Guida al sistema Bassa Tensione Protezione delle persone Introduzione 196 Sistemi di distribuzione 198 Protezione e sezionamento dei circuiti 201 La sicurezza nei sistemi TT 202 La sicurezza nei sistemi TN 203 La sicurezza nei sistemi IT 204 Controllori permanenti d’isolamento 205 La sicurezza nei sistemi IT 206 Rete in corrente continua isolata da terra 208 Dispositivi differenziali 209 Lunghezza massima protetta per la protezione delle persone 227 Protezione delle persone Introduzione Definizioni Effetti della corrente elettrica sul corpo umano Definizioni Corrente differenziale Somma algebrica dei valori istantanei delle correnti che percorrono tutti i conduttori attivi di un circuito in un punto dell'impianto. Circuito terminale Circuito direttamente collegato agli apparecchi utilizzatori o alle prese a spina. Massa Parte conduttrice di un componente elettrico che può essere toccata e che non è in tensione in condizioni ordinarie, ma che può andare in tensione in condizioni di guasto. Interruttore differenziale classe A Interruttore differenziale il cui sgancio è assicurato per correnti alternate sinusoidali differenziali e per correnti differenziali unidirezionali pulsanti, applicate improvvisamente o lentamente crescenti. Conduttore di protezione (PE) conduttore prescritto per alcune misure di protezione contro i contatti indiretti per il collegamento di alcune delle seguenti parti: masse, masse estranee, collettore (o nodo) principale di terra. Conduttore PEN Conduttore che svolge insieme le funzioni sia di conduttore di protezione sia di conduttore di neutro. Conduttore di terra (CT) Conduttore di protezione che collega il collettore principale di terra (o nodo) al dispersore o i dispersori tra di loro. Conduttore equipotenziale principale (EQP) e supplementare (EQS) Conduttore di protezione destinato ad assicurare il collegamento equipotenziale. Contatto diretto Contatto di persona con parti attive. Contatto indiretto Contatto di persona con una massa in tensione per un guasto. Massa estranea Parte conduttrice non facente parte dell'impianto elettrico in grado di introdurre un potenziale, generalmente il potenziale di terra. Parte attiva Conduttore o parte conduttrice in tensione nel servizio ordinario, compreso il conduttore di neutro, ma escluso per convenzione il conduttore PEN. Resistenza di terra Resistenza tra il collettore (o nodo) principale di terra e la terra. Tensione di contatto Tensione che si stabilisce fra parti simultaneamente accessibili, in caso di guasto dell'isolamento. Corrente di guasto Corrente che si stabilisce a seguito di un cedimento dell'isolante o quando l'isolamento è cortocircuitato. Tensione di contatto limite convenzionale (UL) Massimo valore della tensione di contatto che è possibile mantenere per un tempo indefinito in condizioni ambientali specificate. Corrente di guasto a terra Corrente di guasto che si chiude attraverso l'impianto di terra. Circuito di distribuzione Circuito che alimenta un quadro di distribuzione. Effetti della corrente elettrica sul corpo umano Arresto respiratorio Per le correnti da 20 a 30 mA, le contrazioni possono raggiungere l'apparato muscolare respiratorio fino a procurare un arresto respiratorio. Il rischio maggiore dell'elettricità risiede nell'azione delle correnti elettriche sulle due più importanti funzioni dell'organismo: la respirazione e la circolazione. Non sono comunque da sottovalutare i rischi di ustioni dovute al passaggio della corrente elettrica attraverso l'organismo. Limiti di percezione Il limite di percezione è molto variabile da un soggetto all'altro. Alcune persone percepiscono la corrente di intensità nettamente inferiori a 1 mA, mentre altre cominciano a percepire il passaggio della corrente ad intensità più elevate, dell'ordine di 2 mA. Contrazione muscolare Approssimativamente la corrente di rilascio in CA 50÷100 Hz ha il valore di 10 mA per le donne e di 15 mA per gli uomini. Alcuni soggetti però sono in grado di liberarsi a correnti superiori (differenze sensibili secondo il sesso degli individui, l'età, le condizioni di salute, il livello di attenzione, ecc.). 196 Fibrillazione ventricolare Esiste una proporzionalità approssimativa tra il peso corporale e la corrente necessaria alla fibrillazione, che permette di identificare una soglia compresa tra 70 e 100 mA. In realtà questa soglia non può essere definita in modo preciso poiché essa varia con le condizioni fisiologiche del soggetto, ma anche con i parametri ambientali e casuali dell'incidente: percorso della corrente all'interno del corpo, resistenza dell'organismo, tensione, tipo di contatto e tempo di passaggio della corrente nell'organismo. Rischi di ustioni Un altro rischio importante collegato all'impiego dell'elettricità è legato alle ustioni. Queste sono molto frequenti in caso di incidenti domestici e soprattutto industriali. Esistono due tipi di ustioni: ■ dovuta all'arco: è causata dal calore irradiato dall'arco elettrico; ■ elettrotermica: è un'ustione elettrica dovuta al passaggio della corrente elettrica attraverso l'organismo. Interruttore differenziale classe AC Interruttore differenziale il cui sgancio è assicurato per correnti alternate sinusoidali differenziali applicate improvvisamente o lentamente crescenti. Isolamento principale Isolamento delle parti attive utilizzato per la protezione base contro i contatti diretti e indiretti. Isolamento supplementare Isolamento indipendente previsto in aggiunta all'isolamento principale per assicurare la protezione contro i contatti elettrici in caso di guasto dell'isolamento principale. Doppio isolamento Isolamento comprendente sia l'isolamento principale che l'isolamento supplementare. Isolamento rinforzato Sistema unico di isolamento applicato alle parti attive, in grado di assicurare un grado di protezione contro i contatti elettrici equivalente al doppio isolamento, nelle condizioni specificate nelle relative Norme. Sintesi delle conseguenze del passaggio della corrente nell'organismo 1A Arresto cardiaco 75 mA Soglia di fibrillazione cardiaca 30 mA Soglia di arresto respiratorio 10 mA Contrazione muscolare (tetanizzazione) 0,5 mA Sensazione molto debole e scossa Schneider Electric Classificazione dei componenti elettrici Protezione da contatti elettrici diretti ed indiretti Classificazione dei componenti elettrici classe 0 Isolamento principale Involucro metallico componente dotato di isolamento principale e non provvisto di alcun dispositivo per il collegamento delle masse a un PE ■ masse isolate da terra protezione contro i guasti di isolamento affidate alle caratteristiche dell'ambiente circostante (es: pedana isolante) componente dotato di isolamento principale e provvisto di un dispositivo di collegamento delle masse a un PE masse collegate a terra protezione contro i guasti di isolamento affidata ai dispositivi di protezione dei circuiti componente dotato di doppio isolamento o di isolamento rinforzato e non provvisto di alcun dispositivo per il collegamento delle masse ad un PE l'isolamento supplementare può essere un involucro isolante con grado di protezione almeno IPXXB ■ masse isolate da terra ■ possibilità di realizzare un isolamento equivalente durante l'installazione mediante isolamento supplementare esempio: circuito SELV (V ≤ 50 V CA) ■ Massa classe I Isolamento principale Involucro metallico ■ ■ Massa classe II Ulteriore isolamento Isolamento principale classe III 50 V componente ad isolamento ridotto perché destinato ad essere alimentato esclusivamente da un sistema a bassissima tensione di sicurezza Nota: Le condutture elettriche realizzate con i seguenti componenti hanno isolamento di classe II: ■ cavi con guaina non metallica con tensione nominale maggiore di un gradino rispetto a quella necessaria per il sistema elettrico; ■ cavi unipolari senza guaina installati in tubo o canale isolante conformi alle rispettive norme; ■ cavi con guaina metallica aventi isolamento idoneo. Protezione da contatti diretti Qualunque sia il sistema di neutro, nel caso di un contatto diretto, la corrente che ritorna alla fonte di energia è quella che attraversa il corpo umano. I mezzi per proteggere le persone dai contatti diretti sono di diverso tipo (norma CEI 64.8 terza edizione). Protezione totale ■ Isolamento delle parti attive (scatola isolante degli interruttori, isolamento del cavo, ecc); ■ impiego di involucri o barriere con un grado di protezione almeno IPXXB. In caso di superfici orizzontali di barriere o involucri a portata di mano il grado di protezione non deve essere inferiore a IPXXD. Protezione da contatti indiretti Le misure di protezione contro i contatti indiretti sono di due tipi: ■ protezione senza interruzione automatica del circuito tramite: ❑ componenti con isolamento doppio o rinforzato (materiali in classe II), ❑ quadri prefabbricati aventi un isolamento completo e cioè realizzato con apparecchi in classe II, involucro in materiale isolante, ecc. (Norma CEI EN 60439-1), ❑ isolamento supplementare in aggiunta a quello principale, ❑ separazione elettrica realizzata con un trasformatore di isolamento, ❑ locali in cui pavimenti e pareti sono in materiale isolante, ❑ locali in cui le masse siano collegate tra loro da un conduttore equipotenziale e non siano connesse con la terra; Schneider Electric Protezione parziale Protezione mediante allontanamento delle parti attive o con un interposizione di un ostacolo, tra le parti in tensione e l'utente, rimovibile senza attrezzi particolari. Per altro, alcune installazioni possono presentare rischi particolari, malgrado l'attuazione delle disposizioni precedenti, come l'isolamento che rischia di essere danneggiato, conduttori di protezione assenti o con rischi di rottura (cantiere, miniere, ecc.). Protezione addizionale Dispositivi differenziali a corrente residua (DDR) ad alta sensibilità (I∆ n ≤ 30 mA). Tali dispositivi sono riconosciuti come protezione addizionale e quindi in aggiunta alle misure di protezione sopra indicate e ■ protezione tramite interruzione automatica del circuito. È il metodo maggiormente usato per la maggior semplicità delle regole da osservare (rispetto a quelle previste dai casi precedentemente elencati) e per la minore dipendenza dalla conservazione nel tempo delle misure adottate per ottenere la protezione. Perché si possa realizzare una protezione attiva contro i contatti indiretti è necessario che: ■ tutte le masse estranee e tutti gli elementi conduttori accessibili siano collegati all'impianto di terra tramite un conduttore di protezione. Due masse accessibili simultaneamente devono essere collegate al medesimo dispersore; ■ i tempi di intervento della protezione siano tali da garantire l'incolumità della persona non come unico mezzo di protezione contro i contatti diretti. Circuiti a bassissima tensione Tali circuiti permettono di realizzare una protezione combinata contro i contatti diretti e indiretti tramite l'alimentazione dei circuiti a bassissima tensione, l'utilizzo di componenti speciali e particolari condizioni di installazione. Sistema di sbarre 1 2 3 N Sistema di sbarre Contatto diretto Contatto diretto che venga a contatto con una massa accidentalmente sotto tensione. Il massimo tempo di intervento delle protezioni dipende: ■ dal sistema di neutro; ■ dalla tensione nominale tra fase e terra; ■ dalle caratteristiche dell'ambiente. Guasto di isolamento Contatto indiretto 197 Protezione delle persone Sistemi di distribuzione Sistemi TT e TN Modi di collegamento a terra Essi differiscono per la messa a terra del neutro e per il tipo di collegamento a terra delle masse. Gli schemi e le principali caratteristiche di questi tre sistemi sono indicati qui di seguito. Gli apparecchi installati sulle reti devono assicurare la protezione dei beni e delle persone e soddisfare le esigenze di continuità di servizio dell'impianto. Nelle reti BT si considerano tre modi di collegamento a terra (detti anche sistemi di neutro): ■ sistema TT; ■ sistema TN in 3 varianti: TN-C, TN-S e TNC-S; ■ sistema IT. Sistema TT: neutro collegato a terra Neutro collegato direttamente a terra; masse collegate a terra (solitamente interconnesse); ■ sgancio obbligatorio al primo guasto d'isolamento, eliminato tramite un dispositivo differenziale a corrente residua posto a monte dell'installazione ed eventualmente su ogni partenza per migliorare la selettività. ■ ■ Impiego Sistema elettrico in cui l'utenza è alimentata direttamente dalla rete pubblica di distribuzione in bassa tensione (edifici residenziali e similari). Nota 1: se le masse non sono collegate ad una terra comune, deve essere utilizzato un dispositivo differenziale su ogni partenza. 1 2 3 N PE Considerazioni ■ Soluzione più semplice per l'installazione; ■ non necessita di manutenzioni frequenti (è necessario verificare periodicamente il funzionamento del dispositivo differenziale mediante il tasto di test). Sistema TN: masse collegate al neutro Neutro collegato direttamente a terra; conduttore di neutro e conduttore di protezione comuni (PEN): sistema TN-C; ■ conduttore di neutro e conduttore di protezione separati (PE + N): TN-S; ■ masse collegate al conduttore di protezione, a sua volta collegato al punto di messa a terra dell'alimentazione. Si raccomanda di collegare il conduttore di protezione a terra in più punti; ■ sgancio obbligatorio al primo guasto d'isolamento, eliminato tramite i dispositivi di protezione contro le sovracorrenti o tramite dispositivo differenziale. ■ ■ Considerazioni ■ Il sistema TN-C consente risparmio sull'installazione (impiego di interruttori tripolari e soppressione di un conduttore); ■ aumenta i rischi di incendio in caso di forti correnti di guasto; ■ la verifica dell'intervento della protezione deve essere effettuata, se possibile, durante lo studio tramite calcoli, ed eventualmente al momento della messa in funzione tramite strumenti di misura. Questa verifica è la sola garanzia di funzionamento, sia al momento del collaudo, sia al momento dell'utilizzazione, sia dopo qualsiasi modifica o ampliamento sulla rete. utilizzatori Nota 2: nel sistema TN-C le funzioni di protezione e di neutro sono assolte dallo stesso conduttore. In particolare il conduttore PEN deve essere direttamente collegato al morsetto di terra dell'utilizzatore e quindi, tramite un ponte, al morsetto di neutro. Nota 3: i sistemi TN-C e TN-S possono essere utilizzati in una medesima installazione (sistema TN-C-S). Il sistema TN-C deve obbligatoriamente trovarsi a monte del sistema TN-S. Nota 4: per sezioni di fase <10 mm2 in Cu o < 16 mm2 in Al e in presenza di cavi flessibili è sconsigliabile l'utilizzo di un sistema TN-C. Nota 5: nel sistema TN-C il dispositivo di protezione differenziale non può essere utilizzato sulle partenze con neutro distribuito. Nota 6: in presenza di ambienti a maggior rischio in caso di incendio è vietato l'uso del sistema TN-C . 1 2 3 PEN Sistema TNC TN-C utilizzatori 1 2 3 N PE Impiego Sistema elettrico con propria cabina di trasformazione (stabilimenti industriali). Nota 1: nel sistema TN-C il conduttore PEN e nel sistema TN-S il conduttore PE non devono mai essere interrotti. 198 Sistema TNS TN-S utilizzatori Schneider Electric Sistema IT, separazione elettrica Sistema IT: neutro isolato Neutro isolato da terra o collegato a terra attraverso un'impedenza di valore sufficientemente elevato (qualche centinaio di Ohm); ■ masse collegate a terra individualmente, per gruppi o collettivamente (si raccomanda la messa a terra collettiva); ■ segnalazione obbligatoria al primo guasto d'isolamento tramite un controllore permanente d'isolamento (CPI) installato tra neutro e terra; ■ sgancio non obbligatorio al primo guasto; ■ ricerca ed eliminazione del primo guasto; ■ sgancio obbligatorio al secondo guasto d'isolamento tramite i dispositivi di protezione contro le sovracorrenti o tramite dispositivo differenziale. ■ Considerazioni ■ Necessita di personale qualificato per la manutenzione; ■ soluzione che assicura una migliore continuità di servizio; ■ richiede un buon livello d'isolamento della rete (implica la frammentazione della rete se questa è molto estesa, e l'alimentazione degli apparecchi utilizzatori con dispersioni elevate tramite trasformatori di separazione); Sistema di protezione per separazione elettrica Un metodo di protezione contro i contatti indiretti previsto dalla norma CEI 64-8 e alternativo all’interruzione automatica dell’alimentazione è la separazione elettrica. Con questo metodo l’alimentazione del circuito deve essere realizzata con un trasformatore di isolamento o con una sorgente avente caratteristiche di sicurezza equivalenti (es. gruppo motoregeneratore con avvolgimenti separati in modo equivalente a quelli del trasformatore). Sistemi a bassissima tensione La norma CEI 64.8 individua due sistemi di distribuzione e le rispettive prescrizioni costruttive per garantire la protezione contro i contatti diretti e indiretti. I due sistemi sono denominati: ■ a bassissima tensione di sicurezza (SELV); ■ a bassissima tensione di protezione (PELV). Schneider Electric ■ la verifica dello sgancio al secondo guasto deve essere effettuata durante lo studio tramite calcoli ed eventualmente alla messa in funzione tramite strumenti di misura. Impiego Sistema elettrico con propria cabina di trasformazione (con necessità prioritaria di continuità di servizio). Nota 1: se il dispersore delle masse della cabina è separato da quello degli utilizzatori (soluzione sconsigliata dalle orme), occorre installare un dispositivo differenziale a corrente residua a monte dell'installazione. Nota 2: con le masse collegate a terra per gruppi o individualmente, verificare l'intervento dei dispositivi automatici secondo la condizione richiesta per i sistemi TT (praticamente è sempre necessaria l'installazione di un dispositivo differenziale). Nota 3: con le masse collegate a terra collettivamente, verificare l'intervento del dispositivo automatico secondo una condizione analoga a quella richiesta per i sistemi TN. Nota 4: la norma raccomanda vivamente di non distribuire il neutro nei sistemi IT. 1 2 3 N CPI utilizzatori La tensione nominale del circuito separato non deve superare 500 V. Le parti attive del circuito separato non devono essere connesse in alcun punto a terra e devono essere separate rispetto a quelle di altri circuiti con un isolamento equivalente a quello esistente tra avvolgimento primario e secondario del trasformatore di isolamento. Le masse del circuito separato devono essere collegate tra loro mediante collegamenti equipotenziali non connessi a terra ne a conduttori di protezione o a masse di altri circuiti. Le prese a spina devono avere un contatto di protezione per il collegamento al conduttore equipotenziale così come i cavi che alimentano i componenti elettrici devono possedere un conduttore di protezione. Con questo metodo al verificarsi di un primo guasto nel circuito separato la corrente di guasto non può praticamente circolare. Al secondo guasto su una polarità diversa da quella interessata dal primo guasto deve intervenire una protezione automatica secondo il criterio stabilito dalla norma per il sistema TN. Inoltre se per ragioni funzionali si utilizzano bassissime tensioni, la norma prevede un sistema denominato a bassissima tensione funzionale (FELV). ❑ I circuiti SELV e PELV devono essere alimentati: ■ con tensioni non superiori a 50 V CA e 120 V CC non ondulata. In alcuni ambienti a maggior rischio la tensione di alimentazione deve essere ridotta a 25 V CA e 60 V CC; ■ da una delle seguenti sorgenti: ❑ trasformatore di sicurezza (CEI 14.6), da sorgente con grado di sicurezza equivalente, ❑ da sorgenti elettrochimiche (batterie di accumulatori), ❑ da dispositivi elettronici (gruppi statici). Inoltre le parti attive devono essere protette contro i contatti diretti mediante involucro con grado di protezione non inferiore a IPXXB o isolamento in grado di sopportare una tensione di prova di 500 Veff. per 1 minuto ( in ogni caso per PELV, solo se Un > 25 VCA o 60 VCC per SELV). Data la complessità della materia si consiglia di consultare la norma. 199 Sistemi di distribuzione Sistemi a bassissima tensione Protezione delle persone 400 V Circuiti separati 50 V max Sistema SELV Il sistema SELV garantisce un elevato livello di sicurezza verso il pericolo di contatti diretti e indiretti e per questo motivo viene impiegato in ambiente a maggior rischio come luoghi conduttori ristretti, luoghi con pareti conduttrici e luoghi con alto livello di umidità. Trasformatore isolamento Utilizzatore 400 V Circuiti separati 50 V max Sistema PELV Per soddisfare i criteri di sicurezza e affidabilità dei circuiti di comando o per esigenze funzionali può essere necessario collegare a terra un punto del circuito attivo. In tal caso viene utilizzato il sistema PELV che garantisce un livello di sicurezza inferiore rispetto al sistema SELV in quanto non risulta completamente isolato dal sistema esterno. Trasformatore di isolamento Utilizzatore 400 V Un guasto verso terra del circuito primario potrebbe introdurre attraverso l'impianto di terra delle tensioni pericolose sulle masse del sistema PELV, tale rischio è accettabile per la presenza, sul circuito principale, dei dispositivi automatici atti alla protezione contro i contatti indiretti. Sistema FELV Il circuito FELV è un circuito alimentato, per ragioni funzionali, con un normale trasformatore con tensione secondaria non superiore a 50 V. 50 V max Trasformatore di isolamento Utilizzatore 200 Un guasto di isolamento tra primario e secondario del trasformatore può introdurre tensioni pericolose per le persone senza che i dispositivi a monte del circuito FELV intervengano. Il circuito FELV richiede l'utilizzo di dispositivi automatici di interruzione atti a garantire la protezione contro i contatti indiretti. Condizioni di installazione Masse non collegate né a terra né al conduttore di protezione o alle masse di altri circuiti elettrici; ■ parti attive del circuito di alimentazione principale o di eventuali altri circuiti a bassissima tensione PELV o FELV devono essere separate dal circuito SELV mediante schermo o guaina per garantire un livello di sicurezza non inferiore a quello previsto per la sorgente di alimentazione; ■ prese a spina senza contatto per il conduttore di protezione di tipo tale da non consentire l'introduzione di spine di altri sistemi elettrici; ■ le spine non devono poter entrare nelle prese di altri sistemi elettrici. ■ Condizioni di installazione ■ Masse collegate a terra (non obbligatorio); ■ parti attive del circuito di alimentazione principale separate dal circuito PELV mediante schermo o guaina atti a garantire un livello di sicurezza non inferiore a quello previsto per la sorgente di alimentazione; ■ prese a spina con o senza contatti per il conduttore di protezione, di tipo tale da non consentire l'introduzione di spine di altri sistemi elettrici; ■ le spine non devono poter entrare nelle prese di altri sistemi elettrici. Condizioni di installazione Masse obbligatoriamente collegate a terra; ■ grado di isolamento dei componenti pari a quello del circuito primario; ■ prese a spina con contatto per il conduttore di protezione, di tipo tale da non consentire l'introduzione delle spine del sistema FELV nelle prese alimentate con altre tensioni e da non consentire l'introduzione di spine di altri circuiti nelle prese del sistema FELV. ■ coordinamento del circuito di protezione con il dispositivo automatico di interruzione previsto sul circuito principale per garantire la protezione contro i contatti indiretti. ■ Schneider Electric Protezione e sezionamento dei circuiti Numero di poli da interrompere e proteggere Protezione delle persone Protezione e sezionamento dei circuiti ll numero di poli indicato è valido per gli interruttori automatici che assicurano contemporaneamente le funzioni di protezione, manovra e sezionamento. Sistema TT o TNS neutro non distribuito trifase schema A neutro distribuito trifase + N SN = SF: schemi B o C SN < SF: schema C sotto la condizione 5 o schema B sotto le condizioni 1 e 2 fase + N schemi D o E fase + fase schema E neutro non distribuito trifase schema A neutro distribuito trifase + PEN Sistema TNC SPEN = SF: schema F SPEN < SF: schema F sotto la condizione 4 fase + PEN SPEN = SF: schema G neutro non distribuito trifase schema A neutro distribuito trifase + N schema C fase + N schema E fase + fase schema E Sistema IT schema A schema B schema C schema D schema E schema F schema G PEN Condizione 1 Il conduttore di neutro, di opportuna sezione, deve essere protetto contro il cortocircuito dal dispositivo di protezione delle fasi. Condizione 2 Solo in presenza di un sistema sostanzialmente equilibrato. La massima corrente che può attraversare il conduttore di neutro è, in servizio ordinario, nettamente inferiore alla portata di questo conduttore. Schneider Electric Condizione 3 Quando la protezione del neutro è già assicurata da un dispositivo di protezione a monte contro il cortocircuito o quando il circuito è protetto da un dispositivo a corrente differenziale residua che interrompe tutti i conduttori. Condizione 4 Se non sono soddisfatte le condizioni 1 e 2 si deve disporre sul conduttore PEN un dispositivo sensibile alle sovracorrenti che interrompa le fasi, ma non il conduttore PEN. PEN Condizione 5 La protezione del neutro deve essere adatta alla sua sezione. Nota 1: la norma CEI 64.8 raccomanda di non distribuire il neutro nei sistemi IT. Nota 2: il conduttore di neutro deve avere la stessa sezione del conduttore di fase in circuiti monofasi e in circuiti polifasi con sezione di fase ≤ 16 mm 2 (rame) e ≤ 25 mm 2 (alluminio). 201 Protezione delle persone La sicurezza nei sistemi TT Presentazione Prescrizioni per ambienti particolari In un sistema TT, per garantire la protezione delle persone contro i contatti indiretti, deve essere soddisfatta la seguente relazione: escludendone di fatto l'applicazione nella maggior parte dei casi. L'impiego di un dispositivo differenziale consente di prevedere un impianto di terra facile da realizzare ed affidabile nel tempo. Il dispositivo differenziale può essere: ■ parte integrante del dispositivo Ia < VL RA dove: ■ Ia [A] è la corrente che provoca l'intervento automatico del dispositivo di protezione; ■ UL [V] è la tensione limite di contatto pari a 50 V (25 V in ambienti a maggior rischio); ■ RA [Ω] è la somma delle resistenze del dispersore e dei conduttori di protezione delle masse. di interruzione automatica (sganciatori elettronici con opzione T o W). In questo caso il dispositivo differenziale ha lo scopo di proteggere l'impianto dai guasti verso terra e viene installato sugli interruttori generali; ■ direttamente associato al dispositivo di interruzione automatica (blocchi Vigi); ■ esterno al dispositivo di interruzione automatica (Vigirex). MT/BT Sistema TT I dispositivi automatici ammessi dalla norma sono il dispositivo a corrente differenziale e il dispositivo di protezione contro le sovracorrenti. Utilizzando un dispositivo differenziale ad alta sensibilità, il collegamento delle masse con la terra può avere un valore di resistenza elevato (vedi tabella) senza compromettere l'intervento del dispositivo. La Norma CEI 64.8 ammette l'impiego della protezione contro le sovracorrenti, per garantire la protezione delle persone; ciò può essere realizzato solo in caso di resistenza di terra molto bassa Prescrizioni per ambienti particolari L’impiego dei dispositivi differenziali con sensibilità ≤ 30 mA è obbligatorio nei seguenti casi: ■ locali da bagno, docce e piscine; ■ circuiti che alimentano prese a spina di impianti per cantieri di costruzione e di demolizione o per strutture adibite ad uso agricolo o zootecnico; ■ circuiti che alimentano non più di tre prese a spina di impianti per aree di campeggio di caravan e camper. Inoltre l’utilizzo dei differenziali con 202 1 2 3 N Ia Ig Uc Rn Valori massimi della resistenza di terra RA [Ω] Ia [A] VL [V] 50 0,03 ≤ 1660 0,3 ≤ 166 0,5 ≤ 100 3 ≤ 16 10 ≤5 30 ≤ 1,6 RA 25 ≤ 830 ≤ 83 ≤ 50 ≤8 ≤ 2,5 ≤ 0,8 sensibilità ≤ 30 mA è vivamente consigliato in presenza di apparecchi utilizzatori trasportabili, mobili o portatili alimentati tramite cavi flessibili e come protezione addizionale contro i contatti diretti. In ambienti a maggior rischio in caso di incendio una delle misure di protezione aggiuntive è quella che prevede l’impiego di dispositivi differenziali aventi corrente nominale di intervento non superiore a 300 mA. Queste considerazioni sono valide anche per un impianto gestito con modo di collegamento a terra di tipo TN. Schneider Electric Protezione delle persone La sicurezza nei sistemi TN Presentazione In un sistema TN per garantire la protezione contro i contatti indiretti deve essere soddisfatta la seguente relazione: I dispositivi di interruzione automatica ammessi dalle norme sono il dispositivo a corrente differenziale e il dispositivo di protezione contro le sovracorrenti. Uo Zs dove: ■ Ia [A] è la corrente che provoca l'apertura automatica del dispositivo di protezione entro i tempi previsti dalla norma in funzione della tensione nominale verso terra del sistema, indicati nella tabella sottostante. Ia ≤= Tempi massimi di interruzione per i sistemi TN U0[V] tempi di interruzione [s] 120 0,8 130 0,4 400 0,2 >400 0,1 Uo [V] è la tensione nominale (valore efficace) tra fase e terra; ■ Zs [Ω] è l'impedenza dell'anello di guasto dalla sorgente di energia fino al punto di guasto e comprende l'impedenza del conduttore di fase e di protezione trascurando l'impedenza di guasto. ■ Che corrente di intervento utilizzare Se si utilizza per la protezione delle persone lo stesso dispositivo impiegato per la protezione contro le sovracorrenti, è consigliabile utilizzare, per la verifica della relazione sopra riportata, la corrente di intervento della protezione magnetica Im [A]. ■ Il tempo di intervento della protezione magnetica è infatti inferiore ai tempi massimi previsti della norma. La relazione iniziale diventa: Im = Se il dispositivo di interruzione è equipaggiato con una protezione differenziale, la corrente utilizzata per la verifica è la soglia di intervento nominale I∆n del dispositivo differenziale: I∆n ≤= Uo Zs Selettività differenziale Per realizzare la selettività, tra protezioni differenziali disposte in serie, verificare le relazioni riportate a pag. 123. La norma ammette, l'impiego di dispositivi differenziali selettivi del tipo S oppure di dispositivi differenziali regolabili in tempo e corrente. Uo . Zs Tuttavia si ricorda che per circuiti di distribuzione o per circuiti terminali che alimentano solo componenti elettrici fissi la norma ammette tempi di intervento inferiori o uguali a 5 s. Per la soluzione pratica di questo problema vedere pag. 184. Un/Uo MT/BT 1 2 3 PEN Ia ZS Ig Uc Rn Come ottenere la protezione contro i contatti indiretti Qualora la protezione contro i contatti indiretti non sia verificata utilizzando i comuni dispositivi di protezione si possono impiegare i seguenti accorgimenti: ■ utilizzare uno sganciatore a soglia magnetica bassa: ❑ interruttori modulari con curva di intervento tipo B, ❑ interruttori scatolati con sganciatore magnetotermico tipo G, ❑ interruttori equipaggiati con sganciatore elettronico tipo STR. Abbassando la soglia di intervento del relé magnetico è possibile proteggere contro i contatti indiretti condutture di lunghezza maggiore. In tal caso si consiglia di verificare i limiti di selettività determinati precedentemente. Schneider Electric Utilizzare un dispositivo differenziale. Il suo impiego permette di realizzare la protezione contro i contatti indiretti in tutti quei casi dove l'intervento della protezione magnetica non è assicurata: ❑ circuiti soggetti a modifiche e ampliamenti importanti, ❑ impedenze di guasto elevata o di difficile valutazione. ■ L'utilizzo del dispositivo differenziale, nella maggior parte dei casi, rende la protezione indipendente dai parametri dell'impianto elettrico (lunghezza e sezione dei cavi). Esempio Ad una soglia di intervento differenziale pari a 1 A corrisponde un'impedenza dell'anello di guasto di 230 Ω. Aumentare la sezione del cavo. Dove non sia possibile utilizzare interruttori con la soglia magnetica bassa: ❑ richiesta di limiti di selettività elevati, ❑ rischi di scatti intempestivi dovuti a correnti di avviamento importanti, e dove non si possa o non si voglia utilizzare dispositivi differenziali, per assicurare l'intervento della protezione è necessario aumentare la sezione del conduttore di protezione o al limite la sezione del conduttore di fase. Così facendo si riduce l'impedenza dell'anello di guasto e si eleva la corrente di guasto verso terra migliorando le condizioni di intervento del dispositivo di protezione. ■ Inoltre la soglia magnetica può essere regolata al valore massimo migliorando così le condizioni richieste per la selettività in cortocircuito. 203 Protezione delle persone La sicurezza nei sistemi IT Presentazione La particolare configurazione di questo sistema fa si che in caso di singolo guasto a terra la corrente di guasto sia fortemente limitata dall'impedenza capacitiva verso terra della linea e non richieda quindi di essere interrotta tempestivamente. Primo guasto È obbligatorio limitare la tensione di contatto Uc = RT • Id ≤ UL pari a 10 Ω, la tensione di contatto VC uguaglia il valore limite di UL per una lunghezza totale delle linee in partenza dal trasformatore pari a 92 km. Se la tensione di contatto è sicuramente limitata, non è necessario interrompere il circuito, ma si deve prevedere la segnalazione del primo guasto utilizzando un controllore permanente di isolamento dove: ■ UL [V] è la tensione limite di contatto pari a 50 V (25 V in ambienti a maggior rischio); ■ RT [Ω] è la resistenza del dispersore al quale sono collegate le masse; ■ Id [A] è la corrente che si richiude verso terra, al primo guasto, attraverso l'impedenza capacitiva verso terra ZFT dell'intera rete di bassa tensione. In reti trifasi senza neutro la corrente di primo guasto si può calcolare con la formula: e•U Id = ZFT CPI (Vigilohm) che aziona un allarme sonoro o visivo. È opportuno che il primo guasto venga localizzato e quindi eliminato. Inoltre è richiesta l'installazione di uno scaricatore di sovratensione (Cardew C) tra il neutro del trasformatore MT-BT e la terra, per proteggere l'impianto di BT dai possibili guasti interni al trasformatore tra MT e BT. Un/Uo MT/BT 1 2 3 PEN Ia ZS dove U è la tensione concatenata della rete. Esempio: un valore tipico di capacità di una linea in cavo verso terra è di 0,25 µF/km, da cui segue ZFT=12,7 KΩ/km. Per ogni chilometro di linea si ha Id=54,5 mA. Supponendo un valore di RT Secondo guasto Al secondo guasto (su una fase diversa o sul neutro), le condizioni che garantiscono l'intervento della protezione sono differenti se le masse sono collegate a terra collettivamente oppure a gruppi e se il neutro viene o non viene distribuito: ■ masse collegate a terra per gruppi o individualmente. Il guasto si chiude attraverso le resistenze di collegamento a terra. Verificare le condizioni di intervento in modo analogo a quanto richiesto nel sistema TT. È praticamente sempre necessario il dispositivo differenziale; ■ masse interconnesse con un conduttore di protezione: ❑ neutro non distribuito U Ia ≤ 2 ⋅ Zs . Ig Uc Rn dove: [A] è la corrente che provoca l'apertura automatica del dispositivo di protezione entro i tempi previsti dalla norma; ■ Uo [V] è la tensione nominale (valore efficace) tra fase e terra; ■ U [V] è la tensione nominale (valore efficace) tra fase e fase; ■ Zs [Ω] è l'impedenza del circuito di guasto costituito dal conduttore di fase e dal conduttore di protezione del circuito; ■ Z's [Ω] è l'impedenza del circuito di guasto costituito dal conduttore di neutro e dal conduttore di protezione del circuito. I dispositivi di interruzione automatica riconosciuti dalla norma sono il dispositivo di protezione contro le sovracorrenti e il dispositivo a corrente differenziale. Per la soluzione pratica di questo problema vedere pag. 184. ■ Ia Che corrente di intervento utilizzare (masse interconnesse) Per quanto riguarda la corrente di intervento da utilizzare nella verifica valgono le stesse considerazioni espresse per il sistema TN applicate alle relazioni sopra riportate. Se si utilizza un dispositivo differenziale è necessario assicurarsi che la soglia di intervento sia superiore alla corrente verso terra al primo guasto di isolamento. Considerando il campo di possibile intervento del differenziale (da I∆n/2 a I∆n), si dovrà imporre: I∆n > Id primo guasto. 2 Come ottenere la protezione contro i contatti indiretti Valgono le stesse considerazioni esposte per il sistema TN. ❑ neutro distribuito ≤ Ia = UUoo . 2 ⋅ Z' s MT/BT Ig Un/Uo 1 2 3 PE Ia Ia C P I Ig Ig RT Sistema IT 2 guasto Uc Uc 204 Schneider Electric Controllori permanenti d'isolamento Caratteristiche Protezione delle persone Tabella di scelta La scelta del controllore permanente d'isolamento deve essere effettuata in funzione dei seguenti parametri: ■ la tensione tra le fasi e il tipo di rete da controllare; ■ l'estensione della rete da controllare; ■ altri elementi quali installazione, alimentazione ausiliaria, ecc. tipo tensione tra le fasi TR22A da 20 a 1000 Hz ≤ 760 V (1) TR22AH da 20 a 1000 Hz ≤ 760 V XM200 XM300C da 45 a 400 Hz ≤ 760 V da 45 a 400 Hz ≤ 760 V (1) CA neutro non accessibile da 20 a 1000 Hz ≤ 440 V (1) da 20 a 1000 Hz ≤ 440 V da 45 a 400 Hz ≤ 440 V da 45 a 440 Hz ≤ 440 V (1) CA neutro accessibile si da 115 a 525 V ≤ 500 V CA ≤ 30 km CA 2,5 Hz da 10 a 100 kΩ da 0,1 a 20 kΩ si da 115 a 525 V ≤ 500 V (1) CA ≤ 30 km CA 2,5 Hz da1 a 299 kΩ da 0,2 a 99.,9 kΩ si da 115 a 525 V ■ ■ ■ ■ estraibile IP40 EM9 da 50 a 1000 Hz ≤ 760 V estraibile IP40 EM9B/BV da 50 a 1000 Hz ≤ 760 V estraibile estraibile IP40 IP40 EM9T TR5A da 50 a 1000 Hz ≤ 380 V CA neutro non accessibile da 50 a 1000 Hz ≤ 440 V da 50 a 1000 Hz ≤ 440 V da 50 a 1000 Hz ≤ 220 V CC estensione della rete principio di funzionamento: iniezione di soglia di funzionamento 1° soglia 2° soglia lettura diretta tensione ausiliaria CA installazione ad incasso su guida DIN morsettiera di collegamento grado di protezione parte frontale tipo tensione tra le fasi CA neutro accessibile CA ≤ 50 km CC da 0,7 a 100 kΩ CA ≤ 50 km CC da1 a 251 kΩ si da 115 a 525 V ≤ 420 V CC ≤ 50 km segnalazione di squilibrio di tensione CC estensione della rete principio di funzionamento: iniezione di CA ≤ 50 km CC CA ≤ 50 km CC CA ≤ 50 km CC soglia di funzionamento da 10 a 150 kΩ da 1 a 100 kΩ da 10 a 150 kΩ 24/48 V da 5 a 25 kΩ 120 V da 10 a 50 kΩ 220/420 V da 30 a 150 kΩ lettura diretta tensione ausiliaria CA ad incasso su guida DIN morsettiera di collegamento grado di protezione parte frontale involucro no da 115 a 480 V si (solo EM9BV) da 115 a 480 V no da 24 a 240 V no senza sorgente ausiliaria ■ ■ ■ ■ fissa IP30 IP20 fissa IP30 IP20 fissa IP30 IP20 fissa IP30 IP20 installazione ■ Tabella di scelta degli apparecchi di ricerca sotto tensione dei guasti d'isolamento apparecchio fisso XM200 + XD301 o XD312 + toroidi apparecchiatura portatile generatore XGR + rilevatore mobile XRM + pinze (1) Fino a 1700 V con neutro accessibile e 1000 V con neutro non accessibile utilizzando una piastra di adattazione. Fino a 1200 V in CC per l'XM300c con la stessa piastra. Tabella di scelta del limitatore di sovratensioni Cardew C (2) Un [V] ≤ 230 230 ≤ U ≤ 400 400 ≤ U ≤ 660 660 ≤ U ≤ 1000 1000 ≤ U ≤ 1560 neutro accessibile neutro non accessibile MT MT tipo tipo tipo tipo tipo BT 250 V 250 V 440 V 660 V 1000 V tipo tipo tipo tipo Tabella di scelta dei cavi di collegamento del Cardew C BT 250 V 440 V 660 V 1000 V (3) potenza del trasformatore [kVA] ≤ 63 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 sezione Cu [mm2] 25 25 35 35 50 70 70 95 95 120 120 neutro accessibile 1000 1250 neutro non accessibile 25 25 25 25 35 35 50 70 70 95 95 120 120 (2) È obbligatorio collegare al secondario del trasformatore MT/BT un limitatore di sovratensione in modo da permettere il fluire delle sovratensioni verso terra (DPR 547). (3) Per cavi in Al moltiplicare la sezione del conduttore in Cu, qui indicata x 1,5. Schneider Electric 205 Protezione delle persone La sicurezza nei sistemi IT Sicurezza minima Segnalazione del primo guasto batteria funziona in isola. Considerando però la limitata estensione dei circuiti alimentati dall'UPS ed il breve tempo per il quale l'UPS può funzionare in isola (generalmente dell'ordine dell'ora), non si considera giustificato l'utilizzo di un dispositivo di segnalazione del primo guasto in quanto risulta estremamente improbabile l'insorgere, dopo un primo guasto, di un secondo guasto nel breve tempo di funzionamento con alimentazione da batteria (si veda a questo proposito il commento all'articolo 413.1.5.1 della nuova edizione della norma CEI 64-8). La norma CEI 64-8 richiede l’inserimento di un controllore di isolamento (CPI) per la segnalazione del primo guasto a terra. Per una normale rete a 50 Hz si possono utilizzare sia controllori che iniettano un segnale di tipo continuo che controllori che iniettano un segnale alternato a bassa frequenza (2.5 Hz). Il secondo tipo di CPI può fungere anche da generatore di segnale per la ricerca dei guasti. Il controllore di isolamento può essere inserito in alternativa sul centro stella del trasformatore o su una delle fasi; nel primo caso la tensione che è applicata al CPI per un guasto a terra è la stellata mentre nel secondo caso è la concatenata. Uno dei parametri di scelta di un CPI è proprio la tensione concatenata della rete da controllare: infatti nel caso di neutro non accessibile (collegamento del CPI su una fase) essa risulta 1/e volte inferiore rispetto al caso di neutro accessibile. I CPI sono dotati di una soglia di allarme in kΩ al raggiungimento della quale si ha l’accensione di una spia sul fronte degli apparecchi e la commutazione di un contatto per la segnalazione a distanza. La soglia di allarme deve essere impostata ad un valore di resistenza inferiore al normale valore di resistenza di isolamento verso terra dell’impianto con tutti i carichi inseriti. L’intervento delle protezioni è obbligatorio al secondo guasto. Nel caso di reti TT o TN alimentate tramite UPS può verificarsi la situazione in cui l'impianto a valle, in assenza di tensione di rete, riceva tensione dalla batteria. Si ha quindi il passaggio da un sistema di neutro TT o TN ad un sistema IT, in quanto la Reti con più trasformatori Bisogna sottolineare che non è corretto installare due o più CPI su una stessa rete poiché se tra i due vi è continuità metallica le correnti iniettate si sovrappongono e di conseguenza i dispositivi danno luogo a misurazioni errate che si traducono in indicazioni inaffidabili del livello di isolamento. In base a quanto detto, se la rete è alimentata da più trasformatori in parallelo va installato un solo CPI il quale comunque controllerà l’isolamento del secondario dei trasformatori e di tutto l’impianto a valle dei trasformatori stessi. Reti a configurazione variabile In questo caso le valutazioni da fare sono più complesse: bisogna considerare tutte le configurazioni che può assumere l’impianto e verificare che in nessuna di esse vi siano due o più CPI collegati alla stessa rete. Le manovre che portano a modifiche della topologia della rete (ad esempio chiusura o apertura di congiuntori) devono modificare opportunamente anche i collegamenti dei CPI per evitare di averne più di uno collegato alla stessa parte di impianto o di lasciare parti di impianto prive di controllo. Nel caso di due reti esercite indipendentemente in servizio normale ma che possono essere comunque collegate (ad esempio per fuori servizio di un trasformatore), è necessario che uno dei CPI venga scollegato nel funzionamento con congiuntore chiuso. E’ necessario inoltre verificare che la regolazione della soglia di intervento sia inferiore al livello di isolamento dell’impianto a congiuntore chiuso e che il CPI sopporti la lunghezza totale dei cavi di tutto l’impianto (ad esempio tale valore è di 30 km per l’XM200). Conclusioni L’installazione di un CPI in un impianto IT (peraltro imposta dalla norma CEI 64-8) permette di mantenere nel tempo i vantaggi di questa tipologia di gestione del neutro: è un dispositivo fondamentale dell’impianto da scegliere con cura e collegare con oculatezza poichè scelte errate o collegamenti scorretti renderebbero l’impianto inaffidabile e quindi inutili i costi sostenuti per realizzarlo. Se associato ad una modalità di ricerca guasti tempestiva ed efficace, il CPI permette di limitare l’eventualità di un doppio guasto simultaneo che causerebbe sia il fuori servizio almeno delle utenze interessate dai guasti che possibilità di danneggiamento delle stesse (un doppio guasto è, a tutti gli effetti, un cortocircuito). Ad esempio, ipotizzando che statisticamente ci possa essere un guasto ogni tre mesi e che il servizio manutenzione sia in grado di eliminarlo entro 24 ore, si avrebbe in media un doppio guasto circa ogni 22 anni. CPI CPI Rete a configurazione variabile: un solo CPI deve essere collegato per ogni rete indipendente. Protezioni minime indispensabili: segnalazione del primo guasto (permette di avere continuità di servizio) e intervento della protezione obbligatorio al secondo guasto. 206 Schneider Electric Miglioramento delle condizioni di servizio Ricerca sotto tensione del guasto di isolamento (Vigilohm System) L’apparecchio Vigilohm XM200 permette di localizzare rapidamente il primo guasto e di effettuare quindi la riparazione al più presto, evitando così lo sgancio per il secondo guasto. La localizzazione della partenza guasta può essere fatta in due modi: (1) Controllo dell’isolamento di motori normalmente non in tensione Un caso particolare si presenta quando nell’impianto (anche non IT) vi sono dei motori che normalmente non sono in tensione ma che devono funzionare con certezza in determinate circostanze (ad esempio motori che azionano pompe antincendio). L’isolamento del motore e del relativo cavo di alimentazione potrebbe abbassarsi durante lunghi periodi di fuori servizio a causa di umidità o altro fino ad impedire il suo funzionamento proprio quando di vitale importanza. Per controllare l’isolamento dei motori destinati ad un tale utilizzo, è disponibile un apposito CPI (Vigilohm SM21). Quando il motore è fuori tensione, l’SM21 applica una tensione continua tra lo statore e la terra, controllandone l’isolamento, e segnalando prontamente (mediante contatti di uscita) eccessivi abbassamenti di isolamento. Il contatto di uscita può anche essere utilizzato per impedire l’avviamento del motore, quando il livello di isolamento è troppo basso, al fine di evitare danneggiamenti. Il collegamento da prevedere è riportato a fianco. Il CPI deve essere scollegato quando il motore è in tensione e dunque bisogna interporre tra il CPI stesso e la rete un contatto normalmente chiuso del dispositivo che alimenta il motore (generalmente un contattore). Schneider Electric utilizzando i rilevatori fissi XD301 (individuali) o XD312 (per gruppi di 12 partenze) per una ricerca automatica ed immediata della partenza guasta; ■ utilizzando un rilevatore portatile XRM con pinza amperometrica, per individuare manualmente la partenza guasta. ■ CPI CPI M 16 Controllo dell’isolamento di motori normalmente fuori tensione. 207 Rete in corrente continua isolata da terra Controllo di isolamento Protezione delle persone Le protezioni minime indispensabili (condizioni normali di installazione) Segnalazione al primo guasto (permette di avere continuità di servizio). Intervento della protezione obbligatorio al secondo guasto Per controllare l'isolamento della rete e segnalare un guasto verso massa utilizzare le apparecchiature seguenti: ■ TR5A su reti in corrente continua del tipo non ondulata (batterie di accumulatori). In questo apparecchio un dispositivo ad alta impedenza misura la variazione di potenziale delle due polarità della rete con riferimento alla terra. Queste variazioni vengono confrontate con la soglia impostata. Il limite di utilizzazione è la tensione della rete da controllare, cioè 420 V; ■ Vigilohm System XM200 o XM300C su reti in corrente continua del tipo ondulata (generatori in corrente continua, gruppi statici di conversione) o non ondulata. + G MERLIN GERIN vigilohm system XM200 TR5A test R C Sp Sa S menu ok Vigilohm System XM200 o XM300C RT test RT Miglioramento delle condizioni di servizio G MERLIN GERIN vigilohm system XM200 test Sa Sp C R S menu ok test XD301 Vigilohm System XM200 o XM300C M XD301 PE RT G Ricerca sotto tensione del guasto d'isolamento (Vigilohm System) L'utilizzo di un Vigilohm System abbinato a dei rilevatori XD301 o XD312 consente di effettuare la ricerca sotto tensione del primo guasto, permettendo di ottenere un miglioramento della continuità di servizio; questo è possibile grazie all'iniezione da parte dell'XM200 o dell'XM300C di un segnale a bassa frequenza (2,5 Hz). Il rilevatore portatile XRM con le relative pinze amperometriche è compatibile con gli apparecchi XM200 o XM300C. Per interrompere il circuito è possibile utilizzare un controllore d'isolamento che comanda l'apertura dell'interruttore di protezione. MERLIN GERIN vigilohm system XM200 test Toroidi R C Sp Sa S menu ok test XM200 Vigilohm System XM200 o XM300C XD312 XRM PE RT 208 Schneider Electric Protezione delle persone Dispositivi differenziali Presentazione Protezione mediante trasformatore toroidale Protezione differenziale di tipo toroidale 1 A 3 2 Esempio di cattivo serraggio dei conduttori nel toroide Il trasformatore toroidale è utilizzato per i seguenti dispositivi differenziali: interruttori magnetotermici con blocchi differenziali Vigi, interruttori magnetotermici differenziali, interruttori differenziali puri. Il toroide deve abbracciare tutti i conduttori attivi affinchè sia interessato dal campo magnetico residuo corrispondente alla somma vettoriale delle correnti che percorrono le fasi ed il neutro. L’induzione magnetica nel toroide e il segnale elettrico disponibile al secondario sono dunque, da un punto di vista teorico, l’immagine della corrente differenziale residua. Il segnale elettrico al secondario del toroide viene inviato al relé per lo sgancio. Lo stesso principio può essere applicato utilizzando un relé differenziale a toroide separato esterno al dispositivo di interruzione (Vigirex). In questo caso, per la corretta installazione del toroide occorre attenersi ad alcune regole di seguito indicate. Il sensore toroidale permette di determinare correnti differenziali nel campo che va da qualche milliampere a qualche decina di ampere. In particolare si realizzano dispositivi differenziali ad alta sensibilità per circuiti di distribuzione e terminali (protezione delle persone e protezione contro gli incendi). Relé differenziale a toroide separato Posizionamento del toroide lontano dai tratti di curvatura dei cavi Ø L’insieme necessario per il funzionamento è costituito dal toroide o trasformatore di corrente e dal relé differenziale, associati al dispositivo di interruzione provvisto della relativa bobina di apertura (MX o MN). Il collegamento toroide-relé differenziale deve essere realizzato con cavo schermato in caso di: ■ soglia differenziale <100 mA; ■ toroide installato a distanza superiore a 10 m; ■ cavo di segnale installato a meno di 30 cm dal cavo di potenza. Nota 1: se si utilizzano differenziali ad alta sensibilità, è consigliabile formare una treccia con i cavi di collegamento toroide-relé. Nota 2: i relé differenziali Vigirex presentano il controllo permanente del collegamento toroide-relé: in caso di interruzione si ha l’apertura dell’interruttore associato. Nota 3: alcuni tipi di relé differenziali Vigirex sono provvisti di dispositivo a sicurezza positiva per la segnalazione in caso di mancanza dell’alimentazione ausiliaria o di rottura del cavo di alimentazione. Affinchè la "risposta" del toroide sia fedele e lineare, è necessario collocare i conduttori il più vicino possibile al centro del toroide, affinchè la loro azione magnetica in assenza di corrente differenziale residua sia perfettamente compensata. Il campo magnetico generato da un conduttore diminuisce proporzionalmente alla distanza ed è quindi molto forte nel punto A della figura a fianco; ne deriva una saturazione magnetica locale che si traduce in un contributo al flusso magnetico nel toroide, dovuto alla fase 3, non proporzionale alla corrente che la percorre. Lo stesso fenomeno può verificarsi se il toroide è posizionato in prossimità di una zona di curvatura dei cavi da cui esso è attraversato. Ciò può causare la comparsa di una induzione residua parassita, in grado, nel caso di correnti di elevata intensità, di far apparire al secondario del toroide un segnale che può dare luogo ad un intervento intempestivo. Questo rischio è tanto più elevato quanto più la soglia d’intervento del differenziale è bassa rispetto alla corrente nelle fasi, in modo particolare in caso di cortocircuito. Nei casi critici (Ifasemax / I∆n elevato), due soluzioni consentono di far fronte al problema degli scatti intempestivi: ■ utilizzare un toroide avente diametro interno almeno doppio del diametro del cavo o del fascio di cavi; ■ disporre un manicotto di materiale ferromagnetico (ferro dolce - lamiera ferromagnetica) all’interno del toro per rendere il campo omogeneo. Una volta che sono state considerate tutte queste precauzioni, cioè centraggio dei conduttori, uso di un toroide di grandi dimensioni e applicazione di un manicotto magnetico, il valore del rapporto Ifasemax / I∆n può arrivare fino a 50000. Occorre sottolineare che l’utilizzo di differenziali a toroide incorporato consente all’installatore di risolvere i problemi sopra evidenziati, perchè in questo caso è il costruttore che studia e mette a punto le soluzioni per risolvere il problema del centraggio dei conduttori attivi e ottimizzare il dimensionamento del toroide. Lu2Ø Il manicotto di materiale ferromagnetico disposto attorno ai conduttori all'interno del toroide riduce il rischio di sganci causati da correnti di spunto. Schneider Electric 209 Protezione delle persone Dispositivi differenziali Presentazione Conduttore di protezione d d c { { Il conduttore di protezione deve essere installato esternamente al toroide (fig. a). In caso contrario il dispositivo differenziale non interviene. Se la guaina metallica del cavo è collegata a terra e passa all'interno del toroide (fig. b), il conduttore che collega la guaina al collettore di terra deve passare all'interno del toroide per annullare gli effetti di una eventuale corrente di guasto che potrebbe circolare all'interno della guaina stessa. b e f a a e Fig. a Protezione mediante trasformatori di corrente Per misurare la corrente differenziale di un circuito trifase sono installati tre o quattro trasformatori di corrente a seconda che il circuito sia senza neutro o con neutro. I tre (o quattro) TA si comportano come dei generatori di corrente collegati in parallelo che fanno circolare sul circuito d’uscita una corrente che è la somma vettoriale delle tre correnti di fase piu quella dell’eventuale conduttore di neutro, cioè la corrente differenziale residua. Questa corrente è rilevata dal relé differenziale. Questa soluzione è adottata per realizzare la protezione detta “residual” (opzione T), integrata negli sganciatori elettronici. Per rilevare la corrente di guasto verso terra vengono utilizzati i trasformatori di corrente impiegati per il rilevamento delle sovracorrenti. a: b: c: d: e: f: In presenza di guaina metallica Per ragioni costruttive legate alla classe di precisione dei trasformatori di corrente si possono realizzare con questa soluzione solo dispositivi differenziali a bassa sensibilità utilizzabili ai primi livelli di distribuzione per la protezione contro gli incendi e più in generale per la protezione dell’impianto. Infatti potrebbe succedere che, in seguito all’errore di lettura operato dai TA, la sommatoria delle correnti nei conduttori attivi potrebbe dare un risultato diverso da zero anche in assenza di corrente di dispersione verso terra. Ad esempio, con dei TA di classe 5, utilizzati alla loro corrente nominale, è consigliabile non effettuare regolazioni del relé differenziale al di sotto del 10% della corrente nominale stessa dei TA. In alternativa alla protezione di terra integrata negli sganciatori un’altra soluzione che sfrutta lo stesso principio è quella che utilizza il toroide del relè differenziale a Fig. b toroide neutro eventuale conduttore di protezione conduttori di fase guaina metallica collegamento guaina - PE. toroide separato per la rilevazione della somma delle correnti dei TA. In aggiunta alle considerazioni fatte in precedenza riguardanti la precisione dei TA, bisogna considerare che per determinare la reale soglia di intervento di questa protezione occorre moltiplicare la soglia regolata sul fronte del relé differenziale per il rapporto di trasformazione dei TA. Ad esempio regolando un Vigirex a I∆n = 500 mA e avendo dei TA 100/5 A la reale soglia di intervento impostata è pari a 500 mA x 100/5 = 10 A. I1 I3 I2 A Ih DDR B Protezione differenziale realizzata con TA in un circuito trifase senza neutro Protezione "Source Ground Return" Una soluzione alternativa a quella dell’uso dei trasformatori di corrente, in caso di protezione di arrivi di forte potenza e quindi in presenza di cavi di fase aventi elevata sezione, è la "Source Ground Return". In questo caso si posiziona il toroide sul collegamento a terra del centro stella dell’avvolgimento di bassa tensione del trasformatore. Infatti, per la legge di Kirchoff ai nodi, la corrente differenziale vista dal toroide T della figura sottostante è uguale a quella vista dal toroide G, per un guasto d’isolamento che si verifica sulla rete BT. Il toroide rileva ed invia al relé differenziale la corrente di guasto verso terra. Il relé differenziale può essere integrato nello sganciatore elettronico (opzione W) del dispositivo di interruzione o esterno allo stesso (Vigirex). Questa soluzione si può applicare nei sistemi TN-S, qualora sia possibile installare il toroide sul tratto del conduttore di terra tra la derivazione del neutro e quella del PE. AT / BT G 1 2 3 N T DDR DDR PE Inserzione sui conduttori attivi (G) e source ground return (T). 210 Schneider Electric Trasformatori in parallelo L'impiego di dispositivi differenziali in presenza di trasformatori in parallelo può dar luogo a due tipi di inconvenienti: ■ perdita di sensibilità del dispositivo differenziale. La corrente di guasto verso terra Ig si ripartisce sui trasformatori e di conseguenza i dispositivi differenziali installati sui montanti percepiscono solo una frazione di tale corrente; ■ correnti di circolazione. In presenza di trasformatori con caratteristiche diverse, ad esempio potenza nominale e tensione di corto circuito, è molto probabile la circolazione di correnti che interessano anche l'impianto di terra (correnti di circolazione Ic). Anche in presenza di trasformatori nominalmente identici, piccole differenze costruttive possono dare luogo a queste correnti di circolazione. La presenza di carichi squilibrati, accentuando eventuali differenze di potenziale tra i centri stella dei due trasformatori, acuisce il problema. I relé differenziali installati sugli arrivi dei trasformatori possono pertanto scattare intempestivamente. Questa figura mostra un esempio di realizzazione della messa a terra dei trasformatori in parallelo in un sistema TN-S ed indica il corretto posizionamento dei toroidi. Si ricorda che l'installazione dei differenziali non è ammessa nei sistemi TN-C. La realizzazione pratica del collegamento a terra di trasformatori funzionanti in parallelo e provvisti di protezione differenziale richiede un buon progetto ed una particolare attenzione in fase di montaggio. In particolare il collegamento delle sbarre di terra (PE) del quadro principale deve essere tale da rispettare il corretto posizionamento dei toroidi. Per ovviare a questi inconvenienti utilizzare una delle seguenti soluzioni: ■ installare le protezioni differenziali sulle partenze e non sugli interruttori di arrivo realizzando i montanti con elementi che riducono al minimo il rischio di guasti verso terra. ■ equipaggiare gli interruttori di arrivo con una protezione di terra ed installare i relativi toroidi sui conduttori che uniscono il neutro al dispersore dell'impianto di terra comune ai due trasformatori. Nota: le soluzioni proposte non producono scatti intempestivi delle protezioni diffrenziali inserite; tuttavia le correnti di circolazione sono sempre presenti sull'impianto. È dunque consigliabile evitare il parallelo di trasformatori di diverse caratteristiche nominali. No Ic Si Ic PE Ic PE NO (1) SI (1) 1 2 3 N PE NO DA (2) (1) L'intervento della protezione differenziale deve provocare l'apertura dell'interruttore del montante di media tensione. Infatti, in caso di guasto interno al trasformatore, la sola apertura dell'interruttore di bassa tensione non isola il punto di guasto. Schneider Electric (2) DA è il dispersore intenzionale dell'impianto di terra comune ai due trasformatori. 211 Protezione delle persone Dispositivi differenziali Selettività differenziale Selettività orizzontale In caso di perdita di isolamento solo la partenza interessata al guasto viene messa fuori servizio in quanto gli altri dispositivi differenziali non rilevano alcuna corrente verso terra. Permette il risparmio di un interruttore differenziale a monte dell'impianto quando gli interruttori sono installati nello stesso quadro. La parte di quadro e l'impianto a monte dei dispositivi differenziali devono essere realizzati in modo da ridurre al minimo il rischio di messa in tensione accidentale delle masse. Ig DDR Selettività verticale Per ragioni legate alla continuità di esercizio ed ai pericoli indotti da un eventuale mancanza di energia elettrica può essere richiesto un coordinamento selettivo tra due o più dispositivi differenziali disposti in serie. Per assicurare la selettività tra due dispositivi in serie è necessario soddisfare contemporaneamente le seguenti condizioni: ■ la corrente differenziale nominale del dispositivo a monte deve essere almeno il doppio di quella del dispositivo a valle: I∆nA ⊕ 2I∆nB. Questo per tener conto della tolleranza ammessa dalle norme le quali prevedono che l'intervento sia garantito per correnti uguali o superiori a I∆n e che il differenziale non intervenga per correnti inferiori uguali a 0,5 I∆n. Le correnti comprese tra 0,5 I∆n e I∆n appartengono al campo di tolleranza di intervento della protezione differenziale ammesso dalle norme di prodotto. Un dispositivo differenziale con soglia di intervento pari a 30 mA non interviene per correnti inferiori a 15 mA, potrebbe intervenire per correnti comprese tra 15 e 30 mA e deve intervenire per correnti superiori a 30 mA. ■ Il ritardo intenzionale tA imposto al dispositivo a monte deve essere superiore al tempo totale di interruzione tB TOT del dispositivo a valle tA ⊕ tB TOT Così facendo la selettività differenziale è garantita per tutti i valori di corrente superiori alla soglia di intervento del dispositivo differenziale disposto a valle. Nel campo degli interruttori differenziali per uso domestico e similare la selettività si può ottenere utilizzando dispositivi di protezione a corrente differenziale del tipo s in serie con dispositivi di protezione a corrente differenziale di tipo generale. In questo caso occorre rispettare un rapporto minimo tra le soglie di intervento pari a 3. Per ottenere selettività con i dispositivi a DDR corrente differenziale nei circuiti di distribuzione è ammesso un tempo di interruzione non superiore a 1 s. Quando si utilizza un relé differenziale esterno all'apparecchio di interruzione il tempo tB TOT include il tempo di risposta del relé differenziale e del dispositivo di apertura dell'interruttore automatico e il tempo di interruzione di quest'ultimo (generalmente inferiore a 50 ms). Il coordinamento tra le protezioni differenziali Merlin Gerin permette di garantire la continuità di servizio fra 2 o 3 livelli. ritardo tA>tBTOT I∆nA ≥ 2 I∆nB tempo totale di interruzione tBTOT I∆nB Tabella di selettività differenziale I dispositivi riportati nella seguente tabella di selettività hanno sensibilità e temporizzazioni tali da garantire la selettività semplicemente diversificando i gradini di regolazione. Le associazioni di dispositivi che hanno intervento selettivo sono identificate dal rettangolo grigio. I ∆n [mA] [A] I ∆n a monte 300 500 1 3 10 30 a valle S I II III S R S I II III S I II III I II III I II III [mA] 10 IST 30 IST 300 IST S I II III 500 IST S R [A] 1 IST S I II III 3 IST S I II III 10 IST I II III I = primo gradino di temporizzazione (Vigicompact) IST = istantaneo III = terzo gradino di temporizzazione (Vigicompact) II o R = secondo gradino di temporizzazione (Vigicompact e Vigi NG125) s = selettivo (Multi 9) 212 Schneider Electric Comportamento in presenza di correnti non sinusoidali Schneider Electric B a DBa L'utilizzo ormai sempre più diffuso, anche in ambienti non necessariamente di tipo industriale, di apparecchi con dispositivi elettronici di controllo o regolazione può comportare, in caso di guasto a terra, correnti di dispersione con componenti continue oppure pulsanti di tipo unidirezionale. Le Norme IEC prevedono la classificazione dei dispositivi differenziali in tre tipi secondo la loro attitudine a funzionare in presenza di una corrente di guasto aventi componenti continue o pulsanti unidirezionali. Classe AC Dispositivi differenziali sensibili alla sola corrente di dispersione alternata. Classe A Dispositivi differenziali che garantiscono le caratteristiche di funzionamento anche per correnti di dispersione con componenti pulsanti ben specificate. Classe B Dispositivi differenziali che garantiscono le caratteristiche di funzionamento anche per le correnti di dispersione di tipo continuo. Le Norme di prodotto, sia nel settore domestico che industriale, ad oggi, non hanno ancora previsto le prescrizioni o le prove per i dispositivi differenziali di classe B. proporzionale alla variazione di induzione ∆B, si riducono e di conseguenza il dispositivo differenziale non è in grado di intervenire. Il circuito magnetico dei dispositivi in classe A è realizzato in materiale magnetico con ciclo di isteresi molto più inclinato e ristretto del precedente (curva b). In presenza di correnti di guasto verso terra con componenti pulsanti il ciclo non subisce variazioni sostanziali e di conseguenza il segnale di guasto è sufficiente a far intervenire il dispositivo differenziale. Al contrario, le Norme per gli apparecchi di tipo domestico (CEI EN 61008 e CEI EN 61009) e industriale (CEI EN 60947-2/App.B) hanno ben distinto e definito le prove e le prescrizioni per i dispositivi di classe AC (di gran lunga ad oggi i più utilizzati) e di classe A. Il circuito magnetico dei dispositivi in classe AC è realizzato in materiale magnetico con ciclo di isteresi molto ripido (curva a). In presenza di una corrente di guasto verso terra con componente continua, il ciclo di isteresi e il segnale di guasto, DBb Comportamento degli interruttori differenziali in presenza di correnti con componenti pulsanti unidirezionali e/o continue b H a b classe AC classe A 213 Protezione delle persone Dispositivi differenziali Esempi di circuiti Forme d’onda delle correnti di guasto a terra in circuiti che presentano componenti elettronici distribuzione e i sistemi di raddrizzamento sono monofase e questo corrisponde agli schemi da B a G della figura. L’andamento delle correnti di guasto è di tipo pulsante e di conseguenza i DDR in classe A garantiscono generalmente la protezione delle persone. Fa eccezione il caso dello schema D, in cui la presenza di un condensatore con la sua corrente di scarica introduce nella forma d’onda della corrente di guasto una componente continua; in questo caso il DDR in classe A è in grado di rilevare la corrente di guasto soltanto nel caso in cui si stabilisca in maniera molto rapida, per cui risulta più indicato l’impiego di un differenziale in classe B. Nell’ambiente industriale la maggior parte dei raddrizzatori sono trifasi (schemi da H a J della figura). Alcuni di questi schemi possono generare una corrente di guasto continua con un In questo paragrafo si tratterà della protezione mediante interruttore differenziale di apparecchi in classe di isolamento I. Nella figura sottostante sono mostrati degli esempi di circuiti elettronici con a fianco l’andamento della corrente di guasto a terra. La forma d’onda della corrente di guasto a terra è legata alla tensione esistente tra il punto di guasto e il punto a terra dell’impianto. Solo nel caso in cui si abbiano componenti elettronici bidirezionali (schema A) la corrente di guasto è alternata e quindi tale da consentire l’intervento dei dispositivi differenziali in classe AC. Nell’ambito domestico e similare la Circuito con componente elettronico bidirezionale: si può utilizzare un differenziale in classe AC. Schema A ph basso tasso di ondulazione: ■ lo schema H fornisce una tensione raddrizzata con un basso tasso di ondulazione a regime, quindi delle correnti di guasto difficili da rilevare con il DDR in classe A; ■ lo schema K invece genera delle correnti di guasto molto parzializzate e quindi rilevabili dagli stessi DDR in classe A, ma è equivalente allo schema H nel caso di conduzione di onda non parzializzata; ■ lo schema J è il più frequente e si trova normalmente nei variatori di velocità per motori a corrente continua. Con questo schema, per la presenza della forza controelettromotrice e dell’induttanza del motore, si generano delle correnti di guasto meno ondulate che nel caso degli schemi precedenti H e J, specialmente alle alte velocità; occorre quindi utilizzare necessariamente un differenziale in classe B. Id ii wt N a Circuiti per saldatrici o regolatori di luminosità: è preferibile utilizzare un differenziale in classe A. Schema B Id ph R N wt Schema C ph Id R N Circuito per carica batterie monofase: è più indicato l'impiego di un differenziale in classe B. wt Schema D ph Id R N 214 wt Schneider Electric Circuito per l'alimentazione di apparecchi domestici a motore: è preferibile utilizzare un differenziale in classe A Schema E ph Id M _ N Raddrizzatore a ponte monofase non controllato (schema F) e controllato (schema G) utilizzato in ingresso all'alimentazione di vari apparecchi elettrici (TV, forno micro-onde, calcolatori, fotocopiatrici): è preferibile utilizzare un differenziale in classe A wt Schema F Id ph R N wt Schema G Id ph R N wt Ponte trifase utilizzato in raddrizzatori per saldatrici, elettrocalamite ed elettrolisi: utilizzare un differenziale in classe B Schema H (+) Id guasto su (+) 1 R 2 3 wt (-) Ponte trifase controllato per rete in c.c. di tipo industriale: in caso di onda parzializzata può essere sufficiente utilizzare un differenziale in classe A Schema K guasto su (-) (+) Id guasto su (+) 1 R 2 3 wt (-) Ponte trifase controllato utilizzato nei variatori di velocità per motori in c.c.: utilizzare un differenziale in classe B guasto su (-) Id Schema J (+) guasto su (+) alle basse velocità 1 2 M _ wt 3 Id + guasto su (+) alle alte velocità (-) L Schneider Electric (+) wt 215 Protezione delle persone Dispositivi differenziali Perturbazioni Le perturbazioni dei dispositivi differenziali Quali sono le cause? I differenziali sono sensibili a numerose perturbazioni. In realtà, sono le conseguenze di queste perturbazioni, cioè la creazione di correnti di dispersione verso terra, che, rilevate dai dispositivi differenziali, possono provocare dei malfunzionamenti. Negli impianti di bassa tensione le perturbazioni possono avere origine all'interno dell'impianto stesso oppure possono provenire dall'esterno (es. fenomeni atmosferici, reti di media tensione). in ampiezza. Esse producono nella rete un’onda di sovratensione transitoria, che provoca correnti di dispersione attraverso le capacità costituite dalla rete e dalla terra; ■ sovratensioni di manovra: si verificano in corrispondenza dell’apertura e della chiusura di circuiti capacitivi (batterie di condensatori), induttivi (motori) e all'interruzione di correnti di cortocircuito. Le sovratensioni di manovra provocano correnti di dispersione di forma paragonabile a quella originata da fenomeni atmosferici, sono generalmente più frequenti, ma di ampiezza minore; ■ sovratensioni a frequenza industriale: sono quelle dovute ad esempio a: ❑ guasto d’isolamento in rete IT; ❑ rottura del neutro con conseguente squilibrio delle tensioni di fase; ❑ intervento di scaricatori su linee MT con conseguente innalzamento del potenziale di terra dell’installazione (e quindi delle masse collegate); ❑ guasto MT/BT in cabina; ■ tensioni con forte contenuto armonico prodotte da apparecchi connessi alla rete di media tensione (es. forni ad arco); ■ correnti di dispersione verso terra permanenti dovute alla presenza nell’impianto di apparecchi elettronici che possiedono in ingresso un filtro capacitivo collegato tra le fasi e la massa. Queste correnti permanenti sono sia a frequenza industriale che ad alta frequenza; ■ correnti e tensioni con forti componenti armoniche generate dalla presenza sempre più massiccia di componenti elettronici negli impianti. Se si eccettua il caso delle scariche atmosferiche, le perturbazioni interne alle reti BT hanno un’influenza molto più forte sul funzionamento dei differenziali rispettto alle perturbazioni esterne per ragioni di maggiore prossimità e intensità dei fenomeni. Gli effetti delle perturbazioni che hanno origine sulla rete di media tensione sono ammortizzati dalla presenza del trasformatore MT/BT e dei cavi dell’impianto. Tipi di perturbazioni Le perturbazioni sono essenzialmente dovute a sovratensioni e ad armoniche: ■ sovratensioni dovute a scariche atmosferiche: sono quelle più elevate Immunità dei dispositivi differenziali Per verificare il comportamento degli interruttori differenziali nei confronti di questi fenomeni, le Norme CEI EN 61008 e CEI EN 61009 hanno introdotto una prova da effettuare in laboratorio utilizzando I dispositivi di protezione differenziali (interruttori automatici differenziali, interruttori non automatici differenziali a toroide separato) sono utilizzati in campo civile, terziario e industriale. La protezione differenziale viene installata per assicurare tre funzioni fondamentali: ■ proteggere le persone contro il rischio di un contatto indiretto; ■ proteggere contro le correnti di guasto verso terra che possono essere causa di rischi d’incendio; ■ assicurare una protezione addizionale contro il rischio di un contatto diretto. Cosa vuol dire intervento intempestivo di un differenziale Un dispositivo differenziale deve essere in grado, in qualunque momento, di assicurare la protezione differenziale senza intervenire sotto l’azione di una corrente di dispersione transitoria, cioè in assenza di un vero guasto d’isolamento. Questi interventi intempestivi nuociono al comfort dell’ambiente e alla continuità di servizio e possono spingere l’utente ad eliminare l’inconveniente disattivando il dispositivo di protezione. Si definisce intervento intempestivo di una protezione differenziale il suo intervento causato da correnti di dispersione non pericolose per le persone e per i beni. generatori di impulso ben specificati con i quali si può ottenere una tensione transitoria di tipo oscillatorio, la cui forma d’onda, nota come "ring-wave" (vedi fig.1), è definita dalle seguenti caratteristiche: ■ 0,5 µs: durata del fronte di risalita; ■ 100 kHz: frequenza di oscillazione del fenomeno transitorio; ■ 200 A: valore di picco iniziale della corrente. In aggiunta, i dispositivi differenziali della gamma modulare Merlin Gerin di tipo standard sono sottoposti ad un ulteriore verifica; si tratta di una prova, prevista dalla Norma Internazionale IEC60 (e ripresa dalla norma francese relativa agli interruttori di utenza NFC 62-411), nella quale il dispositivo è sottoposto ad un’onda di corrente di tipo impulsivo che simula la corrente di fuga che circola attraverso le capacità in aria esistenti tra impianto e terra in conseguenza di una sovratensione atmosferica. Questa corrente è definita dalle seguenti caratteristiche: ■ 8 µs: durata del fronte di risalita; ■ 20 µs: tempo fino all’emivalore; ■ 250 A: valore di picco della corrente di prova per i differenziali istantanei; ■ 3000 A: valore di picco della corrente di prova per i differenziali selettivi. I dispositivi differenziali super immunizzati (tipo "SI") I dispositivi differenziali dalla gamma "SI" super immunizzati sono dei relé differenziali in classe A concepiti appositamente per sopportare le perturbazioni presenti negli impianti, senza che si abbiano interventi intempestivi o desensibilizzazione del relé per saturazione del toroide. La soluzione proposta da Schneider si basa sull’inserimento tra il toroide e il relé di sgancio di un filtro elettronico che introduce un leggero ritardo allo sgancio del relé; questo ritardo consente al differenziale di tipo SI di sopportare tutti i fenomeni transitori, restando nei limiti di sicurezza per quanto riguarda i tempi d’intervento (tempo di sgancio a 2I∆n < 30 ms). A 200 90% A 250 10µs (f=100 kHz) 125 10% t[µs] ca 0,5µs 60% Fig. 1: Andamento dell'onda di prova "ring wave" 216 8 20 t[µs] Fig. 2: Andamento dell'onda di prova IEC60 Schneider Electric Influenza delle sovratensioni I nuovi differenziali istantanei tipo "SI" resistono a dei livelli ben superiori di sovratensioni rispetto a quelli previsti dalle norme CEI EN 61008 e CEI EN 61009 e sopportano, senza interventi, la maggior parte delle sovracorrenti transitorie verso terra provocate dalle scariche atmosferiche o dalle manovre sulla rete attraverso le capacità della linea e dei filtri degli utilizzatori. Infatti i differenziali "SI" sono concepiti per non sganciare istantaneamente, ma con una leggera temporizzazione dell’ordine di 10 ms, consentendo così una miglior tenuta ai transitori. Influenza delle correnti ad alta frequenza Correnti ad alta frequenza sono generate e inviate a terra dai filtri di alcuni carichi come ad esempio i reattori elettronici delle lampade fluorescenti, i variatori di velocità dei motori, i variatori elettronici di luminosità, ecc.. Inoltre questi carichi possono dare luogo a correnti di dispersione verso terra con componenti continue. In funzione del numero di utilizzatori installati, si possono presentare due tipi di problemi con i differenziali standard: ■ intervento intempestivo dovuto alle correnti ad alta frequenza di modo comune; ■ non intervento per saturazione dovuto alle componenti continue della corrente di dispersione verso terra. I filtri della nuova gamma "SI" sono di tipo passo basso e quindi attenuano gli effetti delle componenti ad alta frequenza della corrente di dispersione verso terra. Il differenziale di tipo "SI" è quindi in grado di realizzare un declassamento in frequenza, adattando la soglia di sgancio alla frequenza della corrente; ad esempio con una corrente di dispersione a 1000 Hz la soglia di sgancio I∆n di un interruttore differenziale da 30 mA diventa pari a 14 I∆n, ma gli effetti di una corrente a 1000 Hz che attraversa il corpo umano sono molto inferiori a quelli provocati dallo stesso valore di corrente a 50 Hz. Nei differenziali di tipo standard il relé di sgancio riceve continuamente un segnale elettrico del trasformatore, creando un rischio permanente di intervento intempestivo o di saturazione. Nella gamma "SI" il segnale non arriva al relé fino a che tutti i filtri non autorizzano l’intervento. Stabilità della soglia d’intervento La stabilità della soglia d’intervento alle basse temperature è garantita dalla scelta di un opportuno materiale magnetico del toroide così come da una configurazione dell’insieme elettronica/relè favorevole. I dispositivi differenziali della gamma "SI" funzionano fino ad una temperatura di ≤25°C. Schneider Electric Esempi d’impiego del differenziale SI Le sovratensioni di origine atmosferica e gli utilizzatori prioritari. Quando un fulmine cade nei pressi di un immobile o di un fabbricato, la rete è sottoposta ad un onda di tensione che genera delle correnti di dispersione transitorie che si richiudono verso terra attraverso i cavi o i filtri. In funzione dell’intensità, della prossimità dell’impatto e delle caratteristiche dell’installazione elettrica, queste correnti di dispersione possono provocare un intervento intempestivo. Per garantire la continuità di servizio dei circuiti prioritari, assicurando contemporaneamente la sicurezza, in caso di perturbazioni atmosferiche occorre associare: ■ uno scaricatore di sovratensioni, che permette di proteggere gli utilizzatori sensibili dalle sovratensioni atmosferiche; ■ un dispositivo differenziale 300/500 mA tipo "SI" selettivo a monte, per assicurare una selettività differenziale totale; ■ un dispositivo differenziale 30 mA tipo "SI", installato a protezione degli utilizzatori prioritari. per esempio, dall’avviamento di uno o di più personal computers) per provocare un intervento intempestivo. Le possibili soluzioni sono: suddividere i circuiti: la divisione dei circuiti evita il sovrannumero di utilizzatori dipendenti dallo stesso differenziale convenzionale monofase. Si arriva ad un massimo di 6 utilizzatori partendo dalla seguente considerazione: nel peggiore dei casi, ipotizzando una dispersione di 1,5 mA per ognuno, la dispersione totale è pari a 9 mA, cioè il 30% della soglia di sensibilità del differenziale da 30 mA; ■ utilizzare dei dispositivi "SI": grazie al suo comportamento in presenza di correnti transitorie, la gamma "SI" è particolarmente indicata in presenza di apparecchiature informatiche. Permette l’installazione di un maggior numero di apparecchi (fino ad un massimo di 12 utilizzatori informatici) a valle dello stesso dispositivo differenziale, senza che si verifichino interventi intempestivi. ■ Lampade fluorescenti con reattore elettronico Le lampade fluorescenti possono dare origine a tre tipi di problemi: ■ correnti di dispersione continue pulsanti; ■ correnti di dispersione ad alta frequenza per la presenza di filtri capacitivi collegati verso terra o correnti ad alta frequenza introdotte nella rete che provocano anomalie di funzionamento del relé; ■ correnti di spunto all’accensione La micro-informatica e gli interventi intempestivi Per garantire la conformità alle direttive europee riguardanti la compatibilità elettromagnetica, numerosi costruttori hanno installato all’interno dei loro prodotti informatici dei filtri antidisturbo. Questi filtri generano delle correnti di dispersione permanenti a 50 Hz, dell’ordine di 0,5 ÷ 1,5 mA per apparecchio, a seconda del modello e della marca. Quando più utilizzatori di questo tipo sono collegati alla stessa fase, le correnti di dispersione si sommano vettorialmente; nelle reti trifasi, le dispersioni di due fasi possono annullarsi reciprocamente in funzione del loro sfasamento e delle dispersioni prodotte su ciascuna fase. Quando la somma delle correnti di dispersione permanenti raggiunge approssimativamente il 30% della soglia nominale della sensibilità del dispositivo differenziale (I∆n), è sufficiente una piccola sovratensione o picco di corrente (provocato, o allo spegnimento a causa dei transitori d’inserzione dovuti alla carica dei condensatori alla messa in tensione. Se le correnti di dispersione ad alta frequenza sono deboli non provocano l’intervento del differenziale, ma inducono comunque una presensibilizzazione del relé di sgancio. In caso d’inserzione di altri circuiti dello stesso tipo, le correnti di spunto dovute alla capacità dei reattori delle lampade verso terra, sensibilizzano ulteriormente il relé dando origine a interventi intempestivi dei differenziali. Le possibili conseguenze in caso di impiego di differenziali toroidali sono: non intervento per saturazione dei differenziali in classe AC; ■ interventi intempestivi per correnti di spunto o ad alta frequenza di valore superiore alla soglia di sgancio. La soluzione a questi problemi può essere quella di limitare il numero di reattori elettronici a valle di ogni differenziale standard a meno di 20 per fase. In alternativa si possono utilizzare dei dispositivi differenziali di tipo "SI", con i quali si ha la possibilità di collegare fino a 50 reattori elettronici per fase. ■ 217 Protezione delle persone Dispositivi differenziali Dispositivi differenziali a toroide separato Relé differenziali a toroide separato Vigirex La protezione differenziale è realizzata con l'associazione di un relé differenziale a toroide separato ad un interruttore automatico provvisto di sganciatore voltmetrico nei seguenti casi: ■ corrente nominale superiore a 630 A; ■ temporizzazione richiesta diversa da quella disponibile sui blocchi Vigi. I relé differenziali sono tutti in classe A e protetti contro il rischio di scatti intempestivi. Per il loro funzionamento richiedono una tensione di alimentazione ausiliaria in CA o CC. sensibilità I∆n [A] temporizzazione [s] tipo di tori associabili tipo di rete gamma A RH10A RH10AP RH320A RH320AP RH328A 0,03 o 0,3 0,3 o 1 0,03÷250 (1) 0,03÷250 (1) 0,03÷250 (1) istantanea istantanea istantanea istantanea IST-0,05-0,09-0,14 0,25-0,35-0,5-1 A, OA A, OA A, OA BT 50-60-400 Hz BT 50-60-400 Hz BT 50-60-400 Hz A, OA BT 50-60-400 Hz RH328AP 0,03÷250 IST-0,05-0,09-0,14 0,25-0,35-0,5-1 A, OA BT 50-60-400 Hz gamma E RH10E RH240E RH248E 0,03 o 0,3 0,03÷25 (2) 0,03÷25 (2) istantanea istantanea IST-0,05-0,09-0,14 0,25-0,35-0,5-1 E E E BT 50-60 Hz BT 50-60 Hz BT 50-60 Hz (1) Con 32 soglie regolabili. Toroidi ø interno [mm] gamma A gamma E toroidi aperti Ci sono due tipi di toroide che possono essere associati ai Vigirex: ■ toroidi chiusi A e E; ■ toroidi aperti O. 30 TA30 TE30 (2) Con 24 soglie regolabili. 46 50 PA50 PE50 80 IA80 IE80 (1) POA 110 120 200 MA120 SA200 ME120 (1) SE200 (1) 300 GA300 GOA (1) I tori indicati si possono utilizzare con sensibilità I∆n ≥ 300 mA Tabella di scelta dei toroidi Le seguenti tabelle permettono la scelta dei toroidi in funzione della sezione del cavo e del suo diametro esterno. Es: con S = 95 mm 2 cavo tripolare 1000 R 2 V ø: 39 mm Metodo di lettura: tabella 1: conoscendo il tipo di cavo impiegato e la sua sezione si determina il diametro esterno massimo; ■ tabella 2: in corrispondenza del diametro esterno e del numero dei cavi che si vuole far passare nel toroide si determina il tipo di toroide da impiegare. ■ diametro esterno del cavo anima Tabella 1 - diametro esterno del cavo ≤ 10 sez. [mm2] Ø anima [mm] cavo 1P H 07 V-U U 1000 CN/U 1000 R 2 V 1000 AR 2 V cavo 2P cavo 3P cavo 4P 4 7 10 16 6 8 11 25 8 10 13 35 9 11 14 50 11 13 15 70 13 15 17 95 15 17 19 U 1000 R 2 V/1000 AR 2 V A 05 VV-U/R 05 VV R/U 500 VGPV H 07 RN-F/A 07 RN-F 16 21 19 24 22 28 25 32 37 42 47 A 05 VV-U/R 05 VV R/U 500 VGPV 1000 R 2 V/1000 AR 2 V 20 22 24 26 29 34 39 H 07 RN-F/A 07 RN-F A 05 VV-U/R 05 VV-R/U 500 VGPV U 1000 R 2 V/1000 AR 2 V H 07 RN-F/A 07 RN-F 23 24 19 25 25 28 21 28 30 33 26 34 34 39 44 51 29 38 33 44 38 50 43 57 A: diametro del toroide B: diametro esterno del cavo A 3 2 4 1 120 16 19 21 150 18 21 23 185 20 23 26 240 23 26 29 300 26 29 31 43 48 53 60 66 48 53 59 67 74 Es: per 4 cavi con ø = 40 mm serve un toroide MA oppure ME (ø = 120). B Tabella 2 - numero di cavi nel toroide in funzione del diametro esterno del cavo toroide TA, TE POA PA, PE MA, ME GOA SA, SE Ø int. [mm] 30 chiuso 46 aperto 50 chiuso 120 chiuso 110 aperto 200 chiusi prodotto MG XD301 o XD312, XD301 o XD312, XD301 o XD312, XD301 o XD312, XD301 o XD312, XD301 o XD312, Vigirex Vigirex Vigirex Vigirex Vigirex Vigirex diametro esterno del cavo [mm] 8 10 13 15 17 19 21 23 25 7 7 4 2 1 1 1 1 1 19 14 7 7 4 4 3 2 1 19 19 8 7 5 4 4 3 2 31 31 19 19 15 12 10 7 31 31 19 19 19 15 12 10 27 1 1 1 7 7 31 30 1 1 1 7 7 19 33 36 38 40 42 44 48 51 53 55 57 60 64 67 74 1 1 5 7 19 1 1 4 5 19 1 1 4 5 16 1 1 4 4 15 1 1 3 4 12 1 1 2 3 10 1 1 2 8 1 2 7 1 2 7 1 1 7 1 1 7 1 1 7 1 1 7 1 1 7 1 1 4 (1) La scelta del toroide è funzione del numero di conduttori. Tutti i conduttori attivi (fase e neutro) distribuiti a valle devono passare nel toroide. 218 Schneider Electric Sistema Multi 9 Interruttori automatici magnetotermici differenziali (1) tipo C40a Vigi norma di riferimento classe corrente nominale [A] tensione nominale d’impiego [V] tensione d’isolamento [V] tensione nominale di tenuta ad impulso [kV] frequenza di impiego nominale [Hz] potere di chiusura e di interruzione differenziale nominale [A] numero di poli sensibilità (I∆n) a 50 Hz [mA] tensione minima di funzionamento del tasto di prova a 50 Hz (2) [V] tempo totale di sgancio a 2 I∆n [ms] classe di limitazione sganciatore magnetotermico (3) In Ue Ui Uimp 1P+N I∆m istantanei 30 300 istantanei caratteristiche In [A] corrente nominale temperatura di riferimento [°C] C40N Vigi CEI EN 61009 AC 6÷40 230 440 6 CEI EN 61009 AC 6÷40 230 440 6 50 4500 50 6000 1P+N 1P+N ■ ■ 102 102 ≤150 3 C 6 10 16 20 25 32 40 30 ≤150 3 C 6 10 16 20 25 32 40 30 (1) Interruttori magnetotermici differenziali disponibili in un blocco unico che assolve ad entrambe le funzioni di protezione magnetotermica e differenziale. (2) Per impieghi al di sotto della tensione minima di funzionamento, è necessario collegare un tasto di prova esterno. (3) caratteristica tipo Im=In x Schneider Electric C CEI EN 60898 (CEI 23-3 4a ed.) 5÷10 219 Dispositivi differenziali Sistema Multi 9 Protezione delle persone Interruttori differenziali puri tipo norma di riferimento classe corrente nominale [A] tensione nominale d’impiego [V] tensione d’isolamento [V] tensione nominale di tenuta ad impulso [kV] frequenza di impiego nominale [Hz] potere di chiusura e di interruzione differenziale nominale [A] corrente condizionale nominale di cortocircuito differenziale [A] tenuta alle correnti impulsive [kA] onda di corrente 8/20 µs numero di poli sensibilità (I∆n) a 50 Hz [mA] ID C40 In Ue Ui Uimp I∆m I∆c istantanei selettivi S istantanei selettivi S tensione minima di funzionamento del tasto di prova a 50 Hz (1) [V] tempo totale di sgancio a 2 I∆n [ms] temperatura di riferimento [°C] 1P+N istantanei selettivi S 10 30 300 500 300 500 1000 CEI EN 61008-1 AC 25 40 230 230 440 440 6 6 A 25 230 440 6 40 230 440 6 A tipo "SI" 25 230 440 6 40 230 440 6 50 1000 50 1000 50 1000 50 1000 50 1000 50 1000 50 fusibile gG 25 A 0,25 30 fusibile gG 40 A 50 fusibile gG 25 A 0,25 30 fusibile gG 40 A 50 fusibile gG 25 A 3 30 fusibile gG 40 A 1P+N 1P+N 1P+N 1P+N 1P+N 5 1P+N ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 115 (2P) 176 (4P) ≤150 ≤150 ≤150 30 30 30 60200 (1) Per impieghi al di sotto della tensione minima di funzionamento, è necessario collegare un tasto di prova esterno. 220 Schneider Electric Blocchi differenziali Vigi (1) tipo norma di riferimento classe tensione nominale d’impiego [V] tensione d’isolamento [V] tensione nominale di tenuta ad impulso [kV] frequenza di impiego nominale [Hz] potere di chiusura e di interruzione differenziale nominale [A] tenuta alle correnti impulsive [kA] onda di corrente 8/20 µs numero di poli corrente nominale [A] sensibilità (I∆n) a 50 Hz [mA] Vigi C40 Ue Ui Uimp I∆m istantanei selettivi S In istantanei selettivi S tensione minima di funzionamento del tasto di prova a 50 Hz (2) [V] tempo totale di sgancio a 2 I∆n [ms] 1P+N istantanei selettivi S 10 30 300 500 300 500 1000 CEI EN 61009-1 App. G AC A 230/400 230/400 440 440 6 6 A tipo "SI" 230/400 440 6 50 Icn dell'interuttore associato 0,25 50 Icn dell'interuttore associato 0,25 1+N 25 3+N 40 1+N 25 3+N 40 50 Icn dell'interuttore associato 3 5 1+N 3+N 25 40 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 176 176 176 ≤150 ≤150 ≤150 60200 (1) Blocchi differenziali Vigi per interruttori modulari C40: questi blocchi devono essere necessariamente assemblati con il relativo interruttore magnetotermico. (2) Per impieghi al di sotto della tensione minima di funzionamento, è necessario collegare un tasto di prova esterno. Schneider Electric 221 Dispositivi differenziali Sistema Multi 9 Protezione delle persone Blocchi differenziali Vigi (1) tipo norma di riferimento classe tensione nominale d’impiego [V] tensione d’isolamento [V] tensione nominale di tenuta ad impulso [kV di cresta] frequenza di impiego nominale [Hz] potere di chiusura e di interruzione differenziale nominale [A] tenuta alle correnti impulsive [kÂ] onda di corrente 8/20 µs numero di poli corrente nominale [A] sensibilità (I∆n) a 50 Hz [mA] tensione minima di funzionamento del tasto di prova a 50 Hz (2) [V] tempo totale di sgancio a 2 I∆n [ms] regolazioni possibili Ue Ui Uimp Vigi C60 CEI EN 61009-1 App.G AC 230/400 500 6 A 230/400 500 6 A tipo "SI" 230/400 500 6 I∆m 50/60 (3) 50/60 (3) 50/60 (3) 0,25 0,25 63 ■ istantanei selettivi S, regolabili I/S, I/S/R In istantanei 10 30 300 500 selettivi S 300 500 1000 regolabili I/S 300÷1000 I/S/R 300÷3000 230/415 V istantanei selettivi S regolabili I regolabili S regolabili R 2,3,4 25 ■ (2P) 40 63 2,3,4 25 63 3 5 2,3,4 25 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 176 176 176 ≤150 ≤150 ≤150 60÷200 versione sensibilità [mA] ritardo [ms] (I) (S) (R) preallarme (1) Blocchi differenziali Vigi per interruttori modulari C60, C120, NG125: questi blocchi devono essere necessariamente assemblati con il relativo interruttore magnetotermico (2) Per impieghi al di sotto della tensione minima di funzionamento, è necessario collegare un tasto di prova esterno. (3) Icn/Icu dell'interruttore associato. 222 Schneider Electric Vigi C120 AC 230/400 500 6 A 230/400 500 6 A tipo “SI” 230/400 500 6 Vigi NG125 CEI EN 60947-2 App.B AC A tipo “SI” 230/415 230/415 690 690 8 8 50/60 (3) 50/60 (3) 50/60 (3) 50/60 (3) 50/60 (3) 50/60 (3) 50/60 (3) 50/60 (3) 0,25 0,25 0,25 2,3,4 125 2,3,4 125 3 5 2,3,4 125 2,3,4 63 3 5 2 63 3, 4 63 3 5 3, 4 63 3 5 3,4 125 3 5 3, 4 125 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 440/500 690 8 230/415 690 8 440/500 690 8 (4P) (4P) ■ ■ 176 176 176 178 178 ≤150 ≤150 ≤150 60÷200 ≤150 ≤150 60÷200 Schneider Electric ≤150 60÷200 ≤150 60÷200 ≤500 I/S/R 300 500 1000 3000 0 60 150 10÷50% I∆n ■ ■ ■ 224 178 224 ≤150 60÷200 ≤500 I/S/R 300 500 1000 3000 0 60 150 ≤150 60÷200 ≤500 I/S 300 500 1000 ≤150 60÷200 ≤500 I/S/R 300 500 1000 3000 0 60 150 0 60 I/S/R 300 500 1000 3000 0 60 150 10÷50% I∆n 223 Dispositivi differenziali Sistema Multi 9 Protezione delle persone Interruttori differenziali puri (1) tipo norma di riferimento classe corrente nominale [A] tensione nominale d’impiego [V] In Ue tensione d’isolamento [V] Ui tensione nominale di tenuta Uimp ad impulso [kV] frequenza di impiego nominale [Hz] potere di chiusura e di interruzione I∆m differenziale nominale [A] corrente condizionale nominale I ∆c di cortocircuito differenziale [kA] tenuta alle correnti impulsive [kÂ] onda di corrente 8/20 µs numero di poli sensibilità (I∆n) a 50 Hz [mA] ID CEI EN 61008 AC 25 2P 230 4P 400 500 modo differenziale 4 modo comune 5 50/60 2500 istantanei selettivi S 20 fusibile gG 80 A 0,25 2 istantanei selettivi S tensione minima di funzionamento del tasto di prova a 50 Hz (2) [V] tempo totale di sgancio a 2 I∆n [ms] istantanei selettivi S temperatura di riferimento [°C] 10 30 300 500 300 500 1000 2P 4P 40 230 400 500 4 5 50/60 2500 63 230 400 500 4 5 50/60 2500 80 230 400 500 4 5 50/60 2500 100 230 400 500 4 5 50/60 2500 20 fusibile gG 80 A 0,25 20 fusibile gG 80 A 0,25 10 fusibile gG 100 A 0,25 10 fusibile gG 100 A 0,25 4 4 ■ 4 2 4 2 4 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 115 176 ≤150 115 176 ≤150 115 176 ≤150 176 ≤150 176 ≤150 40 40 40 40 40 (1) Interruttori automatici differenziali puri: sono i tipi modulari per montaggio su guida DIN. (2) Per impieghi al di sotto della tensione minima di funzionamento, è necessario collegare un tasto di prova esterno. 224 Schneider Electric A 25 230 400 500 4 5 50/60 2500 40 230 400 500 4 5 50/60 2500 63 230 400 500 4 5 50/60 2500 A tipo "SI" 25 230 400 500 4 5 50/60 2500 20 fusibile gG 80 A 0,25 20 fusibile gG 80 A 0,25 20 fusibile gG 80 A 0,25 20 fusibile gG 80 A 3 40 230 400 500 4 5 50/60 2500 63 230 400 500 4 5 50/60 2500 80 100 IEC755 B 63 400 500 4 5 50/60 2500 400 500 4 5 50/60 2500 400 500 4 5 50 2000 10 fusibile gG 100 3 5 2 4 10 fusibile gG 100 A 3 5 4 10 fusibile gG 100 A 3 5 4 20 fusibile gG 80 A 3 5 4 ■ 2 4 2 4 2 4 2 4 20 fusibile gG 80 A 3 5 2 4 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 115 176 ≤150 40 115 176 ≤150 40 Schneider Electric 40 115 176 ≤150 40 40 ■ ■ ■ 115 176 ≤150 40 ■ 40 40 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 115 176 ≤150 60 ÷ 200 40 40 115 176 ≤150 60 ÷ 200 40 40 176 ■ 176 100 ≤150 60 ÷ 200 60 ÷ 200 40 40 40 225 Protezione delle persone Vigicompact (1) numero di poli per Compact NSA160 NS100 Dispositivi differenziali Vigicompact Vigi NSA (3) Vigi ME Vigi MH Vigi MB 3,4 3, 4 3, 4 3, 4 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ NS125 NS160 NS250 NS400 ■ ■ NS630 ■ Caratteristiche della protezione differenziale sensibilità I∆n [A] tempi di intervento [ms] tensione nominale [V] regolabile 0,03-0,3-1-3 fissa 0,3 temporizzazione regolabile 0 60 (2) fissa 150 (2) 0 tempo max di interruzione CA 50/60 Hz 40 140 300 da 200 a 440 40 da 200 a 550 regolabile 0,03 - 0,3 - 1 - 3 - 10 regolabile 0,03 - 1 - 3 - 10 - 30 regolabile 0 60 (2) regolabile 150 (2) 310 (2) 0 60 150 310 40 140 da 200 a 550 300 300 800 800 40 140 da 200 a 550 (1) Blocchi differenziali da associare agli interruttori magnetotermici scatolati. (2) Se la sensibilità è regolata a 30 mA, l'intervento è istantaneo qualunque sia la temporizzazione impostata. (3) Una versione di blocco Vigi di caratteristiche elettriche identiche esiste anche per l'interruttore NSC100N. 226 Schneider Electric Protezione delle persone Lunghezza massima protetta per la protezione delle persone Generalità Verifica delle condizioni di intervento del dispositivo di protezione contro le sovracorrenti Sistema di neutro IT Il metodo convenzionale utilizzato in questa guida è suggerito dalla Norma CEI 64.8 ed è nella maggior parte dei casi sufficiente a determinare con buona approssimazione la massima lunghezza della conduttura per la quale è verificata la protezione delle persone. Per la determinazione della lunghezza limite della conduttura utilizzare la legge di Ohm opportunamente adattata. Nel fare la valutazione della corrente di guasto a terra si considerano soltanto le impedenze della fase e del PE relative alla partenza in esame. La precisione di questo metodo si può considerare equivalente a quella del calcolo che tiene conto di tutte le impedenze della rete (metodo seguito dal programma On-Off Rete), quando l'impedenza della rete a monte è trascurabile rispetto a quella della partenza in esame. Questo metodo risulta efficace per fare una rapida valutazione della lunghezza massima protetta quando non sono note le caratteristiche della rete a monte. È un metodo applicabile a condizione che il conduttore di protezione sia posto nelle immediate vicinanze dei conduttori attivi del circuito (in caso contrario la verifica della protezione delle persone può essere eseguita solo con delle misure effettuate ad impianto terminato). PE ■ senza distribuzione del neutro (1) D B C A L max = k x ⋅ k par ■ kpar 0, 8 ⋅ U ⋅ SF 2 ⋅ 1, 5 ⋅ ρ ⋅ (1 + m) ⋅ k m ⋅ Im con distribuzione del neutro (1) (2) R S T N PE D B A C VAB = 0,8 Uo 2 SF SN caso B ❑ caso A - nel caso di circuiti senza neutro inseriti in un sistema con neutro distribuito, la formula diventa: L max = k x ⋅ k par L ❑ SPE C Schneider Electric 150 185 240 300 0, 8 ⋅ Uo ⋅ SF 2 ⋅ 1, 5 ⋅ ρ ⋅ (1 + m) ⋅ k m ⋅ Im caso B - linea con neutro 1 2 3 2 2,65 3 4 5 3,2 km è il fattore che tiene conto della tolleranza della soglia di intervento magnetico; vale: ■ 1,2 per gli sganciatori magnetotermici; ■ 1,15 per gli sganciatori elettronici. 1,5 è il fattore correttivo della resistenza del circuito. Si ritiene che, in occasione del guasto, tale resistenza aumenti del 50% rispetto al suo valore a 20°C; 0,8 per tener conto di una riduzione all'80% della tensione di alimentazione durante il guasto, sulla parte di impianto a monte della conduttura in esame; U0 [V] è la tensione nominale tra fase e terra; U [V] è la tensione nominale tra fase e fase; SF [mm2] è la sezione del conduttore di fase; SN [mm2] è la sezione del conduttore di neutro; ρ [Ω mm2/m] è il valore della resistività a 20°C del materiale conduttore, (pari a 0,018 per il rame e 0,027 per l'alluminio); m è il rapporto tra la sezione del conduttore di fase e la sezione del conduttore di protezione (in presenza di conduttori in parallelo considerare la sezione complessiva); m' è il rapporto tra la sezione del conduttore di neutro e la sezione del conduttore di protezione; Im [A] è la taratura della protezione contro i cortocircuiti. SF L max = k x ⋅ k par L max = k x ⋅ k par 0,90 0,85 0,80 0,75 0,72 n. cavi in parallelo 1 SF caso A PE 120 2 SPE Sistema di neutro TN B Sez. fase [mm2] kx kpar è il fattore correttivo in caso di più cavi in parallelo; VAB = 0,8 U SPE A I simboli utilizzati significano: Lmax [m] è la massima lunghezza della conduttura che permette l'intervento della protezione; kx è il fattore di riduzione che tiene conto della reattanza dei cavi di sezione maggiore di 95 m2; 0, 8 ⋅ Uo ⋅ SF 1, 5 ⋅ ρ ⋅ (1 + m) ⋅ k m ⋅ Im 0, 8 ⋅ Uo ⋅ SN 2 ⋅ 1, 5 ⋅ ρ ⋅ (1+ m') ⋅ k m ⋅ Im (1) Nell'impossibilità pratica di effettuare la verifica per ogni configurazione di doppio guasto, il calcolo viene condotto supponendo una uguale ripartizione della tensione tra i due circuiti in guasto (ciò corrisponde alla condizione più sfavorevole per uno dei due circuiti interessati dal doppio guasto). (2) Si ricorda che le norme raccomandano di non distribuire il neutro nei sistemi IT. 227 Protezione delle persone Lunghezza massima protetta per la protezione delle persone Sistema TN Lunghezze massime (in metri) di cavo protetto contro i contatti indiretti tramite interruttori automatici nel sistema TN. Fattori correttivi da applicarsi alle lunghezze date dalle tabelle Sfase Spe 1 2 3 rete 400 V cavo Cu 1 0,67 0,50 tra le fasi (1) cavo Al 0,62 0,41 0,31 4 0,40 0,25 (1) Nel caso di reti trifasi a 230 V tra le fasi, applicare il coefficiente 0,6. Per reti monofasi a 230 V (fase neutro), non applicare il coefficiente. Tabella 1 - C60, C120, NG125 caratteristica B sez. In [A] [mm2] 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 6 170 284 454 681 10 102 170 273 409 681 16 64 106 170 256 426 681 20 51 85 136 204 341 545 852 25 41 68 109 164 273 436 681 32 32 53 85 128 213 341 532 745 1065 40 26 43 68 102 170 273 426 596 852 50 20 34 55 82 136 218 341 477 681 63 16 27 43 65 108 173 270 379 541 80 13 21 34 51 85 136 213 298 426 100 10 17 27 41 68 109 170 239 341 125 8 14 22 33 55 87 136 191 273 6 85 142 227 341 568 10 51 85 136 204 341 545 852 16 32 53 85 128 213 341 532 745 20 26 43 68 102 170 273 426 596 852 25 20 34 55 82 136 218 341 477 681 32 16 27 43 64 106 170 266 373 532 40 13 21 34 51 85 136 213 298 426 50 10 17 27 41 68 109 170 239 341 63 8 14 22 32 54 87 135 189 270 80 6 11 17 26 43 68 106 149 213 100 5 9 14 20 34 55 85 119 170 125 4 7 11 16 27 44 68 95 136 4 91 152 243 365 608 6 61 101 162 243 406 649 10 37 61 97 146 243 389 608 852 16 23 38 61 91 152 243 380 532 761 20 18 30 49 73 122 195 304 426 608 25 15 24 39 58 97 156 243 341 487 32 11 19 30 46 76 122 190 266 380 40 9 15 24 37 61 97 152 213 304 50 7 12 19 29 49 78 122 170 243 63 6 10 15 23 39 62 97 135 193 80 5 8 12 18 30 49 76 106 152 100 4 6 10 15 24 39 61 85 122 125 3 5 8 12 19 31 49 68 97 10 35 59 95 142 237 379 592 828 12,5 28 47 76 114 189 303 473 663 16 22 37 59 89 148 237 370 518 739 25 14 24 38 57 95 151 237 331 473 40 9 15 24 35 59 95 148 207 296 63 6 9 15 23 38 60 94 131 188 Tabella 2 - C60, C120, NG125 caratteristica C sez. In [A] [mm2] 0,5 1 2 3 4 1,5 1022 511 256 170 128 2,5 1704 852 426 284 213 4 681 454 341 6 681 511 10 852 16 25 35 50 Tabella 3 - C60, C120, sez. In [A] [mm2] 0,5 1,5 730 2,5 1217 4 6 10 16 25 35 50 NG125 caratteristica D o K 1 365 608 2 183 304 487 730 3 122 203 325 487 811 Tabella 4 - C60, NG125 caratteristica MA sez. In [A] [mm2] 1,6 2,5 4 6,3 1,5 222 142 89 56 2,5 370 237 148 94 4 592 379 237 150 6 568 355 225 10 592 376 16 601 25 35 50 228 Schneider Electric Tabella 5 - Compact NS, Masterpact (1) Im [A] 63 80 125 sez. Tipo di sganciatori NS [mm2] (2) TM16G TM25/40G TM63G 2,5 112 88 56 4 180 141 90 6 270 212 136 10 450 354 227 16 721 567 363 25 1126 887 567 35 1577 1242 795 50 2253 1774 1135 70 3155 2484 1590 95 4281 3371 2158 120 4867 3833 2453 150 5746 4525 2896 185 6670 5253 3361 240 8112 6388 4088 300 9735 7666 4906 Tabella 6 - Compact NS, Masterpact (1) sez. Im [A] [mm2] 1500 2000 2,5 4 3 4 7 5 6 11 8 10 18 14 16 30 22 25 47 35 35 66 49 50 94 70 70 132 99 95 179 134 120 204 153 150 241 181 185 280 210 240 340 255 300 408 306 (1) Nel caso di regolazione della soglia magnetica ad una Im non contenuta in tabella, considerare la colonna con Im immediatamente superiore. Schneider Electric 190 300 400 500 650 800 1000 1250 TM16D 37 60 90 149 239 374 523 591 828 1123 1277 1508 1751 2129 2555 TM25D 23 37 56 94 151 236 331 473 662 899 1022 1206 1400 1703 2044 TM32D 18 28 43 71 114 177 248 355 497 674 767 905 1051 1278 1533 TM 40/63D 14 22 34 56 90 141 198 283 397 539 613 724 840 1022 1226 TM80D 10 17 26 43 69 109 152 218 305 415 471 556 646 786 943 TM100D 8 14 21 35 56 88 124 177 248 337 383 452 525 638 766 7 11 17 28 45 70 99 141 198 269 306 362 420 511 613 TM125/160D 5 9 13 22 36 56 79 113 159 215 245 289 336 408 490 2500 2 4 6 11 18 28 39 56 79 107 122 144 168 204 245 3200 2 3 5 8 14 22 31 44 62 84 95 113 131 159 191 4000 1 2 4 7 11 17 24 35 49 67 76 90 105 127 153 5000 1 2 3 5 9 14 19 28 39 53 61 72 84 102 122 6300 1 1 2 4 7 11 15 22 31 42 48 57 66 81 97 8000 10000 12500 1 2 3 5 8 12 17 24 33 38 45 52 63 76 1 1 2 4 7 9 14 19 26 30 36 42 51 61 1 2 3 5 7 11 15 21 24 28 33 40 49 (2) In questa riga sono indicati gli sganciatori magnetotermici degli interruttori Compact NS a cui corrispondono i valori di soglia magnetica della tabella. 229 Protezione delle persone Lunghezza massima protetta per la protezione delle persone Sistema IT Lunghezze massime (in metri) di cavo protetto contro i contatti indiretti tramite interruttori automatici nel sistema IT. Fattori correttivi da applicarsi Sfase Spe rete trifase cavo Cu 400 V (1) cavo Al alle lunghezze date dalle tabelle neutro neutro neutro neutro 1 1 0,60 0,62 0,37 non distributo distribuito non distribuito distribuito 2 0,67 0,40 0,41 0,25 3 0,50 0,30 0,31 0,19 4 0,40 0,24 0,25 0,15 (1) Nel caso di reti trifase a 230 V tra le fasi, applicare il coefficiente 0,6. Per reti monofase a 230 V (fase neutro), non applicare il coefficiente. Tabella 7 - C60, C120, NG125 caratteristica B sez. In [A] [mm2] 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 6 148 247 395 10 89 148 237 356 16 56 93 148 222 370 20 44 74 119 178 296 474 25 36 59 95 142 237 379 593 32 28 46 74 111 185 296 463 40 22 37 59 89 148 237 370 519 50 18 30 47 71 119 190 296 415 593 63 14 24 38 56 94 150 235 329 470 80 11 19 30 44 74 119 185 259 370 100 9 15 24 36 59 95 148 207 296 125 7 12 19 28 47 76 119 160 237 6 74 123 198 296 494 10 44 74 119 178 296 474 16 28 46 74 111 185 296 463 20 22 37 59 89 148 237 370 25 18 30 47 71 119 190 296 415 32 14 23 37 56 93 148 231 324 463 40 11 19 30 44 74 119 185 259 370 50 9 15 24 36 59 95 148 207 296 63 7 12 19 28 47 75 118 165 235 80 6 9 15 22 37 59 93 130 185 100 4 7 12 18 30 47 74 104 148 125 4 6 9 14 24 38 59 83 119 4 79 132 212 317 529 6 53 88 141 212 353 564 10 32 53 85 127 212 339 529 16 20 33 53 79 132 212 331 463 20 16 26 42 63 106 169 265 370 529 25 13 21 34 51 85 135 212 296 423 32 10 17 26 40 66 106 165 231 331 40 8 13 21 32 53 85 132 185 265 50 6 11 17 25 42 68 106 148 212 63 5 8 13 20 34 54 84 118 168 80 4 7 11 16 26 42 66 93 132 100 3 5 8 13 21 34 53 74 106 125 3 4 7 10 17 27 42 59 85 10 31 51 82 123 206 329 514 12,5 25 41 66 99 165 263 412 576 16 19 32 51 77 129 206 322 450 643 25 12 21 33 49 82 132 206 288 412 40 8 13 21 31 51 82 129 180 257 63 5 8 13 20 33 52 82 114 163 Tabella 8 - C60, C120, NG125 caratteristica C sez. In [A] [mm2] 0,5 1 2 3 4 1,5 889 444 222 148 111 2,5 370 247 185 4 395 296 6 444 10 16 25 35 50 Tabella 9 - C60, C120, sez. In [A] [mm2] 0,5 1,5 635 2,5 4 6 10 16 25 35 50 NG125 caratteristica D o K 1 317 529 2 159 265 423 3 106 176 282 423 Tabella 10 - C60, NG125 caratteristica MA sez. In [A] [mm2] 1,6 2,5 4 6,3 1,5 193 123 77 49 2,5 322 206 129 82 4 514 329 206 131 6 494 309 196 10 514 327 16 523 25 35 50 230 Schneider Electric Tabella 11 - Compact NS, Masterpact (1) Im [A] 63 80 125 sez. Tipo di sganciatori NS [mm2] (2) TM16G TM 25/40G TM63G 2,5 97 77 49 4 156 123 79 6 235 185 118 10 391 308 197 16 627 493 316 25 979 771 493 35 1371 1080 691 50 1959 1543 987 70 2743 2160 1382 95 3723 2932 1876 120 4232 3333 2133 150 4997 3935 2518 185 5800 4567 2923 240 7054 5555 3555 300 8465 6666 4266 Tabella 12 - Compact NS, Masterpact (1) sez. Im [A] [mm2] 1500 2000 2,5 4 3 4 6 4 6 9 7 10 16 12 16 26 19 25 41 30 35 57 43 50 82 61 70 115 86 95 156 117 120 177 133 150 209 157 185 243 182 240 296 222 300 355 266 (1) Nel caso di regolazione della soglia magnetica ad una Im non contenuta in tabella, considerare la colonna con Im immediatamente superiore. Schneider Electric 190 300 400 500 650 800 1000 1250 TM16D 32 52 78 130 208 325 455 650 910 1235 1404 1657 1923 2339 2729 TM25D 20 32 49 82 131 205 288 411 576 781 888 1049 1218 1481 1777 TM32D 15 25 37 62 99 154 216 309 432 586 667 787 914 1111 1333 TM 40/63D 12 19 29 49 79 123 172 246 345 469 533 629 730 888 1066 TM80D 9 15 22 37 60 94 132 189 265 360 410 484 562 683 820 TM100D 7 12 18 30 49 77 108 154 216 293 333 393 456 555 666 6 9 14 24 39 61 86 123 172 234 266 314 365 444 533 TM 125/160D 4 7 11 19 31 49 69 98 138 187 213 251 292 355 426 2500 2 3 5 9 15 24 34 49 69 93 106 125 146 177 213 3200 1 3 4 7 12 19 27 38 54 73 83 98 114 138 166 4000 1 2 3 6 9 15 21 30 43 58 66 78 91 111 133 5000 1 1 2 4 7 12 17 24 34 46 53 62 73 88 106 6300 8000 10000 12500 1 2 3 6 9 13 19 27 37 42 49 58 70 84 1 1 3 4 7 10 15 21 29 33 39 45 55 66 1 2 3 6 8 12 17 23 26 31 36 44 53 1 1 3 4 6 9 13 18 21 25 29 35 42 (2) In questa riga sono indicati gli sganciatori magnetotermici degli interruttori Compact NS a cui corrispondono i valori di soglia magnetica della tabella. 231