LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE
CONTRO LE SOVRACORRENTI
DEFINIZIONI
NORMA CEI 64-8/2
TIPOLOGIE DI SOVRACORRENTI + ESEMPI
SEGNI GRAFICI E SIMBOLI ELETTRICI PER SCHEMI DI IMPIANTO
DISPOSITIVI DI PROTEZIONE DALLE SOVRACORRENTI
CARATTERISTICHE DI INTERVENTO
COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI IN SOVRACCARICO
COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI IN CORTO CIRCUITO
CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE
ESEMPI DI CALCOLO.
1
DEFINIZIONI - NORMA CEI 64-8/2
4 /
y Conduttura:
insieme costituito da uno o più conduttori elettrici e
dagli
g elementi che assicurano il loro isolamento,, il loro
supporto, il loro fissaggio e la loro eventuale
protezione meccanica.
y Sovracorrente:
ogni corrente che supera il valore nominale.
Per le condutture
condutture, il valore nominale è la portata,
ovvero il massimo valore della corrente che può
fluire in una conduttura,, in regime
g
permanente
p
e in
determinate condizioni, senza che la sua temperatura
superi un valore massimo specificato.
2
LE SOVRACORRENTI SI DIVIDONO IN
y Corrente di sovraccarico:
sii verifica
ifi iin un circuito
i i elettricamente
l
i
sano;
y Corrente di corto circuito:
si verifica in seguito a un guasto di impedenza
trascurabile
bil ffra d
due puntii tra i quali
li esiste
i tensione
i
in condizioni ordinarie di esercizio.
3
ESEMPIO DI SOVRACCARICO
y Funzionamento normale:
la temperatura dell’isolante
dei cavi non supera il valore
massimo ammissibile
(70 °C per PVC – 90 °C per EPR)
corrente di impiego Ib ≤ portata Iz
y Funzionamento in sovraccarico:
la temperatura dell’isolante dei cavi
l
i
i ibil
supera il valore
massimo
ammissibile
e, a lungo andare, ne causa il degrado
corrente di sovraccarico I > portata Iz
nota: - lungo il circuito non è presente alcun guasto di isolamento;
- la corrente di sovraccarico si manifesta in tutta la conduttura;
- la corrente di sovraccarico non è in g
genere molto elevata
(tipicamente fino a qualche multiplo della portata).
4
ESEMPIO DI CORTO CIRCUITO
y In
I caso di corto
t circuito
i it è intervenuto
i t
t un guasto:
t la
l perdita
dit
di isolamento tra due parti a diverso potenziale; la
temperatura dell
dell’isolante
isolante dei cavi supera notevolmente il
valore massimo ammissibile, e, in tempi brevi, ne causa il
degrado: corrente di corto circuito Icc >> portata Iz
5
Esempi
Corto circuito:
I caso di corto
In
t circuito
i it è iintervenuto
t
t un GUASTO
GUASTO:: la
l perdita
dit di iisolamento
l
t
tra due parti a diverso potenziale; la temperatura dell’isolante dei cavi supera
notevolmente il valore massimo ammissibile, e, in tempi brevi, ne causa il
degrado: corrente di corto circuito Icc >> portata Iz
NOTA BENE:
lungo il circuito è presente un guasto di isolamento
la corrente di corto circuito si manifesta a monte del punto di guasto ma non a valle
la corrente di corto circuito può essere molto elevata (dell’ordine di decine di kA
kA))
agli effetti termici sono associati anche fenomeni di sforzi elettrodinamici
6
D ISPOSITIVI DI PROTEZIONE
Contro le sovracorrenti è necessario adottare le PROTEZIONI, ossia dispositivi che
IN CASO DI SOVRACORRENTE
SOVRACORRENTE,, siano in grado di aprire automaticamente il circuito
simbolo
FUSIBILI
INTERUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI
simbolo
7
C ARATTERISTICHE
GENERALI DELLE PROTEZIONI
• In = corrente nominale
Valore massimo di corrente che
che,
percorrendo la protezione, non deve mai
provocarne l’intervento; in genere si
usano valori standardizzati:
4 – 6 – 10 – 16 – 20 – 25 – 32 – 40 – 50 –
63 – 80 – 100 – 125 [A] (CEI 23-3)
• If = corrente di funzionamento
Valore minimo di corrente che,
percorrendo la protezione, ne provoca
l’intervento entro un tempo
p convenzionale
fissato dalle norme (1 o 2 h)
• P.I. = potere di interruzione
Valore massimo di corrente (tipicamente
( p
di corto circuito) che la protezione è in
grado di interrompere; usualmente si
hanno valori standardizzati:
3 – 4,5 – 6 – 10 – 16 – 25 – 50 [kA]
8
CARATTERISTICHE DI INTERVENTO
FUSIBILI
La caratteristica
L
tt i ti tempo-corrente
t
t
è a tempo DIPENDENTE
inverso, ovvero: quanto più
elevata è la corrente è rispetto
al valore nominale, tanto più
breve sarà il tempo di intervento
del dispositivo.
Tipi particolari di fusibili sono:
gG – per usi generali
aM – per avviamento motori
☺ VANTAGGI
SVANTAGGI
• rapidità d'intervento (per corto circuito)
• necessità di sostituzione ad avvenuto intervento
• elevato potere d'interruzione
• tempi elevati di sostituzione
• dimensioni ridotte
• necessità di ricambi identici
• costo limitato
• dimensioni non sempre unificate
9
INTERRUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI
La caratteristica tempotempo-corrente è
è::
IN PARTE A TEMPO DIPENDENTE
(tratto iniziale - relè termico)
IN PARTE A TEMPO INDIPENDENTE
(tratto finale - relè magnetico)
Gli interruttori a Norma CEI EN 60898
(per usi domestici o similari – fino a 125 A)
sono classificati in base alle correnti di
intervento del relè magnetico Im1 e Im2
Im1
Im2
☺ VANTAGGI
SVANTAGGI
Caratteristica
Im1
Im2
B
3 · In
5 · In
C
5 · In
10 · In
D
10 · In
20 · In
• ripristino tramite semplice riarmo
• potere d'interruzione non particolarmente elevato
• dimensioni standard modulari
• costi molto superiori rispetto ai fusibili
10
SOVRACCARICO [Norma CEI 6464-8 art. 433.2]]
data una conduttura che abbia:
C
Corrente
t di Impiego
I i
Ib
La protezione
deve avere:
In definitiva:
Ib ≤ In ≤ Iz
If ≤ 1,45
1 45 · Iz
P t t IIz
Portata
1,45 · Iz
I
I
Corrente nominale In
Corrente di funzionamento If
Se si usa un fusibile deve anche risultare
• La corrente nominale deve avere un valore compreso tra
il valore della corrente di impiego e il valore della portata
• Nel caso di impiego di fusibili,
fusibili la corrente di funzionamento
non deve superare la portata maggiorata del 45 %
11
SOVRACCARICO [Norma CEI 6464-8 art. 433.2]]
nell caso di iimpiego
i
di INTERRUTTORI AUTOMATICI conformi
f
i alle
ll
norme CEI 2323-3 (EN 60898) e CEI 1717-5 (EN 60947
60947--2) risulta:
If = 1,45
1 45 · In
[CEI 23
23--3]
If = 1,25
1 25 · In
[CEI 17
17--5]
e pertanto, dovendo essere In ≤ Iz,
Iz,
la verifica If ≤ 1
1,45
45 · Iz è sempre automaticamente soddisfatta
nel caso di impiego di FUSIBILI risulta generalmente:
If = 1,6
1 6 · In
e pertanto è sempre necessario valutare che sia If ≤ 1,45 · Iz
La Norma CEI 6464-8 ammette il sovraccarico ma per tempi limitati:
la verifica If ≤ 1,45 · Iz intende dire che:
è ammissibile sovraccaricare il cavo fino al 45% in più della portata
questo sovraccarico non deve durare oltre un tempo convenzionale (1 h o 2 h)
12
CORTO CIRCUITO [Norma CEI 6464-8 art. 434.3]
E’ NECESSARIO CHE LA PROTEZIONE POSSIEDA:
E
In ≥ Ib
P.I. ≥ Iccp
∫ I2 · t ≤ K2 · S2
Energia Passante:
rappresenta l’energia che la
protezione lascia passare tra
ll’istante
istante di guasto e la
definitiva apertura della linea
∫ I2 · t è chiamato anche
“integrale
integrale di Joule
Joule”::
I = corrente di corto circuito
t = tempo di intervento
la corrente nominale della protezione
non sia inferiore alla corrente di impiego del cavo
Il Potere di Interruzione della protezione
non sia inferiore alla Corrente di corto circuito
presunta
t Icc
I P nell punto
t di iinstallazione
t ll i
l’Energia Passante (∫ I2 · t) della protezione
non superi ll’Energia
Energia Sopportabile dal cavo (K2 · S2)
S = sezione del cavo in mm2
115 per cavi in rame isolati in PVC
K=
143 per cavi in rame isolati i EPR
es.: cavo 6 mm2 in rame e PVC
K2·S2 = 476100 A2s
13
CORTO CIRCUITO: verifica ggrafica di ∫ I2 · t ≤ K2 ·S2
• occorre disporre del grafico ∫ I2 · t del costruttore della protezione
∫ I2 · t
∫ I
∫ I2 · t
∫ I
A
• bisogna
bi
sovrapporre
sul grafico
la retta K2 ·S2
del cavo
ICC
B
ICCmin
ICCMAX ICC
• nel caso A,
A, il cavo è sempre protetto per qualsiasi valore di Icc
• nel caso B
B,, il cavo è protetto solo per valori di Icc compresi fra Iccmin e IccMAX
e, in particolare, occorre verificare che la Icc1 a fine linea sia maggiore di Iccmin e
che la Icc0 a inizio linea sia minore di IccMAX
(es .motori
.motori),
motori)),
motori
) in genere la verifica
NOTA: Se la protezione è disposta a fine linea (es
dell’energia passante non è necessaria
14
SOVRACCARICO
SO
CC
CO
punto
pu to d
di installazione
sta a o e de
della
ap
protezione
ote o e
• In g
generale il dispositivo
p
di p
protezione contro il sovraccarico va
sempre installato ALL’INIZIO (A MONTE) della linea elettrica da
proteggere.
• Se la corrente risulta uguale in tutta la linea
linea, nei LUOGHI
ORDINARI la protezione può essere installata indifferentemente
A MONTE o A VALLE del circuito da proteggere.
MA SE IL CIRCUITO
!
• attraversa luoghi a MAGGIOR RISCHIO IN CASO DI INCENDIO
• presenta
t DERIVAZIONI lungo
l
il suo percorso
• alimenta PRESE A SPINA lungo il suo percorso
LA PROTEZIONE VA SEMPRE INSTALLATA A MONTE DELLA LINEA
15
SOVRACCARICO
SO
CC
CO
obbligo/omissione
obb go/o ss o e de
della
ap
protezione
ote o e
y L
L’installazione
installazione della protezione contro i sovraccarichi per una linea
elettrica è obbligatoria nei seguenti casi:
luoghi a maggior rischio in caso di incendio e di esplosione;
ambienti e applicazioni particolari (bagni
(bagni, piscine
piscine,ecc.);
ecc );
condutture che alimentano prese a spina;
y La p
protezione contro i sovraccarichi p
può essere omessa se:
la conduttura alimenta utenze che, per loro natura, non possano dar
luogo a sovraccarichi (per esempio: apparecchi di illuminazione);
la conduttura alimenta apparecchi utilizzatori già dotati della propria
protezione
t i
(per
(
es. motori
t i elettrici),
l tt i i) a patto
tt che
h quest’ultima
t’ lti
soddisfi
ddi fi le
l
condizioni di coordinamento per la protezione della linea stessa;
condutture derivate da una linea principale già protetta dal sovraccarico
e per le quali,
quali in seguito ad una variazione della sezione
sezione, del tipo di
isolante o della modalità di posa vi sia una diminuzione della portata
(Iz) rispetto alla linea principale;
vi sono condutture derivate da una linea principale e già protette
singolarmente contro il sovraccarico. (vedi esempio pagina successiva)
CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE
SOVRACCARICO
LA PROTEZIONE PUO’ ESSERE OMESSA SE::
la linea alimenta derivazioni protette ciascuna con proprio dispositivo (P)
e risulti
i lti che
h la
l portata
t t Iz
I della
d ll linea
li
non sia
i inferiore
i f i
alla
ll somma delle
d ll
correnti nominali In dei dispositivi di protezione delle derivazioni
ESEMPIO
Iz
P1
P2
Iz ≥ In1 + In2
In1
In2
17
CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE
SOVRACCARICO
SI RACCOMANDA DI OMETTERE LA PROTEZIONE SE IL SUO INTERENTO
E LA CONSEGUENTE APERTURA DEL CIRCUITO POSSONO PROVOCARE
MAGGIORI PROBLEMI DI SICUREZZA
X circuiti di eccitazione delle macchine rotanti
ESEMPI
Y circuiti
i iti di alimentazione
li
t i
di elettromagneti
l tt
ti di sollevamento
ll
t
Z circuiti secondari dei trasformatori di corrente (TA)
[ circuiti
circ iti di alimenta
alimentazione
ione di dispositi
dispositivii di estin
estinzione
ione incendio
protezione chiusa
Protezione intervenuta
funzionamento normale
per sovraccarico
elettropompa
p p
El
Elettropompa
tt
alimentata
disalimentata
?!
18
CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE
CORTO CIRCUITO
Poiché la corrente di corto circuito si manifesta dal punto di
alimentazione e fino al punto di GUASTO, LA PROTEZIONE
VA SEMPRE MESSA A MONTE
IL POSIZIONAMENTO DELLA PROTEZIONE E’ CONSENTITO AD UNA
DISTANZA MASSIMA DI 3 m DAL PUNTO DI INIZIO DELLA
CONDUTTURA, MA OCCORRE CHE:
X la conduttura sia realizzata in modo da rendere minimo il rischio di corto circuito
Y la conduttura non sia posta vicino a materiale combustibile
Z la conduttura non si trovi in AMBIENTI A MAGGIOR RISCHIO IN CASO DI
INCENDIO O CON PERICOLO DI ESPLOSIONE
LA SITUAZIONE DI CORTO CIRCUITO E’ ESTREMAMENTE
DANNOSA E PERICOLOSA
ARCHI ELETTRICI
INCENDI
SFORZI ELETTRODINAMICI
19