il problema è particolarmente rilevante quando il controllo dei guasti deve essere effettuato nelle scatole di giunzione, dove i circuiti della sorgente fotovoltaica vengono utilizzati in parallelo per aumentare la corrente, oppure quando si effettuano controlli su quadri elettrici di media e alta tensione o trasformatori. Il lampo d’arco si verifica in presenza di livelli significativi di energia disponibili generati da un guasto da arco che si verifica nei conduttori in alternata (AC) e continua (DC). Il lampo emette gas caldi ed energia radiante con temperature che possono aggirarsi intorno ai 19.500°C (ovvero quattro volte la temperatura della superficie del sole).

Le configurazioni più a rischio sono gli inverter per impianti residenziali con tensione di ingresso fino a 500 V e gli inverter per impianti di grandi dimensioni con tensione fino a 1500 V. È essenziale, pertanto, utilizzare uno strumento di misura che sia conforme alla categoria di sovratensione adeguata e in grado di supportare i livelli di tensioni previsti dall’applicazione. Ciò permetterà allo strumento di gestire livelli di tensione medi, nonché transitori e guizzi (spike) ad alta tensione capaci di produrre scosse elettriche o causare un lampo d’arco.

La transizione verso 1500 V

La maggior parte dei principali produttori di inverter e moduli fotovoltaici sta passando da sistemi a 1000 V a sistemi a 1500 V al fine di aumentare l’efficienza. Per gli impianti fotovoltaici, i sistemi appartenenti alla categoria di sovratensione CAT III a 1500 V sono utilizzati in misura sempre maggiore, mentre i sistemi CAT III e CAT IV sono essenziali per gli impianti fotovoltaici installati ad alta quota. Solo il multimetro a pinza a vero valore efficace Fluke 393 FC soddisfa le esigenze di isolamento degli ambienti che richiedono la categoria CAT III.
Il multimetro è stato espressamente progettato per l’uso da parte di tecnici e specialisti della manutenzione di impianti fotovoltaici che lavorano in ambienti DC ad alta tensione.

Misurazione avanzata

Lo strumento può misurare fino a 1500 V DC, 1000 V AC, potenza in DC e corrente fino a 999,9 A (DC o AC) attraverso la sottile ganascia, ideale per eseguire misure anche in spazi molto ristretti tipici degli inverter o delle scatole di giunzione. Tra le altre caratteristiche di rilievo di questo multimetro, coperto da una garanzia di tre anni e caratterizzato da un grado di protezione IP54 (che lo rende adatto per lavorare all’aperto), si possono annoverare un indicatore audio di polarità che aiuta a prevenire errori accidentali di inversione dei cavi assicurando così la corretta installazione dei pannelli fotovoltaici.
Le funzioni relative alla polarità e i controlli acustici e visivi della polarità sono cruciali per la messa in servizio di un nuovo sito, a livello sia della scatola di giunzione sia dell’inverter. Con un controllo della polarità DC, è facile accertare se la polarità delle stringhe è stata invertita accidentalmente, evitando il rischio di incendi della scatola di giunzione, nonché danni alle apparecchiature e pericolo per il personale.

Sicuro, affidabile e robusto

Tutti i risultati dei test vengono registrati e resi disponibili sotto forma di report tramite il software Fluke Connect, fornito a corredo del multimetro Fluke 393 FC. Utilizzando solo un telefono, i tecnici possono effettuare e salvare le misure rapidamente, mentre il telefono può registrare (per un max. si 10 minuti) e comunicare le letture ai colleghi. In grado di misurare e registrare per un periodo fino a due settimane, questo multimetro affidabile e robusto è dotato anche di una sonda flessibile di corrente iFlex da 18 pollici con la quale è possibile eseguire misure di corrente AC fino a 2500 A. Anche i conduttori di prova sono classificati CAT III 1500 a V DC.

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