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Benvenuti in PHOENIX CONTACT

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1980s

1960s1950s

Oggi

3

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I nostri cataloghi

Oltre 50.000 articoli…di cui 5.000 a stock in Italia (10%)

Agenda

Origine dei transienti

Regole di installazione per SPDs

SPDs a protezione di illuminazione pubblica a LED

7

Come si generano gli

impulsi ?

Possibili origini delle sovratensioni

9

Scarica atmosferica


10

Scarica atmosferica

Guasti,

commutazione

carichi o

lavorazioni

industriali


11

Scarica atmosferica

Scarica

elettrostatica

Guasti,

commutazione

carichi o

lavorazioni

industriali

Compatibilità elettromagnetica –Fulminazione diretta

12


13

Fulminazione sulla struttura


14

Fulminazione sulla struttura

Conseguenze di una fulminazione diretta:

Distruzione di tutti gli apparati elettronici

interni

Danneggiamento dei dispositivi collegati

Correnti elevate fluiscono verso terra

generando accoppiamenti induttivi (impulsi

di sovratensione)

Innalzamento del potenziale di terra

Generazione di un arco rapido e

danneggiamento dell’isolamento

Conseguenze di unafulminazione diretta:

Impulsi di corrente di fulmine sugli

apparati

Danneggiamento dei dispositivi e

dell’elettronica



danneggiamento degli isolamenti

Danneggiamento di elettroniche

sensibili

Influnze generate dalla correnti di

fulmine

Sovratensioni dovute agli

accoppiamenti induttivi o capacitivi

15




apparati


dell’elettronica





sensibili


fulmine



16

100 kA (10/350)µsCompatibilità elettromagnetica –Fulminazione diretta



apparati


dell’elettronica





sensibili


fulmine



17

100 kA (10/350)µsCompatibilità elettromagnetica –Fulminazione diretta

Le “vecchie” tecnologie possono

generare degli impulsi di

commutazione durante le

operazioni di

accensione/spegnimento

L’elettronica dei LED può essere

danneggiata da impulsi entranti

attraverso la rete elettrica.

Compatibilità elettromagnetica–Installazione di corpi illuminanti con diverse tecnologie

18

LED LED HQL

Compatibilità elettromagnetica –Differenti tipi di disturbi elettromagnetici

Campi elettromagnetici

80MHz- 2,7GHz (EN 61000-4-3)

Corrente indotta HF

150kHz-80MHz (EN 61000-4-6)

ESD (scariche elettrostatiche)

appros. +/-8kV scarica in aria +/- 4kV scarica di contatto

Fulminazioni dirette ed indirette fino a

200kA (EN 62305)

SEMP dalla rete di alimentazione Armoniche

EN 61000-3-2

19

Compatibilità elettromagnetica–Differenti tipi di disturbi elettromagnetici

Fulminazioni dirette ed indirette fino a

200kA (EN 62305)

20

SEMP dalla rete di alimentazione

Compatibilità elettromagnetica –Densità di fulminazione

http://thunder.nsstc.nasa.gov/data/

Compatibilità elettromagnetica –Densità di fulminazione

Dati caratteristici dei fulmini

24

30 80 100 200kA

20 90 100 100kA/ms

Valore di picco dellacorrente di fulmine

Max. ripidità dellacorrente

Fonte: CEI EN 62305-1 Protezione contro i fulmini – Principi generali

70 % 20 % 10 % 1 %Probabilità

Fonti di disturbo

LEMP

Impulso elettromagnetico da

fulmineScariche elettrostatiche

Impulso elettromagnetico di

commutazione

Alti valori di sovratensione Commutazione di carichi capacitivi Scariche tra I corpi

25

SEMP ESD

Si verifica raramente se confrontato

con altri tipi

Generalmente non dannoso per

l’uomo

Corto-circuiti sulla linea di

alimentazione

Presenza di elevate correnti di

scarica

Protezione dei corpi illuminanti per illuminazione stradaleMotivazioni

Incrementare la durata di vita dei corpi illuminanti a LED e dei

sistemi di telecontrollo

I componenti elettronici utilizzati all’interno dei corpi illuminanti a

LED e dei quadri di controllo sono più sensibili alle sovratensioni

rispetto alle soluzioni tradizionali.

Ridurre il rischio di costi inaspettati

Molti dei componenti interni possono essere riparati

separatamente. Comunque l’intero dispositivo deve essere

sostituito in caso di danneggiamento. Questo rende i possibili

guasti estremamente costosi.

Disponibilità totale dell’illuminazione (continuità di servizio)

26

Agenda




27

come posso

proteggere i circuiti di

alimentazione

dell’illuminazione

stradale?

Regole di installazione per SPDsNorme

29

CEI EN 60598-1 : 2016-03 (IEC 60598-1) :

Apparecchi di illuminazione – Parte 1: Prescrizioni generali e prove

CEI EN 61000-4-5 : 2016-10 (IEC 61000-4-5) :

Compatibilità elettromagnetica (EMC) – Parte 4-5: Tecniche di prova e di misura –

Prova di immunità ad impulso

CEI EN 61643-11 : 2014-04 (IEC 61643-11) :

Limitatori di sovratensioni di bassa tensione– Parte 11: Limitatori di sovratensioni

connessi a sistemi di bassa tensione – Prescrizioni e prove

CEI EN 62305 : 2013-02 - serie (IEC 62305 - series) :

Protezione contro I fulmini

CEI 64-8/5-534 : 2012 (corrispettiva della IEC 60364-5-534)

Impianti elettrici utilzzatori – Part 5-534: Dispositivi di protezione, di sezionamento e

di comando - Limitatori di sovratensioni (SPD)

Regole di installazione per SPDsNorme – IEC 60598-1

30

IEC 60598-1-4.32:

Overvoltage protective devices:

“Overvoltage protective devices shall comply with IEC 61643-11. Over voltage

protective devices, external to controlgear, which are connected to earth, shall be

used only in fixed luminaires and connected only to a protective earth.”

IEC 60598-1-10.2:

Insulation resistance and electric strength:

“… For fixed Class 1 luminaires, overvoltage protective devices which comply with

IEC 61643-11 shall be disconnected from the circuit…”

IEC 60598-1-14.2:

Nominal cross-sectional areas of conductors according to maximum current

Regole di installazione per SPDsNorme – IEC 61000-4-5

31

IEC 61000-4-5.1:

Scope and object:

“This part of IEC 61000 relates to the immunity requirements, test methods, and

range of recommended test levels for equipment with regard to unidirectional surges

caused by overvoltages from switching and lightning transients.

…

The object of this standard is to establish a common reference for evaluating the

immunity of electrical and electronic equipment when subjected to surges.

…

It is not intended to test the capability of EUT’s insulation to withstand high-voltage

stress. Direct injections of lightning currents, i.e. direct lightning strikes, are not

considered in this standard.”

Regole di installazione per SPDsNorme – IEC 61000-4-5 IEC 61000-4-5- Annexe D:

Considerations for achieving immunity for equipment connected to low voltage power

distribution systems:

”the standard describes the tests to determine the immunity from voltage and current

surges for electronic equipment and systems. …the results of the tests are judged by the

following criteria:

a) Normal performance

b) Temporary loss of function or temporary degradation of performance not requiring an

operator

c) Temporary loss of function or temporary degradation of performance requiring an

operator

d) Loss of function with permanent damage to equipment (which means failing the test).

Regole di installazione per SPDsNorme – IEC 61000-4-5 IEC 61000-4-5- Annexe D:

Considerations for achieving immunity for equipment connected to low voltage power

distribution systems:

”Permanent damage is hardly ever acceptable, since it results in system downtime and

expense of repair or replacement. This type of failure is usually due to inadequate or no

surge protection… It is also undesirable, however, to experience any loss of function or

degradation of equipment or system, particularly if the equipment or system is critical and

shall remain operational during surge activity.

…

To test surge protective devices (SPDs) used on low voltage power systems, IEC

61643-11, test class III, specifies a combination wave generator with an effective

output impedance…

This standard uses the same combination wave generator for the surge immunity

test…but with different coupling elements and also sometimes an additional series

impedance. The meaning of the voltage test level of this standard and the peak

open-cirucit voltage Uoc of IEC 61643-11 are equivalent… Due to differences in the

test methods test results may not be directly comparable.

It is quite possible to choose an SPD that will protect equipment from failure,

remain operational during surge activity and withstand most temporary overvoltage

conditions.

Regole di installazione per SPDsNorme – CEI EN 61643-11 CEI EN 61643-11-5.3:

Classificazione – SPD di tipo 1, 2 e 3 – Classe di prova I, II e III:

Le informazioni richieste per le classi di prova I, II e III sono riportate nella tabella 2

- Iimp = corrente di scarica impulsiva per la classe di prova I (onda 10/350 µs)

- In = corrente nominale di scarica per la classe di prova II (onda 8/20 µs)

- Uoc = tensione a circuito aperto (onda 1,2/50 µs)

Le prove richieste dalla IEC 61000-4-5 corrispondono approssimativamente alla

classificazione Tipo 3 / Classe III della IEC 61643-11

Regole di installazione per SPDsNorme – CEI EN 61643-11

Ma la protezione efficace di un corpo illuminante dovrebbe prevedere anche la protezione di

Classe II / Tipo 2.

Le prove previste per la classificazione Tipo 2 / Classe II sono le seguenti:

IEC 61643-11/8.1.2 – impulso di corrente utilizzato per le prove di tensione residua e di

funzionamento della classe I e II (forma d’onda 8/20 µs)

IEC 61643-11/8.1.3 – impulso di tensione utilizzato per le prove d’innesco per la classe I e II

(forma d’onda 1,2/50 µs)

Inoltre, gli SPD di Classe II / Tipo 2 devono passare anche I tests previsti in accordo a:

IEC 61643-11/8.3.3 – tensione di protezione misurata in accordo con il diagramma di flusso

della Figura 5 e secondo la Tabella 7.


CEI EN 61643-11/8.3.3 – diagramma di flusso della prova per verificare il livello di protezione

di tensione Up

CEI EN 61643-11/8.3.3.1 – tensione residua con corrente

impulsiva 8/20

CEI EN 61643-11/8.3.3.2 – tensione di intervento sul

fornte d’onda

CEI EN 61643-11/8.3.3.3 – tensione di protezione con

l’onda combinata


CEI EN 61643-11/8.3.4 – prove di funzionamento

CEI EN 61643-11/8.3.4.3 – prove di funzionamento

delle classi I e II

CEI EN 61643-11/8.3.4.5 – prove di funzionamneto per

la classe di prova III

CEI ENC 61643-11/8.3.4.6 – criteri di superamento

della prova per tutte le prove di funzionamento


Altri tests previsti dalla CEI EN61643-11 per tutte le classi di prova

IEC 61643-11/8.3.5.3 – prove di comportamento in caso di corrente di cortocircuito

IEC 61643-11/8.3.5.3.2 – prova supplementare per simulare la modlaità di guasto dell’SPD

IEC 61643-11/8.3.6 – resistenza di isolamento

IEC 61643-11/8.3.8.1 – TOV causate daguasti nel sistema a bassa tensione

IEC 61643-11/8.6.1.2 – comportamento in sovraccarico

Regole di installazione per SPDsNorme – CEI EN 61643-11 CEI EN 61643-11-8.4.2.1.1:

Terminali a vite - generalità- identificazione:

Regole di installazione per SPDsNorme – CEI EN 62305-1 CEI EN 62305-1/8.4.2 – Protezione per la riduzione dei guasti negli impianti interni

La protezione contro il LEMP al fine di ridurre il rischio di guasto negli impianti interni

deve limitare:

Le sovratensioni causate da fulmini sulla struttura dovute ad accoppiamenti

resistivi e induttivi

Le sovratensioni causate da fulmini in prossimità della struttura dovute ad

accoppiamenti induttivi

Le sovratensioni trasmesse dalle linee entranti nella struttura dovute a fulmini su

o in prossimità delle linee stesse

L’accoppiamento diretto del campo magnetico con gli apparati

Un’efficace protezione contro le sovratensioni responsabili dei guasti negli impianti

interni può anche essere ottenuta mediante interfacce di protezione e/o mediante un

sistema di SPD che limiti l’ampiezza delle sovratensioni a valori inferiori alla tensione

nominale di tenuta del sistema da proteggere.

Le interfacce di separazione e gli SPD devono essere scelti in accordo con le

prescrizioni della CEI EN 62305-4.

Regole di installazione per SPDsNorme – CEI EN 62305-1 Allegato E.5 – informazioni generali sugli SPD

L’impiego di SPD dipende dalle loro capacità di tenuta, classificate nella IEC 61643-1

e IEC 61643-21 per impianti rispettivamente di enrgia e di telecomunicazione.

Gli SPD da impiegare a seconda del punto di installazione sono:

a. Al‘l’ingresso della linea nella struttura (al confine di LPZ 1, per esempio nel quadro

principale di distribuzione MB):

• SPD provati con Iimp (forma d’onda tipica 10/350 µs) per esempio SPD provati

per la Classe I

• SPD provati con In (forma d’onda tipica 8/20 µs) per esempio SPD provati per la

Classe II

b. Vicino agli apparati da proteggere (al confine di LPZ 2 o di rango più elevato per

esempio nei quadri secondari di distribuzione SB o alle prese SA):

• SPD provati con Iimp (forma d’onda tipica 10/350 µs) per esempio SPD provati

per la Classe I relativa a SPD di potenza

• SPD provati con In (forma d’onda tipica 8/20 µs) per esempio SPD provati per la

Classe II

• SPD provati con onda combinata (forma d’onda tipica 8/20 µs) per esempio

SPD provati per la Classe III

Regole di installazione per SPDsNorme – CEI EN 62305-2 CEI EN 62305-2/4.1 – Danno e perdita

CEI EN 62305-2/4.1.1 – Sorgenti di danno

S1 fulmine sulla struttura

S2 fukmine in prossimità della struttura

S3 fulmine su una linea

S4 fulmine in prossimità di una linea

CEI EN 62305-2/4.1.2 - Tipo di danno

D1 danno ad esseri viventi per elettrocuzione

D2 danno materiale

D3 guasto di impianti elettrici ed elettronici

CEI EN 62305-2/4.1.3 – Tipi di perdita

L1 perdita di vite umane (inclusi danni permanenti)

L2 perdita di servizio pubblico

L3 perdita di patrimonio culturale insostituibile

L4 perdita economica (struttura, contenuto e perdita di attività)

Regole di installazione per SPDsNorme – CEI EN 62305-3 CEI EN 62305-3 Allegato E.6.2.1.2 – limitatori di sovratensione

I limitatori di sovratensione (SPD) dovrebbero essere dimensionati per resistere alla

presunta frazione di corrente di fulmine che li attraversa senza esserne danneggiati.

Un SPD, se connesso a conduttori di energia, dovrebbe inoltre poter estinguere la

corrente susseguente a frequenza industriale impressa dall’alimentazione.

La scelta degli SPD deve essere effettuata secondo le prescrizioni di 6.2. Quando è

richiesta la protezione degli impianti interni contro il LEMP, gli SPD devono essere

conformi anche alle prescrizioni della CEI EN 62305-4

Regole di installazione per SPDsNorme – CEI EN 62305-4 CEI EN 62305-4/4.1 – progetto ed installazione delle SPM

Gli impianti elettrici ed elettronici sono soggetti a guasti dovuti all’impulso

elettromagnetico (LEMP). Per evitare guasti negli impianti interni è quindi

necessario adottare SPM.

I guasti permanenti negli impinati elettrici ed elettronici dovuti al LEMP possono essere

causati da:

―Impulsi condotti ed indotti trasmessi agli apparati tramite I collegamenti

―Effetti del campo elettromagnetico irradiato direttamente sugli apparati stessi

La protezione degli apparati elettrici ed elettronici contro gli impulsi condotti ed

indotti trasmessi agli apparati mediante i collegamenti si effettua con un sistema

di SPD

I guasti dovuti al campo elettromagnetico irradiato direttamente sugli apparati sono

trascurabili se gli apparati sono conformi alle Norme EMC di prodotto pe rl’emissione e

l’immunità a radiofrequenza

Poichè, di norma, gli apparati elettrici ed elettronici sono conformi alle relative norme

EMC di prodotto, per la protezione contro il LEMP di questi apparati è sufficiente

adottare un Sistema di SPD

Regole di installazione per SPDsNorme – CEI EN 62305-4 Allegato B.15.2 – Limitatori di sovratensioni

Al fine di limitare gli impulsi condotti sulle linee, devono essere installati SPD nel

punto d’ingresso di ogni LPZ e possibilmente in prossimità dell’apparato da

proteggere

Allegato C

La fulminazione di una struttura, in prossimità della struttura, di un servizio connesso

alla struttura o in prossimità di un servizio connesso alla struttura possono causare

guasti o malfunzionamenti degli impianti interni

Il guasto dovuto a sovratensioni superiori al livello di immunità degli apparati

elettronici non rientra nello scopo della serie CEI EN 62305. Questo argomento è

trattato nella IEC 61000-4-5.

È opportuno evidenziare inoltre come scegliendo un SPD caratterizzato da un

minor valore di Up (in confronto alla Uw dell’apparato) si ottenga una minor

sollecitazione dell’apparato stesso e, conseguentemente, non solo una minore

probabilità di guasto ma anche una vita operativa più lunga.

Regole di installazione per SPDsNorme – CEI 64-8/5-534.2

Impianti elettrici utilizzatori – Scelta e installazione degli SPD negli impianti utilizzatori

IEC 60364-5-534.2.1:

Uso degli SPD:

Se richiesto in accordo con la Sezione 443 o se altrimenti specificato dalla Norma CEI EN

62305-2 gli SPD devono essere installati vicino all’origine dell’impianto utilizzatore o al

quadro di distribuzione principale,…

SPD addizionali possono essere necessari per la protezione di componenti elettrici

sensibili. Tali SPD devono essere coordinati con gli SPD installati a monte (vedere

534.2.3.6) e si raccomanda di installarli il più vicino possibile al componente da

proteggere.

Regole di installazione per SPDsNorme – CEI 64-8/5-534.2

Impianti elettrici utilizzatori – Scelta e installazione degli SPD negli impianti utilizzatori

IEC 60364-5-534.2.3:

Scelta dei dispositivi limitatori di sovratensione (SPD):

Gli SPD devono essere conformi alla Norma CEI EN 61643-11

534.2.3.1 Scelta in relazione al livello di protezione (Up)

534.2.3.2 Scelta in relazione alla tensione di servizio continuativo (Uc)

534.2.3.3 Scelta in relazione alle sovratensioni temporanee (TOV)

534.2.3.4 Scelta in relazione alla corrente nominale di scarica (In) e alla corrente di

impulso (Iimp)

In non deve essere inferiore a 5 kA / 8/20 µs per ciascun modo di protezione

Se il valore di corrente Iimp non può essere stabilito, Iimp non deve essere inferiore a

12,5 kA per ciascun modo di protezione

534.2.3.5 Scelta in relazione alla corrente di cortocircuito presunta e al valore nominale

di interruzione della corrente susseguente

Agenda




49

Qual’è il corretto SPD

per proteggere il mio

impianto?

Protezione contro le sovratensioniapplicazione tipica per illuminazione pubblica

51


52

Corpo illuminante

o armatura

1

1


53

Corpo illuminante

o armatura

1

1Morsettiera

base palo

2

2


54

Corpo illuminante

o armatura

1

1Morsettiera

base palo

23

23 Quadri di

distribuzione e

di telecontrollo

Protezione contro le sovratensioninuovi trend di mercato

Nuove funzionalità introdotte con la tecnologia LED

Telecontrollo e supervisione

Controllo carico assorbito

Controllo stato protezioni e anomalie

Interruttore crepuscolare con soglia regolabile

Gestione accensioni e spegnimenti con interruttore

astronomico

Regolazione intensità luminosa

…

Sistemi di connessione wi-fi

Sistemi di telelettura

Sistemi di monitoraggio traffico

Sistemi di videosorveglianza ….

Protezione contro le sovratensioninuovi trend di mercato

Nuove funzionalità introdotte con la tecnologia LED

Telecontrollo e supervisione

Controllo carico assorbito

Controllo stato protezioni e anomalie

Interruttore crepuscolare con soglia regolabile

Gestione accensioni e spegimenti con interruttore

astronomico

Regolazione intensità luminosa

…

Sistemi di connessione wi-fi

Sistemi di telelettura

Sistemi di monitoraggio traffico

Sistemi di videosorveglianza ….


57

Corpo illuminante

o armatura

1

1Morsettiera

base palo

23

23 Quadri di

distribuzione e

di telecontrollo


58

Corpo illuminante

o armatura1


Corpo illuminante

o armatura1


60

Corpo illuminante

o armatura1

Protezioni contro sovratensioni

classificate Tipo 2/3

Caratteristiche minime consigliate

Classe di isolamento I o II

Rispondenza normativa: IEC 61643-11

In : 5 kA

Up : < 1,3 kV

Uc : 320 V CA

Uoc : 10kV


61

Morsettiera base

palo2




Classe di isolamento I o II


In : 5 kA

Up : < 1,3 kV

Uc : 320 V CA

Uoc : 10kV


62

Morsettiera base

palo2



Caratteristiche aggiuntive suggerite

Corpo illuminante

o armatura

1


63

Morsettiera base

palo2




Indicatore di stato Corpo illuminante

o armatura

1


64

Morsettiera base

palo2




Indicatore di stato

Disconnessione sicura del circuito

Corpo illuminante

o armatura

1


65

Quadri di

distribuzione e di

telecontrollo

3


66

Quadri di

distribuzione e di

telecontrollo

3


67

Quadri di

distribuzione e di

telecontrollo

3

Protezioni contro sovratensioni classificate

Tipo 1, Tipo 2 o Tipo 1+2



Iimp : 25 o 12,5 kA per polo (LPL I, II, III o IV)

In : 20 kA

Up : < 1,5 kV

Uc : 335 V CA o 350 V CA

Grazie per l’attenzione !

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