IL COORDINAMENTO
DELL’ISOLAMENTO
PER LA PROTEZIONE CONTRO LE
SOVRATENSIONI E LA SICUREZZA ELETTRICA
Parte I: Sicurezza delle persone
Testi alla base del corso:
“Fondamenti
di Sicurezza elettrica” – Ed. TNE
“IL COORDINAMENTO DELL’ISOLAMENTO per la protezione
contro le sovratensioni e la sicurezza elettrica “ – Ed. CIFI
www.eliatartaglia.it
Sicurezza delle persone
TENSIONE ?
CORRENTE ?
Chi è
l’assassino ?
2
SORGENTE
Circuito elettrico
CARICO
CONDUTTORE DI ANDATA
CONDUTTORE DI RITORNO
3
Parliamo di
RESISTENZA
del
RB =
Corpo Umano
RE =
Impianto di Terra
4
kW
8
Valori statistici
dell’impedenza
totale del corpo
umano
7
6
RB (c.c.)
ZB (50/60 Hz)
5
(percorso mano-mano o
mano-piede)
4
figura da “Fondamenti di sicurezza elettrica”
3
2
95%
1
50%
5%
0
0
50
100
150
200
Valore di riferimento
normativo
UT (V)
5
IL TERRENO
CONDUTTORE ELETTRICO
 Ogni volta il terreno è interessato dal
passaggio di una corrente elettrica (es.
corrente di fulmine) tra due suoi punti
si localizza una differenza di
potenziale.
 Ogni volta applichiamo tra due suoi
punti una differenza di potenziale il
terreno è percorso da una corrente.
6
Anello di guasto nel Sistema TT
U0
SORGENTE
rete pubblica di distribuzione
impianto utilizzatore
CONDUTTORE DI ANDATA
R
RE
RN
CONDUTTORE DI RITORNO
B
UST
R
EB
7
Tensione di contatto UST (Sistema TT)
U ST
U0
U0

 RE 
 UL
RN
RN  RE
1
RE
R
U
ST
B
RE
R
EB
U
0
RN
Se poniamo U0 = 230 V,
RN = 1 Ω, RE = 20 Ω le
masse assumono la
tensione UST = 219 V.
Ma non deve essere UST ≤ UL , cioè ≤ 50 V ?
8
Schema di principio
di un interruttore differenziale
impianto utilizzatore
I1
I2
R
Id
Id = I 1 - I
RE
B
UST
2
R
EB
Taratura differenziale
RE ∙ I d ≤ 50 V
CARICO
9
5%50%
ZONA DI
INTERVENTO
Tempi
massimi di
interruzione
degli
interruttori
differenziali
Idn
t (s)
Idn
0,3
2 Idn
0,15
5 Idn
0,04
10
Anello di guasto nel Sistema TN
TE
cabina di trasformazione
conduttore di fase ( R F )
SO
R
G
EN
U0
impianto utilizzatore
conduttore di protezione ( R
RN
P
)
R
R
U ST
11
B
EB
Tensione di contatto UST (Sistema TN)
U ST
U0
 RP 

RF  RP
R
F
U
0
R
P
R
N
U
ST
RB
R
EB
Zs · Ia ≤ Uo
U0
U0
UL

SP
RF
1
1
SF
RP
Ai fini della protezione contro
i contatti indiretti, con UO =
230 V se la sezione del
conduttore di protezione Rp
è ≥ 3,6 volte il conduttore di
fase RF, non è necessario,
l’intervento delle protezioni.
12
5%50%
Tempi
massimi di
interruzione
nel
Sistema TN
Uo t (s)
ZONA DI
INTERVENTO
120
0,8
230
0,4
400
0,2
Se non si riesce a rispettare i tempi di interruzione … (?)
13
Se l’interruzione automatica non
può essere ottenuta nei tempi
prestabiliti si devono realizzare
collegamenti equipotenziali
supplementari e verificare il rispetto
della condizione
R ≤ UL/Ia
tra ogni massa ed ogni massa estranea
simultaneamente accessibile.
14
Sistema IT
sbarra equipotenziale
Il Sistema IT
evolve in un
Sistema TT
Il Sistema IT
evolve in un
Sistema TN
sbarra equipotenziale
15
Principali misure di protezione che
non prevedono l’interruzione
automatica dell’alimentazione:
 Protezione mediante componenti di Classe II
(doppio isolamento) o con isolamento equivalente
 Protezione mediante separazione elettrica
 Protezione mediante collegamento
equipotenziale locale non connesso a terra
nelle quali è vietata la messa a terra !
16
Sistema di
alimentazione della
trazione elettrica
17
ZONA DI
RISPETTO
Z
TE
1m
Punto più alto della
linea aerea di contatto
Zona del pantografo
Asse del binario
X=Y=3m
Zona della linea
aerea di contatto
Y
Y
Piano del ferro
Z=1m
3m
X
3m
X
18
schema di principio del
sistema elettrico di trazione
linea di contatto
I
S.S.E.
A
B
rotaie
Sistema TN o Sistema TT ?
19
Tensione di rotaia UR
Ponendo nel circuito equivalente Rd = ∞ (conduttanza di dispersione = 0)
e trascurando Rct (che deve avere una sezione adeguata)
UR
R
c
+
-
Vcc
Vcc

 Rr 
Rc
Rc  Rr
1
Rr
Vcc
U
R
RB
Rr
RA
RT
R
EB
Dato che il rapporto Rc/Rr è > 3,5 per
costruzione, la tensione di rotaia rientra
nei valori di tensione ammissibili.
Pertanto il sistema elettrico di trazione
in corrente continua è un sistema
intrinsecamente sicuro.
20
t
in c.c.
in c.a.
0,02
0,05
0,1
0.2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
 300

940
770
660
535
480
435
395
310
270
240
200
170
150
120
940
935
842
670
497
305
225
160
130
110
90
80
65
50
(s)
(V)
(V)
Norma CEI EN 50122-1 (CEI 9-6)
UT ≤ Tensione di contatto ammissibili UTp
21
Decremento del potenziale di binario in direzione
perpendicolare al tracciato della linea ferroviaria
Per la
sicurezza si
fa
riferimento
alla
effettiva
tensione di
contatto
(UT) a cui è
soggetta la
persona.
misura
della tensione U
UT
U
UR
tensione di rotaia
100
100
U
80
ST
U
60
40
R
20
0
0
5
10
15
> 100
distanza dalla rotaia (in m)
Zona asservita : fino a circa 20 m
22
M
Trasferimento di potenziali
I
A
guaina metallica cavo
B
RE
UE
RE
potenziali nel terreno
d.d.p.
U -U
A
E
la d.d.p.
coincide con U
E
U
A
Chi è in pericolo: A
B
o
M
?
23
Sicurezza delle persone
Nel caso della protezione con interruzione
automatica dell’alimentazione c’è passaggio
di corrente nel corpo umano, per il tempo
intercorrente tra il guasto e l’interruzione del
circuito da parte del dispositivo di protezione.
Diventa molto importante verificare
l’efficienza del dispositivo di protezione!
24
Sicurezza delle persone
Nelle altre misure di protezione non c’è
passaggio di corrente nel corpo umano,
perché si basano su accorgimenti circuitali o
costruttivi che evitano il contatto di tensioni
pericolose.
Diventa molto importante verificare che tali
condizioni siano conservate nel tempo!
25
IL COORDINAMENTO
DELL’ISOLAMENTO
PER LA PROTEZIONE CONTRO LE
SOVRATENSIONI E LA SICUREZZA ELETTRICA
Parte II: Sicurezza dei beni
Testi alla base del corso:
“Fondamenti
di Sicurezza elettrica” – Ed. TNE
“IL COORDINAMENTO DELL’ISOLAMENTO per la protezione
contro le sovratensioni e la sicurezza elettrica “ – Ed. CIFI
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Sicurezza dei beni
TENSIONE ?
CORRENTE ?
Chi è
l’assassino ?
27
Come proteggere le
apparecchiature dalla tensione?
Innanzi tutto,
con un isolamento adeguato:
 al proprio sistema di
alimentazione
ed in Zona di rispetto TE,
 al sistema di alimentazione
della trazione elettrica
28
In alternativa all’intervento dell’extrarapido di
SSE, per le apparecchiature di segnalamento e
telecomunicazione si possono adottare altre
misure per proteggersi dal guasto TE:
Protezione mediante componenti con
isolamento adeguato alla tensione della
linea di contatto.


Protezione mediante involucri o
barriere
e … nelle quali è vietata la messa a terra
(al binario) dell’apparecchiatura.
29
Protezione contro le sovratensioni
I livelli di isolamento prescritti in
generale dalle specifiche tecniche per le
apparecchiature IS e TLC sono riferiti
alla propria tensione di alimentazione e,
in zona di rispetto, a quella del sistema
elettrico della trazione. Tali livelli non
sono sufficienti ad assicurare anche la
protezione contro le sovratensioni
dovute a fulminazioni.
30
Per la protezione contro le sovratensioni
degli impianti di segnalamento e
telecomunicazione è prescritta:
 la separazione elettrica dei
componenti dell’apparato o
dell’impianto dalla rete
pubblica, dalla campagna e fra
loro;
 l’isolamento da terra.
31
Rete di distribuzione
pubblica
d.d.p.
Rete di distribuzione ferroviaria
R
R
S
S
T
T
SEPARAZIONE
ELETTRICA
DALLA RETE
A
B
C
sbarra equipotenziale
R
RN
E
d.d.p.
La d.d.p. si localizza sul trasformatore e non sollecita
l’isolamento delle apparecchiature
32
NO a sovratensioni provenienti da rete
NO a fulminazioni dirette
in A
in B
Protezione mediante
separazione elettrica
e/o doppio isolamento
Protezione mediante doppio isolamento
e, in zona di rispetto TE,
isolamento adeguato
alla tensione nominale
della linea di contatto
B
A
togliere i collegamenti di terra
d.d.p.
tra
AeB
SI
a differenze di potenziale (d.d.p.) tra gli impianti di terra
33
In ambiente ferroviario, per
proteggere le persone ci
sono diverse misure di
protezione …
per proteggere gli impianti
… bisogna soprattutto
isolarsi da terra!
34
Se per proteggere gli
impianti è necessario
isolarsi da terra …
per proteggere le persone
bisogna utilizzare misure
che non richiedono la
messa a terra!
35