SPD: quando servono davvero gli scaricatori di sovratensione
Sono i moduli che quasi nessuno metteva dieci anni fa e che oggi si trovano in quasi tutti i quadri nuovi. Vediamo quando la norma li richiede davvero e come si scelgono senza andare a naso.
Una sovratensione transitoria è un impulso di tensione che dura microsecondi ma può raggiungere migliaia di volt. Nasce da una scarica atmosferica — anche a chilometri di distanza — o da una manovra sulla rete. Non fa scattare nulla e non lascia tracce: fulmina l'elettronica e basta.
Quando la norma richiede la protezione
Il riferimento è la sezione 443 della CEI 64-8 (protezione contro le sovratensioni transitorie) insieme alla sezione 534 (scelta e installazione degli SPD). La protezione è richiesta quando le conseguenze della sovratensione riguardano:
- la vita umana (per esempio apparecchiature medicali, impianti di sicurezza, ascensori);
- i servizi pubblici e il patrimonio culturale (centrali, musei, beni insostituibili);
- le attività commerciali e industriali, dove un fermo produce danni economici rilevanti;
- i luoghi con grande concentrazione di persone (scuole, teatri, grandi uffici).
Negli altri casi — tipicamente le abitazioni singole — la norma consente di decidere con un calcolo del rischio basato sul parametro CRL, che tiene conto della densità di fulminazione al suolo della zona e della lunghezza e tipo delle linee entranti (aeree o interrate). Se il valore calcolato risulta inferiore a 1000, la protezione va prevista.
In pratica. Nella maggior parte del territorio italiano, una villetta con linea aerea o con una lunga linea interrata privata ricade nella condizione che richiede protezione. Il costo di un SPD di tipo 2 in un quadro nuovo è marginale rispetto al valore dell'elettronica di una casa moderna, e sempre più capitolati lo prevedono a prescindere.
I tre tipi di SPD
| Tipo | Onda di prova | Parametro | Dove si installa | Contro cosa |
|---|---|---|---|---|
| Tipo 1 | 10/350 µs | Iimp (kA) | All'origine, nel quadro di consegna | Fulminazione diretta sull'edificio o sulla linea |
| Tipo 2 | 8/20 µs | In e Imax (kA) | Quadro generale o di zona | Effetti indiretti, sovratensioni di manovra |
| Tipo 3 | combinata 1,2/50 – 8/20 | Uoc (kV) | Vicino all'apparecchio (< 10 m) | Protezione fine dell'elettronica |
Un SPD di tipo 1 serve quando l'edificio è dotato di impianto di protezione contro i fulmini (LPS) o quando la linea entrante è esposta a fulminazione diretta. Negli altri casi si parte dal tipo 2. Esistono anche SPD combinati tipo 1+2, molto usati nei quadri di arrivo delle utenze con LPS.
I parametri da leggere sulla targa
| Sigla | Significato | Criterio di scelta |
|---|---|---|
| Uc | Massima tensione di esercizio permanente | ≥ 1,1 × Uo, quindi ≥ 253 V nei sistemi 230/400 V; nei sistemi TT si usano tipicamente SPD con Uc 275 V o superiore |
| Up | Livello di protezione: la tensione residua che l'SPD lascia passare | Deve essere inferiore alla tenuta a impulso dell'apparecchio protetto (categoria II: 2,5 kV; categoria I: 1,5 kV) |
| Iimp | Corrente impulsiva 10/350 (solo tipo 1) | 12,5 kA per polo è il valore tipico per LPS di classe III/IV |
| In | Corrente nominale di scarica 8/20 | Tipicamente 20 kA per polo negli SPD di tipo 2 residenziali |
| Imax | Corrente massima di scarica 8/20 | Da 40 a 70 kA per polo |
Le regole di installazione che fanno la differenza
1. La regola dei 50 cm
La lunghezza totale dei conduttori di collegamento dell'SPD (dal punto di derivazione all'SPD, e dall'SPD alla barra di terra) non deve superare 50 cm. Ogni metro di cavo aggiunge circa 1 kV di caduta induttiva durante l'impulso: un collegamento da 1,5 m può raddoppiare l'Up effettivo e rendere l'SPD praticamente inutile.
2. Sezione dei collegamenti
- SPD di tipo 1: almeno 16 mm² in rame verso la barra di terra;
- SPD di tipo 2: almeno 6 mm² in rame;
- conduttore di terra dell'SPD collegato direttamente al collettore principale di terra, con il percorso più corto possibile.
3. Il dispositivo di back-up
Gli SPD a fine vita possono guastarsi in cortocircuito. Serve quindi una protezione di back-up (fusibile gG o magnetotermico) del valore massimo dichiarato dal costruttore, a meno che la protezione generale del quadro non sia già di valore inferiore a quel limite. Molti SPD moderni integrano un sezionatore termico interno con segnalazione a finestrella: quando la finestrella diventa rossa, la cartuccia va sostituita.
4. Il coordinamento fra SPD
Se metti un tipo 1 all'origine e un tipo 2 nel quadro di zona, servono almeno 10 metri di cavo fra i due (oppure un induttore di disaccoppiamento) perché lavorino in sequenza e non si contendano l'impulso. È il concetto di coordinamento energetico introdotto dall'art. 534.
5. Il differenziale a monte o a valle?
Un SPD installato a valle di un differenziale scarica verso terra durante l'impulso e lo fa scattare. Le due strade sono: installare l'SPD a monte del differenziale (configurazione preferibile nei sistemi TT, con SPD in configurazione 3+1 fra fasi e neutro, e un unico SPD fra neutro e PE), oppure usare differenziali con elevata immunità agli impulsi.
Configurazioni tipiche
Vita utile e verifica
Gli SPD a varistore si consumano a ogni scarica. La finestrella di segnalazione va controllata durante le verifiche periodiche dell'impianto: un SPD in fine vita, senza segnalazione remota, è un componente che tutti danno per funzionante e che non protegge più nulla. Nei quadri importanti conviene prevedere SPD con contatto ausiliario di segnalazione riportato in un sistema di supervisione.
Domande frequenti
Gli SPD sono obbligatori in casa?
Non sempre. La CEI 64-8 sezione 443 richiede la protezione quando le conseguenze della sovratensione riguardano la vita umana, i servizi pubblici, il patrimonio culturale, le attività commerciali e industriali o luoghi con grande affollamento. Per le abitazioni si applica il criterio del rischio calcolato (CRL): se il valore calcolato è inferiore a 1000 la protezione è richiesta.
Che differenza c'è fra SPD tipo 1, 2 e 3?
Il tipo 1 scarica la corrente da fulminazione diretta (provato con onda 10/350 µs) e si mette all'origine quando l'edificio ha un LPS o è esposto a fulminazione diretta. Il tipo 2 protegge dagli effetti indiretti (onda 8/20 µs) e sta nel quadro generale. Il tipo 3 è la protezione fine, vicino all'apparecchio sensibile.
A che distanza dall'apparecchio deve stare l'SPD?
La regola pratica è che oltre 10 metri di cavo fra SPD e apparecchio da proteggere il livello di protezione Up si degrada e serve un secondo SPD più vicino. È il motivo per cui negli impianti estesi si usano SPD di tipo 2 nel quadro generale e di tipo 3 nei quadri di zona.
Serve un interruttore dedicato per l'SPD?
Sì, salvo che il costruttore non dichiari il coordinamento con la protezione generale. Il dispositivo di back-up (fusibile gG o magnetotermico) protegge la linea in caso di guasto interno dell'SPD a fine vita, e il suo valore massimo è indicato sul dispositivo o nel manuale.
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