La protezione contro le sovratensioni di un impianto di trattamento delle acque non può fermarsi a un unico dispositivo di protezione contro le sovratensioni AC installato nel quadro generale. Le sovratensioni transitorie possono entrare anche attraverso le alimentazioni delle pompe, l'alimentazione di controllo a 24 V DC, i trasmettitori da esterno, i loop 4–20 mA, i cavi RS485 o Modbus, i collegamenti Ethernet e il cablaggio delle stazioni di pompaggio remote.
Questa guida spiega come identificare tali vie di ingresso, proteggere ogni interfaccia elettrica e predisporre un elenco completo di SPD per un progetto di trattamento delle acque o delle acque reflue. È rivolta a costruttori di quadri di controllo, appaltatori municipali, integratori di automazione, revisori tecnici, team di manutenzione e acquirenti di progetti B2B.
Chiarimento sull'ambito: Questa pagina tratta la protezione contro le sovratensioni transitorie elettriche per circuiti di alimentazione, controllo, strumentazione e comunicazione. Non tratta l'analisi delle sovrapressioni idrauliche, il colpo d'ariete o il dimensionamento dei polmoni di sovrappressione.
Indice dei contenuti
Risposta Veloce
Un sistema completo di protezione contro le sovratensioni per un impianto di trattamento delle acque protegge ogni percorso conduttivo esterno che possa introdurre un transitorio nelle apparecchiature critiche. L'alimentazione AC, l'alimentazione di controllo DC, i segnali analogici e i circuiti di comunicazione devono essere valutati separatamente perché utilizzano tensioni, correnti, metodi di cablaggio e caratteristiche del segnale diversi.[3][6][10]
| Area dell'impianto | Interfaccia esposta | Indicazione iniziale di progettazione |
|---|---|---|
| Quadro generale | Alimentazione AC trifase | Valutare la classe di servizio Tipo 1, Tipo 1+2 o Tipo 2 in base al concetto di protezione contro i fulmini, alla configurazione dell'alimentazione, al sistema di messa a terra e alle regole di progetto. |
| Quadro di distribuzione di processo | Circuiti di alimentazione AC | Coordinare la protezione a valle con lo SPD a monte, il percorso dei cavi e i requisiti di tenuta delle apparecchiature. |
| Quadro pompa o VFD | Ingresso AC, alimentazione di controllo e cablaggio di campo | Proteggere l'ingresso di alimentazione del quadro, quindi esaminare separatamente i sensori esterni, i conduttori di controllo e le porte di comunicazione. |
| PLC o I/O remoto | Alimentazione AC/DC, I/O e dati | Trattare i terminali di alimentazione, analogici, digitali e di comunicazione come interfacce di protezione distinte. |
| Strumenti per esterni | 4–20 mA, HART, impulso o segnale digitale | Adattare lo SPD alla tensione del loop, al numero di conduttori, alla corrente, alla resistenza, alla dispersione, alla larghezza di banda e all'ambiente di installazione. |
| Stazione remota o collegamento tra edifici | RS485, Modbus, Ethernet, telemetria o cavo per antenna | Valutare la protezione a ciascun confine esposto dell'apparecchiatura e coordinarla con la schermatura e il collegamento equipotenziale. |
Un impianto di trattamento delle acque può richiedere diverse categorie di SPD. L'elenco corretto si costruisce a partire dalla reale architettura di alimentazione, controllo e comunicazione, non solo dal nome dell'impianto.
Iniziare con l'architettura dell'impianto, non con un unico modello di SPD
Il primo compito di progettazione consiste nel mappare il flusso di energia e informazioni all'interno dell'impianto. Un tipico impianto di trattamento delle acque o delle acque reflue può comprendere un servizio di pubblica utilità, un generatore, un commutatore di trasferimento automatico, un quadro elettrico principale, un centro di controllo motori, pannelli per pompe, azionamenti a frequenza variabile (VFD), armadi PLC, apparecchiature SCADA, I/O remoti, sistemi di dosaggio, strumenti per esterni e stazioni di pompaggio remote.
Ogni conduttore che attraversa un'area esposta verso un armadio protetto può diventare un percorso di ingresso per le sovratensioni. La norma IEC 62305-4 tratta le misure di protezione contro le sovratensioni per i sistemi elettrici ed elettronici all'interno delle strutture, inclusa la protezione coordinata ai confini rilevanti.[3]
Mappa la posizione di ogni apparecchiatura
Mostra l'edificio principale, le aree di processo, le stazioni di pompaggio, i bacini esterni, gli armadi remoti, i punti di telemetria e la sala di controllo.
Mappa ogni percorso conduttivo
Includi alimentatori AC, alimentazione 24 V DC, loop analogici, DI/DO, RS485, Ethernet in rame, cavo coassiale dell'antenna, schermature dei cavi e conduttori PE.
Segna i confini esposti
Identifica i percorsi esterni, i cavi tra edifici, le sezioni aeree, le stazioni remote e ogni punto in cui un cavo di campo entra in un armadio.
Registra l'apparecchiatura collegata
Elencare l'alimentatore, il modulo PLC, il trasmettitore, il gateway, il VFD, la RTU o la porta di rete collegati a ciascuna estremità.
Significato dell'acquirente: Inviare al fornitore uno schema unifilare, uno schema di controllo, una lista I/O e un disegno di rete. Una richiesta che dice solo "SPD per un impianto di trattamento acque" non contiene informazioni sufficienti per una conferma affidabile del modello.
Da dove possono entrare le sovratensioni in un impianto idrico o di trattamento delle acque reflue?
Il fulmine non è l'unica fonte di sovratensione transitoria. Anche le operazioni di commutazione, i carichi induttivi e le differenze temporanee di potenziale tra aree separate possono sollecitare le apparecchiature di controllo e comunicazione. La norma IEC 60364-4-44 affronta la protezione contro le perturbazioni elettromagnetiche e di tensione nelle installazioni a bassa tensione.[4]
La colonna "Apparecchiature a rischio" mostra perché la protezione non può fermarsi al punto di ingresso dell'impianto.
| Percorso di ingresso | Esempio di trattamento acque | Apparecchiature a rischio |
|---|---|---|
| Alimentazione da rete o generatore | Servizio principale, ATS o alimentazione del generatore di emergenza | Quadro elettrico, quadri di distribuzione, alimentatori di controllo, PLC e VFD |
| Alimentazione pompa a lunga distanza | Stazione di sollevamento, pompa per pozzi o stazione di rilancio remota | Quadro pompa, ingresso VFD, trasformatore di controllo e circuiti ausiliari |
| Cavo strumentazione per esterni | Trasmettitore di livello, pressione, portata, pH o conducibilità | Trasmettitore, isolatore, morsettiera di smistamento e ingresso analogico PLC |
| Cavo di comunicazione seriale | RS485 o Modbus tra una sala controllo e I/O remoti | Schede di comunicazione, gateway, HMI, misuratori e interfacce SCADA |
| Ethernet o telemetria su rame | Interruttore esterno, radio modem, RTU o rete inter-edificio | Switch di rete, router, modem, porta server e controller remoto |
| Evento di commutazione | Commutazione di contattore, motore, relè, solenoide o condensatore | Elettronica e circuiti adiacenti che condividono alimentazione o conduttori di riferimento |
Un SPD limita la sovratensione transitoria. Non corregge sovratensioni prolungate, perdita di fase, armoniche, schermature errate, errori di terminazione RS485 o ogni disturbo associato a un sistema di azionamento.
Come va selezionato l'SPD AC del quadro generale?
Il quadro elettrico principale è normalmente il primo confine di protezione CA interno. Il tipo di SPD richiesto dipende dalla possibilità che entri una corrente parziale di fulmine, da come l'alimentazione raggiunge l'impianto, dalla presenza di un sistema di protezione esterno dai fulmini e dai requisiti nazionali o di progetto applicabili.[1][2][3]
Non dare per scontato che ogni impianto di trattamento acque richieda automaticamente un SPD di Tipo 1. La classe di servizio Tipo 1 o Tipo 1+2 dovrebbe essere valutata laddove la corrente del fulmine possa entrare nell'installazione. Il Tipo 2 può essere appropriato laddove la classe di servizio Tipo 1 non sia richiesta o sia già stata gestita a un confine a monte. La decisione finale spetta al progettista del progetto e alle norme di installazione applicabili.[5][7][8]
Confermare questi parametri prima di selezionare l'SPD in ingresso
- Tensione del sistema: tensione nominale, tensione massima di funzionamento continuo, frequenza e normale variazione di tensione.
- Sistema di messa a terra: TN-S, TN-C-S, TT, IT, triangolo o altra configurazione specifica del progetto.
- Modalità di protezione: fase-neutro, fase-PE, neutro-PE o altre modalità richieste dal sistema.
- Classe di servizio SPD: Tipo 1, Tipo 2 o combinato Tipo 1+2, in base al confine di installazione e al concetto di rischio.
- Uc e Up: la resistenza alla tensione di esercizio continua e il livello di protezione della tensione devono essere adeguati al sistema e all'obiettivo di protezione delle apparecchiature.
- Iimp, In e Imax: confrontare ciascun valore solo all'interno della sua classe di prova definita. Un numero più elevato di per sé non garantisce una migliore idoneità al progetto.
- Condizioni di cortocircuito: corrente di cortocircuito presunta, prestazioni di cortocircuito dell'SPD, sezionatore interno e protezione di backup esterna.
- Monitoraggio: stato visivo, moduli sostituibili e contatto remoto privo di potenziale laddove il sistema di manutenzione richieda un'indicazione remota.
Non selezionare l'SPD solo in base al valore kA più elevato
Un valore nominale di corrente di scarica non conferma i valori corretti di Uc, Up, modalità di protezione, sistema di messa a terra, compatibilità con cortocircuito o posizione di installazione. Le norme IEC 61643-01 e IEC 61643-11 definiscono requisiti più ampi di prestazioni, classificazione e sicurezza per gli SPD a bassa tensione.[6][7]
I progetti IEC e nordamericani utilizzano un linguaggio di approvazione diverso
Non tradurre direttamente le classificazioni IEC nei tipi di SPD nordamericani. Gli standard, la terminologia, le informazioni sui test e le posizioni di installazione consentite devono essere confermati per il mercato di riferimento.
Revisione del progetto basata su IEC
Confermare lo standard IEC 61643 applicabile, il Tipo o la classe di prova, Uc, Up, Iimp, In, Imax, le modalità di protezione, la messa a terra del sistema, le condizioni di cortocircuito e il coordinamento con il design dell'installazione.[6][7][8]
Revisione del progetto nordamericano
Confermare la valutazione o l'elenco UL 1449 richiesto, il Tipo di SPD, la tensione di sistema, MCOV, VPR, la corrente di scarica nominale, SCCR, le modalità di protezione e la posizione di installazione consentita. Verificare l'esatto modello nel relativo registro di certificazione.[12][13]
Regola di approvvigionamento: Richiedere il certificato o il registro di certificazione per l'esatto modello proposto. Non si deve presumere che un certificato detenuto da una serie o configurazione copra ogni tensione, disposizione dei poli o opzione accessoria.
I quadri a valle devono essere coordinati con l'SPD in ingresso
Un quadro di processo a valle o un armadio di controllo potrebbe richiedere un'altra fase di protezione quando è remoto rispetto al quadro di ingresso, alimentato da un lungo cavo esposto, situato in un altro edificio o collegato ad apparecchiature sensibili.
Il coordinamento non è determinato solo dalla distanza. Le caratteristiche dell'SPD a monte e a valle, la disposizione dei collegamenti, l'impedenza del cavo, il livello di protezione e la resistenza delle apparecchiature terminali devono essere esaminati insieme. Seguire lo standard applicativo pertinente, le istruzioni del prodotto e il design del progetto.[5][8][14]
Significato ingegneristico: Non ripetere automaticamente lo stesso SPD in ogni armadio. Una seconda fase dovrebbe fornire un'utile protezione coordinata piuttosto che duplicare un modello senza una ragione tecnica.
Di quale protezione necessita un pannello di controllo pompa o VFD?
Un quadro pompa può contenere diversi percorsi di ingresso per le sovratensioni indipendenti: l'alimentazione CA, un circuito CA ausiliario, un'alimentazione a 24 V CC, interruttori di livello, trasmettitori analogici, conduttori di avviamento remoto e comunicazioni RS485 o Ethernet.
Il lato di alimentazione in ingresso è normalmente il primo circuito da valutare. Si può prendere in considerazione un SPD CA a valle quando il quadro è remoto, alimentato da una linea esposta o necessita di coordinamento con l'elettronica sensibile di azionamento e controllo. La configurazione effettiva deve corrispondere all'SPD a monte, alla tensione del quadro, al sistema di messa a terra e al livello di guasto.
Separare il percorso di alimentazione del VFD dalle sue interfacce di controllo
Un SPD CA installato all'ingresso del quadro non protegge automaticamente l'ingresso analogico dell'azionamento, l'I/O digitale, la porta RS485 o il cavo del sensore remoto.
L'uscita del VFD è un circuito PWM specifico per il progetto. Non selezionare un componente di protezione lato uscita da una tabella generica di SPD CA. Qualsiasi dispositivo collegato su quel lato deve essere approvato in base alla documentazione dell'azionamento, del motore, del cavo e del filtro.
Controllare ogni cavo in uscita dal quadro pompa
- Conduttori dell'interruttore di livello o dell'interruttore a galleggiante;
- Feedback 4–20 mA di pressione, portata o livello;
- Circuiti di avviamento, arresto e allarme remoti;
- Feedback di posizione valvola o attuatore;
- Connessione RS485 o Modbus a PLC, HMI o SCADA;
- Connessioni Ethernet in rame o modem di telemetria;
- Alimentazione 24 V CC per strumenti da esterno o I/O remoto.
Per una selezione più approfondita a livello di quadro, vedere la Guida alla protezione dalle sovratensioni per VFD e il guida alla protezione contro le sovratensioni dei segnali I/O PLC.
Il PLC e l'I/O remoto richiedono una protezione punto per punto dell'interfaccia
Un armadio PLC non è protetto come un singolo oggetto. Il suo ingresso di alimentazione, il bus a 24 V CC, i moduli analogici, i moduli digitali e le porte di comunicazione sono interfacce elettricamente differenti.
Ingresso alimentazione AC
Abbinare l'SPD CA alla tensione del quadro, alla disposizione di messa a terra, allo stadio a monte, al modo di protezione e alla corrente di cortocircuito disponibile.
Alimentazione di controllo 24 V CC
Utilizzare un SPD per alimentazione CC selezionato in base alla tensione CC massima reale, corrente, polarità, comportamento della sorgente e condizioni di guasto.[9]
I/O PLC
Abbinare l'SPD di segnale alle caratteristiche di DI, DO, AI, AO, impulso, contatto o loop del trasmettitore.
Un involucro per I/O remoto o RTU può essere più esposto rispetto alla sala di controllo centrale. Può disporre di un'alimentazione CA locale, alimentazione 24 V CC, diversi cavi sensore, RS485, Ethernet e un'antenna esterna. Trattare l'involucro come un proprio confine di protezione e verificare ogni ingresso dei cavi.
Selezionare l'SPD in base all'interfaccia elettrica, non al nome dell'apparecchiatura
Le parole "sensore di livello", "misuratore di portata" o "I/O remoto" non identificano l'SPD corretto. Due dispositivi che servono la stessa funzione di processo possono utilizzare alimentazioni, formati di segnale e disposizioni dei conduttori differenti.
La colonna "confermare prima dell'ordine" è più importante del nome dell'apparecchiatura.
| Interfaccia | Utilizzo tipico nel trattamento acque | Conferma prima di ordinare | Principale rischio di selezione |
|---|---|---|---|
| AC trifase | Quadro principale, MCC, quadro pompa o ingresso VFD | Tensione, messa a terra, servizio SPD, Uc, Up, modi e livello di guasto | Selezione basata solo su Imax o numero di poli |
| Potenza 24 V DC | PLC, RTU, I/O remoto, relè e alimentazione strumenti | Tensione CC massima, corrente, polarità, messa a terra e condizioni di guasto della sorgente | Utilizzo di un SPD per segnali a bassa corrente come SPD di potenza |
| 4–20 mA o HART | Trasmettitori di livello, pressione e portata | Tensione di loop, numero di fili, budget di resistenza, dispersione e compatibilità HART | Scegliere solo in base all'etichetta "24 V" |
| I/O digitale o impulso | Interruttore a galleggiante, contatto di allarme, feedback valvola o contatore di impulsi | Tensione, corrente di carico, polarità, metodo di commutazione, frequenza e comune condiviso | Trattare ogni circuito digitale come RS485 |
| RS485 o Modbus RTU | PLC, VFD, misuratore, I/O remoto, gateway o strumento da campo | Due/quattro fili, riferimento, tensione di modo comune, velocità dati, schermatura e topologia | Ignorare capacità, larghezza di banda o assegnazione dei conduttori |
| Ethernet, PoE o telemetria | Switch, RTU, modem radio, telecamera o collegamento SCADA | Categoria interfaccia, modo PoE, connettore, velocità dati, schermatura ed esposizione | Presumere che la protezione CA protegga anche la porta dati |
Etichette di tensione simili non rendono due circuiti elettricamente intercambiabili.
Come vanno protette le linee dei sensori di livello, pressione e portata?
Gli impianti di trattamento delle acque e delle acque reflue utilizzano comunemente trasmettitori di livello a ultrasuoni, sonde idrostatiche, trasmettitori di pressione, misuratori di portata elettromagnetici, strumenti per il pH, analizzatori di conducibilità, sensori di torbidità, contatori con uscita a impulsi e interruttori a galleggiante.
Prima di selezionare un SPD per segnali, identificare il circuito effettivo:
- Trasmettitore a due, tre o quattro fili;
- Segnale 4–20 mA, HART, 0–10 V, a impulsi o a contatto pulito;
- Conduttori di alimentazione e segnale separati o combinati;
- Tensione di esercizio normale e massima continua;
- Corrente massima del circuito;
- Resistenza di serie e caduta di tensione ammissibili;
- Corrente di dispersione e capacità accettabili;
- Schermatura del cavo, conduttore di riferimento e disposizione del collegamento locale (bonding);
- Posizione di installazione nell'ingresso dell'armadio, nella scatola di derivazione o sul lato trasmettitore.
La norma IEC 61643-21 si applica agli SPD collegati a reti di telecomunicazione e di segnalazione e definisce i relativi requisiti di prestazione, sicurezza, prova e classificazione. La norma IEC 61643-22 affronta i principi di selezione, funzionamento, posizionamento e coordinamento per questa classe di SPD.[10][11]
Significato ingegneristico: L'SPD deve lasciar passare il segnale di misura normale senza creare errori inaccettabili. La conferma del modello richiede pertanto la scheda tecnica del trasmettitore, i dati di ingresso del PLC o DCS e lo schema completo del loop.
Per un confronto più approfondito, consultare la guida alla protezione contro le sovratensioni per circuiti a 24 V, 4–20 mA e RS485.
Dove devono essere installati gli SPD per 4–20 mA e HART?
Iniziare valutando il punto in cui il cablaggio di campo esposto entra nell'armadio di controllo, di smistamento (marshalling) o di I/O remoto. Questo aiuta a evitare che un lungo cavo di campo non protetto prosegua attraverso l'armadio fino a una scheda di ingresso analogico.
La protezione lato campo dovrebbe essere valutata anche quando il trasmettitore si trova all'esterno, il percorso è lungo, il cavo attraversa diverse strutture o l'apparecchiatura remota si trova in un'altra zona di collegamento o protezione contro i fulmini. Ciò non significa che ogni loop richieda sempre due SPD identici. La disposizione finale dipende dal percorso del cavo, dal concetto di zona, dal collegamento e dalla tenuta dell'apparecchiatura collegata.[3][11][14]
Cinque controlli del loop per prevenire errori di selezione
- Confermare la tensione reale del loop. Utilizzare la tensione presente nel punto di installazione dell'SPD, includendo la tolleranza normale, invece di fare affidamento solo sull'etichetta "24 V".
- Controllare il budget di tensione del loop. Il trasmettitore, il cavo, l'ingresso, l'isolatore, la barriera e l'SPD utilizzano tutti una parte della tensione disponibile.
- Confermare la resistenza di serie e la dispersione. Una resistenza o una dispersione eccessive possono influenzare la misurazione normale o ridurre il margine operativo.
- Verificare la compatibilità HART ove richiesto. Confermare il comportamento in frequenza dell'SPD e le condizioni complete del loop in base alla documentazione dello strumento e del progetto.
- Revisionare le disposizioni di schermatura e collegamento (bonding). Il collegamento di terra dell'SPD e la strategia di schermatura del cavo sono correlati, ma non costituiscono automaticamente la stessa decisione di collegamento.
Un SPD per alimentazione a 24 V DC e un SPD per segnali 4–20 mA non sono automaticamente intercambiabili
Un circuito di alimentazione e un loop analogico possono avere requisiti diversi in termini di corrente, resistenza, dispersione, capacità e topologia di protezione. Inviare lo schema elettrico completo e le schede tecniche di entrambe le apparecchiature prima di approvare un modello.[9][10]
Come vanno protette le linee RS485 e Modbus?
Il Modbus RTU utilizza comunemente uno strato fisico RS485. L'SPD deve quindi corrispondere all'interfaccia elettrica, al cablaggio e alle caratteristiche dei dati, non solo al nome del protocollo.
Confermare se il bus è a due o quattro fili, l'assegnazione dei conduttori, il conduttore di riferimento, la tensione di modo comune, la velocità dei dati, la disposizione della schermatura, la terminazione e la topologia. Verificare che la capacità dell'SPD, le caratteristiche di inserzione e il livello di protezione siano adatti alla rete.[10][11]
Posizionare l'SPD in prossimità del punto di ingresso dei cavi, prima che il cavo esposto prosegua verso la scheda di comunicazione del PLC, il gateway o il modulo di I/O remoto. Per percorsi lunghi all'esterno o tra edifici, valutare ogni punto di connessione delle apparecchiature.
Un SPD non può riparare una rete RS485 non corretta
Una terminazione errata, una topologia inadatta, un bias mancante, una corrente di schermatura, una lunghezza eccessiva dello stub, interferenze EMI o una configurazione errata del protocollo possono causare guasti nella comunicazione. La protezione contro le sovratensioni deve supportare una rete progettata correttamente, non sostituirla.
Guarda il Guida alla selezione e al cablaggio dell'SPD RS485 per controlli dettagliati su A/B, riferimento, schermatura e messa a terra.
I cavi esterni e tra edifici richiedono una propria analisi del rischio
Le infrastrutture idriche sono fisicamente distribuite. Un impianto centrale può connettersi a strutture di presa, pozzi, serbatoi, vasche di aerazione, serbatoi esterni, aree di dosaggio, stazioni di sollevamento e armadi di telemetria.
Un cavo interrato non è automaticamente esente dal rischio di sovratensioni. Può comunque trasportare tensioni indotte, trasmettere un transitorio da apparecchiature remote o collegare posizioni che raggiungono potenziali diversi durante un fulmine. La guida per le applicazioni di trattamento delle acque tratta i percorsi estesi di alimentazione, misurazione, controllo e telecomunicazione come parte di un unico concetto di protezione coordinato.[3][14]
Revisionare questi percorsi esposti
- Linee di alimentazione aeree o parzialmente aeree;
- Lunghi cavi interrati verso pompe, pozzi e quadri esterni;
- Loop di strumentazione lungo serbatoi, vasche e strutture esposte;
- Collegamenti in rame RS485 o Ethernet tra edifici;
- Cavi coassiali per antenne radio esterne, cellulari o di telemetria;
- Siti remoti con un elettrodo di terra locale e un collegamento di comunicazione in rame;
- Servizi metallici che attraversano da un'area collegata a un'altra.
Dove tecnicamente fattibile, un collegamento in fibra ottica idoneo può eliminare il percorso conduttivo della sovratensione da un collegamento dati tra edifici. La fibra non elimina la necessità di proteggere l'alimentazione elettrica dell'apparecchiatura remota o altre interfacce in rame.
La messa a terra e il collegamento equipotenziale determinano il livello reale di protezione
Un SPD limita la tensione deviando la corrente di sovratensione. Richiede quindi un collegamento breve, diretto e a bassa impedenza al sistema PE o al sistema di collegamento equipotenziale pertinente. Un conduttore lungo con curve non necessarie aggiunge tensione induttiva durante un transitorio rapido e può aumentare la tensione che si presenta sull'apparecchiatura protetta.[3][5][14]
L'SPD di alimentazione, l'SPD di segnale, la barra PE dell'armadio, il trattamento della schermatura dei cavi e il collegamento strutturale dovrebbero formare un unico progetto coordinato. La disposizione esatta dipende dal sistema di messa a terra, dal sistema di protezione contro i fulmini, dal concetto EMC, dai requisiti per aree pericolose ove applicabili e dalle regole locali del progetto.
Importanti confini ingegneristici
- Non pubblicare un valore universale di resistenza di terra per ogni impianto idrico.
- Non utilizzare un SPD per compensare un conduttore di protezione mancante o difettoso.
- Mantenere il cablaggio protetto e non protetto separato dopo l'SPD, ove possibile.
- Non far passare il collegamento di terra dell'SPD attraverso anelli non necessari.
- Seguire i requisiti dello strumento e del progetto per la terminazione della schermatura dei cavi.
- Collegare armadi, strutture metalliche e servizi in ingresso secondo il progetto di installazione approvato.
Significato di approvvigionamento: Un fornitore può confermare un modello di SPD, ma il costruttore del quadro o il progettista deve approvare il percorso del conduttore, il collegamento PE, la strategia di schermatura e lo schema di collegamento equipotenziale.
Pianificare il monitoraggio dello stato, l'ispezione e la sostituzione
Molti impianti idrici e di trattamento delle acque contengono apparecchiature incustodite o remote. Un SPD guasto può passare inosservato a meno che il progetto non includa un metodo pratico di ispezione e allarme.
Utilizzare un'indicazione di stato visibile dove il personale di manutenzione può ispezionare l'armadio. È possibile collegare un contatto remoto a potenziale zero a un PLC, sistema SCADA, BMS o circuito di allarme quando è richiesto il monitoraggio remoto. Il contatto segnala un cambiamento di stato dell'SPD; non verifica ogni fusibile, conduttore, collegamento PE o punto di protezione non monitorato.
Registrare il modello di SPD, il circuito protetto, la data di installazione, la protezione di backup, il riferimento del modulo di ricambio e la logica del contatto remoto nei documenti di manutenzione. Le decisioni di ispezione e sostituzione devono seguire il piano di manutenzione del progetto e le istruzioni specifiche del modello.[11]
Per la selezione del terminale di monitoraggio, vedere la Guida agli SPD con segnale remoto LEEYEE.
Come costruire una distinta base completa degli SPD per un impianto di trattamento delle acque
Un utile elenco dei materiali elenca i punti di protezione e le interfacce, non solo le quantità di prodotto. Il team di progetto dovrebbe prima confermare cosa entra in ogni armadio, quali apparecchiature sono collegate e quali parametri elettrici devono rimanere inalterati.
Flusso di lavoro del progetto in sette fasi
- Raccogliere i disegni. Utilizzare lo schema unifilare, gli schemi di controllo, l'elenco I/O, il disegno di rete e l'elenco cavi.
- Contrassegnare ogni conduttore esterno. Includere alimentazione AC, alimentazione DC, percorsi analogici, digitali, seriali, Ethernet, antenna, schermatura e PE.
- Classificare ogni interfaccia. Separare i circuiti di alimentazione AC, DC, segnali analogici, segnali digitali, comunicazione seriale, Ethernet e RF.
- Registrare i parametri operativi. Confermare tensione, corrente, cavi, velocità dati, messa a terra, condizioni di guasto, percorso del cavo e apparecchiature collegate.
- Definire il confine di protezione. Decidere dove il cavo esposto entra in una zona protetta e se anche l'estremità dell'apparecchiatura remota necessita di valutazione.
- Coordinare i dettagli di installazione. Controllare gli SPD a monte e a valle, la protezione di backup, il percorso PE, la schermatura, lo spazio nel quadro, la temperatura e l'indicazione remota.
- Approvare i documenti e gli articoli di ricambio. Abbinare ogni modello alla sua scheda tecnica, schema di cablaggio, ambito del certificato ove richiesto, modulo sostituibile e registro di manutenzione.
La colonna "informazioni richieste" deve essere compilata affinché una categoria di SPD possa essere considerata un modello approvato.
| Punto di protezione | Interfaccia | Informazioni richieste | Categoria SPD da valutare |
|---|---|---|---|
| Ingresso utenza o generatore | AC trifase | Tensione, messa a terra, LPS, percorso di alimentazione, livello di guasto e normative locali | SPD AC Tipo 1, Tipo 1+2 o Tipo 2 |
| Quadro di distribuzione di processo | Alimentazione CA | SPD a monte, percorso cavi, tensione, Uc, Up, modalità e protezione di backup | SPD AC a valle coordinato |
| Quadro pompa o VFD | Ingresso AC e alimentazione ausiliaria | Tensione di ingresso dell'azionamento, esposizione dell'alimentatore, messa a terra, SPD a monte e livello di guasto | SPD AC di ingresso quadro |
| Alimentazione PLC, RTU o I/O remoto | AC or 24 V DC | Tensione massima, corrente, polarità, tipo di sorgente e condizioni di guasto | SPD di alimentazione AC o DC abbinato |
| Ingresso analogico | 4–20 mA, HART o 0–10 V | Disegno del loop, tensione, corrente, resistenza, dispersione e requisiti di segnale | SPD per segnale analogico |
| Ingresso o uscita digitale | DI, DO, impulso o contatto | Tensione, corrente, polarità, tipo di commutazione, frequenza e conduttore comune | SPD per segnale digitale o linea di controllo |
| Rete seriale | RS485 o Modbus RTU | Numero di fili, riferimento, tensione, schermatura, velocità dati, topologia e percorso | SPD di segnale compatibile RS485 |
| Rete di impianto o telemetria | Ethernet, PoE, coassiale o rame telefonico | Categoria di interfaccia, modalità PoE, connettore, larghezza di banda, schermatura ed esposizione | SPD per dati specifici dell'interfaccia o RF |
Un elenco completo per l'impianto contiene solitamente diverse categorie di SPD, poiché la struttura include molteplici interfacce elettricamente differenti.
Cosa può fornire LEEYEE per la verifica del progetto
La documentazione del prodotto deve essere esaminata a livello di singolo modello. Un catalogo generale, una pagina di fabbrica o un certificato non devono essere considerati approvazione per ogni tensione, circuito o mercato.
Ambito dell'SPD per alimentazione e segnale
LEEYEE pubblica collezioni separate di dispositivi di protezione da sovratensioni (SPD) per AC, DC e segnali. La famiglia di prodotti finale dovrebbe essere scelta solo dopo aver confermato il tipo di circuito e lo standard del progetto.[15]
Opzione per segnale di controllo e RS485
La documentazione pubblicata per LY10 identifica un'opzione su guida DIN per applicazioni di comunicazione, telemetria e segnali di controllo remoto. I parametri di tensione, corrente, trasmissione e terminali richiedono comunque una verifica a livello di modello.[16]
Indicazione remota dello stato
Alcune configurazioni selezionate di SPD di potenza possono includere terminali a contatto pulito NO, NC e COM per il monitoraggio dello stato via PLC o SCADA. L'indicazione remota è diversa dalla protezione da sovratensioni delle linee di segnale.[17]
Documenti di test e approvazione
Per un ordine di progetto, richiedere la scheda tecnica del modello, lo schema dei terminali, l'ambito del test o del certificato ove applicabile, le istruzioni per la protezione di backup, il disegno dell'etichetta e il verbale di approvazione del campione. Non approvare basandosi solo sull'immagine presente sul sito web.
- Corrispondere l'esatto numero di modello alla scheda tecnica fornita.
- Verificare che il certificato o il rapporto coprano la tensione e la configurazione proposte.
- Confermare l'assegnazione dei terminali prima della produzione del quadro.
- Approvare le prestazioni del segnale con lo strumento o l'interfaccia di comunicazione collegati.
- Utilizzare un campione o una revisione tecnica quando la compatibilità del progetto rimane incerta.
CNSPD è la piattaforma di LEEYEE focalizzata sulla protezione dalle sovratensioni per gli acquirenti tecnici globali. LEEYEE rimane il marchio del prodotto e del fornitore.
Errori comuni nel design e nell'approvvigionamento
- Installare un SPD CA sul quadro principale presumendo che tutte le porte di segnale del PLC siano protette.
- Utilizzare lo stesso dispositivo per alimentazione CA, alimentazione 24 V CC e segnali 4–20 mA.
- Scegliere un SPD CA solo in base alla Imax, ignorando Uc, Up, i modi di protezione e le condizioni di cortocircuito.
- Proteggere l'estremità della sala di controllo senza valutare uno strumento remoto esposto o una RTU.
- Installare un SPD di segnale lontano dall'ingresso del cavo, lasciando un lungo tratto non protetto all'interno del quadro.
- Selezione di un dispositivo VFD lato uscita senza consultare la documentazione del convertitore e del motore.
- Chiamare ogni linea seriale “RS485” senza confermare conduttori, riferimento, schermatura e velocità dati.
- Ignorare i cavi Ethernet, di telemetria o di antenna perché l'alimentatore ha già un SPD.
- Utilizzare collegamenti SPD lunghi, in loop o scarsamente collegati a terra.
- Ordinare i prodotti prima che i disegni di progetto, i percorsi dei cavi e i dati delle apparecchiature collegate siano stati esaminati.
Informazioni da inviare prima di richiedere un elenco di SPD
Sistema di alimentazione
- Schema unifilare
- Tensione nominale e massima
- Configurazione di frequenza e fase
- Sistema di messa a terra TN, TT, IT o altro
- Corrente di cortocircuito disponibile
- Sistema di protezione esterno contro i fulmini
- SPD a monte esistenti
Apparecchiature di controllo
- Valori nominali di pompa e VFD
- Tensione di alimentazione PLC, RTU e I/O remoti
- Schemi di controllo
- Posizione di installazione del pannello
- Spazio su guida DIN e ambiente
- Requisito del contatto per stato remoto
Strumenti da campo
- Schede tecniche di sensori e trasmettitori
- Disposizione a due, tre o quattro fili
- 4–20 mA, HART, 0–10 V, impulso o interfaccia digitale
- Tensione e corrente di loop
- Limiti di resistenza, dispersione o larghezza di banda
- Lunghezza del cavo ed esposizione all'aperto
Comunicazione e ordinazione
- Cablaggio RS485 o Modbus
- Velocità dati e topologia di rete
- Dettagli Ethernet, PoE, cavo coassiale o antenna
- Percorsi dei cavi tra edifici
- Standard richiesti e ambito della certificazione
- Quantità, etichetta OEM ed esigenze di documentazione
Richiedere una revisione della configurazione degli SPD a livello di progetto
LEEYEE può esaminare i punti di protezione mostrati nel progetto di un impianto di trattamento acque, trattamento acque reflue o stazione di pompaggio e aiutare a convertire l'architettura di sistema in una lista di conferma del modello.
Invia lo schema unifilare, la tensione di controllo, le informazioni sul loop, le interfacce di comunicazione, i percorsi dei cavi e gli standard richiesti. La configurazione finale deve essere approvata in base all'installazione reale e alla documentazione delle apparecchiature collegate.
Domande frequenti sulla protezione contro le sovratensioni negli impianti di trattamento delle acque
È sufficiente un solo SPD nel quadro elettrico principale?
Di solito no, quando le apparecchiature a valle sono collegate a cavi di alimentazione, sensori o comunicazione esposti. L'SPD nel quadro principale protegge il confine dell'alimentazione CA. I quadri pompe, i circuiti a 24 V CC, i loop analogici, le linee RS485, Ethernet e le stazioni remote devono essere valutati separatamente.
Ogni impianto di trattamento acque richiede un SPD di Tipo 1?
No. Il requisito di Tipo 1 dipende dal concetto di protezione dai fulmini, dalla disposizione dell'alimentazione, dal possibile ingresso di correnti di fulmine, dalla valutazione del rischio e dalle norme nazionali o di progetto applicabili. Alcune installazioni utilizzano il Tipo 2 all'origine quando non è richiesto il Tipo 1 o se questo è già fornito a monte.
La protezione dalle sovratensioni elettriche è uguale alla protezione dal colpo d'ariete?
No. Gli SPD elettrici proteggono i circuiti elettrici ed elettronici contro le sovratensioni transitorie. Il colpo d'ariete è un evento di pressione idraulica e richiede un'analisi idraulica, misure di controllo delle valvole, vasi di espansione o altre soluzioni ingegneristiche per sistemi idraulici.
Dove dovrebbe essere installato un SPD per un trasmettitore esterno 4–20 mA?
Inizia valutando la protezione all'ingresso del cavo nel quadro di controllo o nel quadro di smistamento. Valuta anche l'estremità del trasmettitore quando lo strumento è esposto, remoto o collegato tramite un cavo lungo o tra diversi edifici. Verifica il budget completo di tensione e resistenza del loop prima di selezionare un modello.
Lo stesso SPD può proteggere l'alimentazione a 24 V CC e un segnale 4–20 mA?
Non darlo per scontato. I circuiti possono avere requisiti diversi in termini di corrente, resistenza, dispersione, capacità e modalità di protezione. Un dispositivo combinato è adatto solo quando le sue caratteristiche elettriche documentate corrispondono al circuito completo.
Una linea RS485 dovrebbe essere protetta su entrambe le estremità?
Entrambi i confini delle apparecchiature dovrebbero essere valutati per un percorso lungo, esterno o tra diversi edifici. La disposizione finale dipende dal percorso dei cavi, dal collegamento equipotenziale, dalla schermatura, dalla resistenza dell'interfaccia e dal concetto di zona di protezione.
Il protocollo Modbus richiede uno scaricatore di sovratensioni speciale per Modbus?
Seleziona l'SPD per l'interfaccia elettrica fisica. Modbus RTU utilizza comunemente RS485, quindi il dispositivo deve corrispondere alla tensione RS485, alla disposizione dei conduttori, al riferimento, alla schermatura, alla velocità di trasmissione e alla topologia. Modbus TCP utilizza Ethernet e richiede una soluzione compatibile con Ethernet.
Un cavo per sensori interrato necessita comunque di una valutazione del rischio di sovratensione?
Sì. L'interramento può ridurre parte dell'esposizione, ma non previene le tensioni indotte, i transitori provenienti da apparecchiature remote o le differenze di potenziale tra aree collegate. Esaminare il percorso, la lunghezza, il collegamento equipotenziale e le apparecchiature a entrambe le estremità.
L'SPD di Tipo 1 o Tipo 2 IEC può essere considerato uguale all'SPD di Tipo 1 o Tipo 2 UL?
No. Le classificazioni IEC e UL si basano su standard e sistemi di approvazione differenti. Verifica lo standard del mercato di destinazione, la certificazione esatta del prodotto, le caratteristiche elettriche e la posizione di installazione consentita.
Dove viene solitamente valutato un SPD in un quadro pompe con VFD?
Il lato dell'alimentazione in ingresso è solitamente il primo punto da valutare. Le linee esterne di controllo, sensori e comunicazione richiedono la propria revisione specifica per l'interfaccia. Qualsiasi dispositivo sul lato uscita deve essere approvato in base alla documentazione del drive e del motore.
Un contatto di segnalazione remoto può sostituire l'ispezione regolare dell'SPD?
No. Può segnalare lo stato di un SPD monitorato, ma non conferma l'integrità di ogni fusibile, conduttore, collegamento PE, schermatura del cavo o punto di protezione non monitorato. Utilizza l'indicazione remota come parte di un piano di manutenzione documentato.
Quali informazioni sono necessarie per preparare una distinta base (BOM) completa per SPD?
Fornisci lo schema unifilare, il sistema di messa a terra, le tensioni, la corrente di cortocircuito, la protezione a monte, i disegni di controllo, i loop di strumentazione, le interfacce di comunicazione, i percorsi dei cavi, le condizioni ambientali, gli standard richiesti, le quantità e le esigenze di documentazione OEM.
Guide tecniche correlate
Riferimenti
- Commissione Elettrotecnica Internazionale. IEC 62305-2:2024, Protezione contro i fulmini — Parte 2: Gestione del rischio.
- Commissione Elettrotecnica Internazionale. IEC 62305-3:2024, Protezione contro i fulmini — Parte 3: Danni materiali alle strutture e pericolo per le persone.
- Commissione Elettrotecnica Internazionale. IEC 62305-4:2024, Protezione contro i fulmini — Parte 4: Sistemi elettrici ed elettronici all'interno di strutture.
- Commissione Elettrotecnica Internazionale. IEC 60364-4-44:2024, Impianti elettrici a bassa tensione — Protezione contro i disturbi di tensione e i disturbi elettromagnetici.
- Commissione Elettrotecnica Internazionale. IEC 60364-5-53:2019+A1:2020+A2:2024, Scelta ed installazione dei componenti elettrici — Dispositivi di protezione, isolamento, sezionamento, comando e controllo.
- Commissione Elettrotecnica Internazionale. IEC 61643-01:2024, Dispositivi di protezione contro le sovratensioni a bassa tensione — Parte 01: Requisiti generali e metodi di prova.
- Commissione Elettrotecnica Internazionale. IEC 61643-11:2025, Dispositivi di protezione contro le sovratensioni collegati a sistemi di potenza a bassa tensione in CA — Requisiti e metodi di prova.
- Commissione Elettrotecnica Internazionale. IEC 61643-12:2020, Dispositivi di protezione contro le sovratensioni collegati a sistemi di potenza a bassa tensione — Principi di selezione e applicazione.
- Commissione Elettrotecnica Internazionale. IEC 61643-41:2025, Dispositivi di protezione contro le sovratensioni collegati a sistemi di potenza a bassa tensione in CC — Requisiti e metodi di prova.
- Commissione Elettrotecnica Internazionale. IEC 61643-21:2025, Dispositivi di protezione contro le sovratensioni collegati a reti di telecomunicazione e segnalazione — Requisiti e metodi di prova.
- Commissione Elettrotecnica Internazionale. IEC 61643-22:2015, Dispositivi di protezione contro le sovratensioni collegati a reti di telecomunicazione e segnalazione — Principi di selezione e applicazione.
- UL Solutions. Servizi di collaudo e certificazione per dispositivi di protezione contro le sovratensioni.
- UL Solutions Product iQ. Esempio di certificazione SPD UL 1449 che mostra i campi Tipo di SPD, VPR, MCOV, In e SCCR.
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- LEEYEE. Collezioni di prodotti per la protezione dalle sovratensioni: SPD per AC, DC e segnali.
- LEEYEE. LY10 RS485 Dispositivo di protezione contro le sovratensioni per segnali dati su guida DIN.
- LEEYEE. Dispositivo di protezione da sovratensioni con contatto di segnale remoto.
Gli standard, le adozioni nazionali, i registri di certificazione e le specifiche di progetto possono essere soggetti a revisione. Conferma l'edizione applicabile, i requisiti locali, l'ambito esatto del modello e le istruzioni di installazione del produttore prima della progettazione finale, dell'approvvigionamento o dell'approvazione.
LEEYEE è un fornitore specializzato in protezione contro le sovratensioni e protezione a bassa tensione. CNSPD è la piattaforma di LEEYEE dedicata alla protezione contro le sovratensioni per gli acquirenti tecnici globali.
