Un impianto solare sul tetto di un edificio presenta per i vigili del fuoco un pericolo diverso da un sistema montato a terra: i conduttori elettrici si trovano su una struttura a cui i vigili del fuoco devono accedere, tagliare e ventilare in condizioni di emergenza. La sezione 690.12 del NEC 2020, il requisito di arresto rapido, risolve questo problema imponendo che tutti i conduttori sotto tensione all'interno del confine dell'array siano diseccitati entro 30 secondi dall'inizio dello spegnimento. Per qualsiasi progetto commerciale su tetto consentito dalla NEC 2020 o successiva, la conformità non è facoltativa.
Gli indirizzi di arresto rapido del pericolo
Un sistema inverter di stringa standard, quando il sezionatore CA viene aperto, interrompe la conversione dell'energia, ma le stringhe CC tra i moduli e l'inverter rimangono attive finché la luce solare cade sull'array. Una stringa da 20 moduli a 40 V per modulo produce 800 V CC anche con l'inverter completamente offline. I vigili del fuoco che praticano un foro nel tetto per ventilare un incendio incontreranno conduttori sotto tensione che il sistema elettrico CA dell'edificio non può controllare.
Lo spegnimento rapido elimina questo rischio garantendo che entro 30 secondi dall'inizio dello spegnimento (tramite un interruttore dedicato all'ingresso di servizio), tutti i conduttori entro 1 piede dal confine dell'array vengano ridotti a 30 V o meno. Al di sotto di 30 V CC, il rischio di scosse e archi elettrici per il personale non protetto scende al di sotto dei livelli di pericolo di vita.
Cosa richiede NEC 2020 Sezione 690.12
La NEC 2020 (adottata progressivamente dagli stati americani dal 2020 in poi) ha rafforzato i requisiti di arresto rapido introdotti nella NEC 2017:
- Ambito: tutti i sistemi fotovoltaici su o negli edifici: tetto, facciata, BIPV. Sono esenti gli impianti a terra su terreno aperto.
- Limite di tensione: tutti i conduttori all'interno del perimetro dell'array devono essere a 30 V o meno entro 30 secondi dall'inizio dello spegnimento rapido.
- Confine dell'array: un perimetro di 1 piede attorno all'array. Tutti i conduttori all'interno di questo limite, comprese le scatole di giunzione dei moduli, gli ottimizzatori CC e il cablaggio tra moduli, devono soddisfare il limite di 30 V.
- Iniziazione: all'ingresso del servizio di pubblica utilità deve essere posizionato un interruttore di spegnimento rapido, chiaramente etichettato e accessibile ai vigili del fuoco senza entrare nell'edificio.
- Indicazione: un'indicazione visiva (in genere una luce o un segnale) deve confermare che è stato avviato lo spegnimento rapido e che l'array è in stato di spegnimento.
Architetture di sistema conformi
| Architettura | Conforme al NEC 2020? | Come si ottiene lo spegnimento | Impatto sui costi |
|---|---|---|---|
| Elettronica di potenza a livello di modulo (microinverter) | Sì, intrinsecamente conforme | Il microinverter di ciascun modulo interrompe la conversione quando l'alimentazione CA viene rimossa all'avvio dello spegnimento | Alto: i microinverter costano di più per watt rispetto agli inverter di stringa |
| Ottimizzatori di potenza DC con inverter di stringa | Sì, se gli ottimizzatori supportano l'arresto MLPE | Gli ottimizzatori passano automaticamente allo stato "sicuro" a bassa tensione quando viene persa la comunicazione dall'inverter | Moderato: costo dell'ottimizzatore aggiunto al sistema di inverter di stringa |
| Inverter di stringa con dispositivo di arresto rapido a livello di stringa (SRSD) | Sì, se SRSD soddisfa 690.12 | Il modulo SRSD dedicato taglia la stringa CC al confine dell'array al segnale di spegnimento | Inferiore a MLPE: un SRSD per stringa anziché per modulo |
| Inverter di stringa, nessun dispositivo aggiuntivo | No, non è conforme a NEC 2020 | Le stringhe CC rimangono attive a piena tensione; solo il lato CA è isolato | N/A: non conforme |
| Inverter ibrido con trasmettitore a spegnimento rapido integrato | Sì, se l'inverter è certificato UL 1741 SA con spegnimento rapido | L'inverter arresta l'MPPT e invia il segnale di spegnimento ai dispositivi lato array | Simile a stringa + SRSD |
Dispositivi di arresto rapido a livello di stringa (SRSD): il percorso commerciale ottimizzato in termini di costi
Per i sistemi commerciali con molte stringhe e con una preferenza per gli inverter di stringa, gli ottimizzatori a livello di modulo su ciascun modulo sono costosi e aggiungono complessità all'installazione. Dispositivi di arresto rapido a livello di stringa — uno per stringa, installato a bordo array — rappresentano l'alternativa economicamente vantaggiosa. Funzionano mantenendo un segnale di “abilitazione” alimentato dall'inverter; quando l'interruttore di arresto rapido apre il circuito CA, il segnale di abilitazione viene perso e il contatto di sicurezza dell'SRSD apre la stringa CC in pochi millisecondi.
Gli SRSD sono significativamente più economici dell'MLPE per modulo: un tipico SRSD gestisce una stringa (10–25 moduli) per $ 80–$ 150 installati, contro $ 80–$ 150 per modulo per gli ottimizzatori. Su un sistema da 500 kWp con 250 moduli (assumendo moduli da 2 kW e 25 per stringa = 10 stringhe per inverter), la differenza di costo può superare i 30.000 dollari installati.
Requisiti di etichettatura e segnaletica
NEC 2020 richiede un'etichettatura specifica in più punti:
- Interruttore di spegnimento rapido: Etichetta "SOLAR PV SYSTEM RAPID SHUTDOWN SWITCH", fondo ROSSO, lettere minimo 3/8".
- All'array: un cartello indicante la possibilità di arresto rapido del sistema, posizionato in modo da essere visibile dal punto di accesso al tetto.
- Schema del sistema: uno schema unifilare dell'impianto fotovoltaico deve essere affisso permanentemente nella posizione dell'interruttore di spegnimento rapido.
- Dispositivo di indicazione: una luce visibile o un segnale indicante lo stato di "SISTEMA IN SPEGNIMENTO RAPIDO" quando è stato avviato lo spegnimento.
Chiusura rapida nelle giurisdizioni non NEC
Al di fuori degli Stati Uniti, i requisiti di arresto rapido variano. Lo standard europeo IEC 60364-7-712 richiede un sezionatore CA accessibile nel punto di connessione alla rete ma non impone (a partire dalle edizioni attuali) la riduzione della tensione all'interno del confine dell'array a 30 V. Tuttavia, diversi paesi europei hanno introdotto emendamenti nazionali che richiedono dispositivi di sicurezza a livello di modulo o di stringa per i nuovi sistemi commerciali su tetto. Lo standard tedesco VDE-AR-E 2100-712, ad esempio, include requisiti per la "bassa tensione sicura" sull'array in condizioni di emergenza.
Per i progetti in Medio Oriente e Asia centrale destinati ai mercati di esportazione o che utilizzano codici di riferimento statunitensi, confermare i requisiti di chiusura rapida con l'autorità locale competente (AHJ). Contattaci per discutere le specifiche delle apparecchiature per qualsiasi giurisdizione: i nostri inverter Sungrow sono certificati secondo gli standard IEC, CE e UL e sono compatibili con i principali sistemi MLPE e SRSD per progetti conformi a NEC.
Impatto sulla progettazione del sistema
La conformità allo spegnimento rapido dovrebbe essere presa in considerazione nella progettazione del sistema fin dall'inizio, non adattata dopo la revisione dell'autorizzazione:
- Specificare i requisiti SRSD o MLPE nella richiesta di offerta in modo che gli appaltatori stabiliscano un prezzo corretto
- L'instradamento delle stringhe deve terminare in scatole di combinazione accessibili o in punti di montaggio sul bordo dell'array per l'installazione SRSD
- Nello schema unifilare presentato per l'autorizzazione deve essere previsto l'interruttore di spegnimento rapido
- La lista di controllo per la messa in servizio deve includere un test dal vivo della funzione di spegnimento rapido: vedere la nostra guida alla lista di controllo per la messa in servizio
- I requisiti AFCI (Arc Fault Circuit Interrupter) secondo NEC 2020 Sezione 690.11 si applicano contemporaneamente allo spegnimento rapido: alcuni inverter includono AFCI integrato