Guasti tipici degli inverter
Quelli presentati sotto sono problemi tipici che possono presentarsi negli inverter e che possono essere risolti senza ricorrere all’intervento del produttore.
Problema di guasto per AFCI
Che cos’è l’AFCI? È la protezione che gli inverter hanno contro i guasti da arco elettrico. Brevemente l’arco elettrico è una scarica elettrica in aria che mette in gioco una potenza elevatissima in tempi molto brevi, con temperature d’arco che possono superare i 10 000 °C.
In condizioni normali, in assenza di cause ionizzanti, l’aria può essere praticamente considerata come un isolante. Una differenza di potenziale applicata tra due punti di un circuito (elettrodi) isolati in aria non determina quindi normalmente il passaggio di alcuna corrente.
Se però si aumenta la tensione, il campo elettrico può diventare abbastanza intenso da far acquistare ai pochi ioni già presenti l’energia sufficiente a
favorire la ionizzazione per urto di altre particelle. Si stabilisce una corrente con conseguente riscaldamento della zona circostante che provoca un’ulteriore ionizzazione dell’aria. Si forma quindi un canale gassoso fortemente ionizzato, che si comporta come un conduttore, in grado di sostenere un vero e proprio arco elettrico.
Per essere conforme al test UL1699-B, la protezione AFCI dell’inverter deve arrestare l’inverter quando la differenza di tensione tra il positivo e il negativo della stringa è superiore a 80V.
In un impianto fotovoltaico si verificano situazione dove la differenza di tensione supera gli 80 V senza però causare un arco elettrico. L’inverter segnalerà quindi un codice errore AFCI ma non sarà presente alcun arco elettrico.
- I cablaggi positivi e negativi di ogni stringa nello stesso MPPT non misurano allo stesso modo.
- L’orientamento di tutti i moduli di ogni MPPT è diverso.
- Uno o più moduli dello stesso MPPT ma stringhe diverse hanno delle ombre
Queste tre casistiche riportate sopra possono essere risolte a livello di progettazione dell’impianto: modificando la lunghezza delle stringhe, l’orientamento dei moduli, applicando ottimizzatori.
Problema di isolamento dei cavi
I problemi di isolamento si verificano soprattutto con il passare del tempo, perché i cavi possono danneggiarsi ed entrare in contatto con elementi in metallo dell’installazione, dando luogo a guasti di isolamento e guasti di messa a terra. Gli inverter hanno generalmente diversi codici di errore per rilevare questi problemi, sia in CA che in CC, sebbene il test di rilevamento va effettuato sulla CC. Quando si eseguono i test di isolamento sui cavi, occorre tenere presente che:
- Le misure devono essere effettuate con i circuiti da misurare privi di tensione con uno strumento chiamato megaohmmetro
- Creare la tensione in base al sistema (alternata o continua con i volt corretti) in cui deve essere effettuato il test tramite il “Megger” (dal nome del produttore)
- I cavi in corrente continua devono essere analizzati con “Megger” che funziono anche in corrente continua.
Problemi di armoniche
Le armoniche sono correnti elettriche o tensioni elettriche sinusoidali che hanno una frequenza pari a un multiplo intero della frequenza del sistema di distribuzione ( 50Hz in Italia ), denominata frequenza fondamentale. La loro presenza può produrre malfunzionamenti e rotture sui dispositivi elettrici connessi all’impianto
Esiste un’apparecchiatura in grado di misurare il rapporto di distorsione armonica (THD) di un impianto elettrico, chiamata analizzatore di rete. L’ideale sarebbe effettuare una misurazione delle armoniche sulla rete del cliente prima di procedere all’installazione dell’inverter. Secondo le certificazioni europee, gli inverter non possono generare più del 3% di distorsione armonica in reti elettriche prive di armoniche. Sebbene gli inverter non possano generare armoniche tali da causare il malfunzionamento di un impianto elettrico è invece molto comune che gli inverter causino problemi in impianti con armoniche già presenti. Questo accade perché gli inverter hanno al loro interno una serie di condensatori che possono amplificare le armoniche presenti nella rete dell’utente. Esistono utenze che causano armoniche, ma non in modo continuativo. Ad esempio, le saldatrici ad arco elettrico.
Le armoniche causano spesso i seguenti problemi:
- L’inverter si arresta per motivi di sicurezza perché funziona con valori di tensione al di fuori del suo intervallo nominale.
- Scattano i differenziali associati agli inverter.
- L’inverter provoca un aumento delle armoniche dell’impianto e queste causano il malfunzionamento delle apparecchiature elettroniche.
Tutto ciò dipende dal grado delle armoniche presenti nell’impianto (3°, 5°, ecc.).
Soluzione:
- È necessario eseguire uno studio delle armoniche con un analizzatore di rete e spegnere gli inverter. Se gli spegnimenti sono intempestivi, l’analisi deve essere effettuata nelle stesse ore in cui si verificano gli spegnimenti.
- Una volta individuati i carichi che producono queste armoniche, è possibile installare dei filtri armonici per ridurle.
- Se le armoniche sono molto elevate, è necessario installare un trasformatore di potenza con lo stesso rapporto di trasformazione per avere una separazione elettrica tra gli impianti.
CONCLUSIONI:
- Non aprire direttamente un codice di errore senza aver eseguito i test associati al codice.
- Non aprire mai il coperchio anteriore dell’inverter, a meno che la procedura non sia specificata nel manuale d’uso.
- Non smontare mai l’inverter in presenza di un codice di errore senza il consenso del produttore.
- Gli inverter agiscono come elementi elettricamente compensati, ossia non generano squilibri tra le fasi.
- In generale, se un inverter si ferma e non dà codici di errore, il problema non è l’inverter.
- Le armoniche sono sempre uno dei problemi maggiori per gli inverter. La presenza di armoniche negli impianti elettrici deve essere analizzata attentamente prima di installare gli inverter.