Protezione Differenziale
dai contatti indiretti
‰
PROTEZIONE DAI CONTATTI INDIRETTI
‰
CORRENTE DI GUASTO A TERRA
‰
SISTEMI ELETTRICI DI DISTRIBUZIONE
‰
GUASTO A TERRA NEI SISTEMI TT
‰
INTERRUTTORE DIFFERENZIALE: FUNZIONAMENTO
‰
INTERRUTTORE DIFFERENZIALE:
1
TIPOLOGIE – PARAMETRI – APPLICAZIONI
Protezione dai contatti indiretti
y La
L norma CEI 6
64-8
8 prescrive
i l’i
l’interruzione
t
i
automatica
t
ti
(tramite Differenziale) dell’alimentazione ai fini della
protezione contro i contatti indiretti.
indiretti
y Contatto indiretto: contatto di persone con una parte
dell’impianto
dell
impianto (per esempio una massa) che si trova in
tensione per un difetto di isolamento elettrico verso
terra.
terra
y La perdita di isolamento tra i conduttori normalmente
in tensione e le masse può provocare un guasto
chiamato generalmente guasto a terra.
2
Corrente di guasto a terra
y Corrente
C
t di guasto
t verso tterra: corrente
t che
h fl
fluisce
i
verso
terra o verso le masse per un difetto di isolamento elettrico
dell impianto.
dell’impianto.
y I principali effetti della corrente di guasto a terra sono:
{
{
{
3
p
portare
in tensione le masse ((contatti indiretti);
);
creare archi elettrici localizzati con conseguente surriscaldamento dei
conduttori (pericoli di incendio);
determinare fenomeni di erosione dei dispersori di terra.
terra
Corrente di g
guasto a terra
y La
L corrente
t di guasto
t a terra
t
sii manifesta
if t inizialmente
i i i l
t
come un arco localizzato nel punto in cui è venuto
meno ll’isolamento;
isolamento; questo arco è caratterizzato da
un’intensità di corrente molto modesta dell’ordine di
qualche decina di milliampere.
milliampere
y In seguito, il guasto evolve, più o meno rapidamente,
per assumere il carattere di guasto franco fase
fase-terra
terra e,
e
se tale guasto non è tempestivamente interrotto dalle
protezioni,
p
ote o , può a
arrivare
a e a co
coinvolgere
o ge e tutte lee fasi
as
dando origine ad un cortocircuito su tutte le fasi con
contatto diretto verso terra.
4
Sistemi elettrici di distribuzione
b
y L’entità
L’ tità del
d l guasto
t a terra
t
e le
l conseguenze che
h derivano
d i
d l
dal
contatto con masse in tensione sono legate in modo
determinante al tipo di collegamento del neutro, nel
sistema di alimentazione, e alla modalità di connessione
delle masse verso terra.
y La norma italiana CEI64-8/3 classifica i sistemi elettrici di
distribuzione e i metodi di collegamento a terra degli stessi
mediante
di
l combinazione
la
bi
i
di due
d lettere:
l
{
{
{
5
TT (Terra – Terra);
IT (Isolamento – Terra);
TN (Terra – Neutro o Terra – PE N);
Sistemi elettrici di distribuzione
y La
L prima
i
lettera
l tt
iindica
di lla situazione
it
i
d
dell sistema
i t
di
alimentazione (Cabina di trasformazione) verso terra:
{ T = collegamento diretto a terra di un punto,
punto in cc.a.,
a in
genere il neutro;
{ I = isolamento
so a e to da te
terra,
a, oppu
oppuree co
collegamento
ega e to a te
terra
ad
di u
un
punto, generalmente il neutro, tramite un’impedenza.
y La seconda lettera indica la situazione delle masse
dell’impianto elettrico utilizzatore rispetto a terra:
{ T = masse collegate direttamente a terra;
{ N = masse collegate al punto messo a terra del sistema di
alimentazione, in genere il neutro.
6
Guasto a terra nei sistemi TT (Terra-Terra)
(
)
7
Guasto a terra nei sistemi TT
y La corrente di guasto Ik (10÷100 A) percorre l’avvolgimento
l’a olgimento
secondario del trasformatore presente in cabina di
trasformazione,, il conduttore di fase,, la resistenza di g
guasto,, il
conduttore di protezione, le resistenze di terra (dell’utente RE
e del neutro RB).
y I dispositivi di protezione differenziale devono essere
coordinati con l’impianto di terra in modo da interrompere
tempestivamente il circuito,
circuito se la tensione di contatto assume
valori pericolosi per l’uomo in caso di contatto indiretto.
{
8
Assumendo come tensione limite 50 V (ambienti ordinari) la condizione da
soddisfare è:
Contatto indiretto
9
Interruttore Differenziale - funzionamento
y Il principio
i i i di funzionamento
f
i
t dell’interruttore
d ll’i t
tt
Diff
Differenziale
i l
consiste essenzialmente nel rilevare la corrente di guasto a
terra Ik mediante un trasformatore toroidale di materiale
ferromagnetico che abbraccia tutti i conduttori attivi (di
Fase) compreso il neutro.
y In assenza di guasto a terra (con corrente Ik =0) la differenza
delle correnti nei conduttori di F e N è uguale a zero:
{
non sussiste la condizione di intervento dell’interruttore Differenziale.
y In presenza di guasto a terra (con corrente Ik≠0) la
differenza delle correnti nei conduttori è diversa da zero:
{
10
se questa differenza risulta superiore alla soglia impostata, determina
l’intervento dell’interruttore Differenziale.
Interruttore Differenziale - funzionamento
Comando di
sgancio contatti
Trasformatore
toroidale
11
Avvolgimenti
principali:
Fase e Neutro
Avvolgimento
secondario:
Bobina differenziale
Interruttore Differenziale - tipologie
p g
y Una
U prima
i
classificazione
l ifi i
d
degli
li interruttori
i t
tt i
differenziali può essere fatta secondo la tipologia di
corrente di guasto che possono rilevare:
{
{
{
12
tipo AC: lo sgancio è assicurato per correnti alternate
sinusoidali differenziali;
tipo A: lo sgancio è assicurato per correnti alternate
sinusoidali differenziali e per correnti differenziali pulsanti
unidirezionali;
tipo B: lo sgancio è assicurato per correnti differenziali
continue
ti
oltre
lt che
h per correnti
ti alternate
lt
t sinusoidali
i
id li
differenziali e per correnti differenziali pulsanti unidirezionali.
Interruttore Differenziale - tipologie
p g
13
Differenziale – Parametri caratteristici
y Corrente
C
t nominale:
i l
y
y
y
y
14
In (valori tipici sono 6,10,16,20,25,32,40 A, ecc.);
Tensione nominale:
Vn (valori tipici sono 220, 380 V, ecc.);
Corrente differenziale nominale di intervento:
Idn (valori tipici sono 0.001, 0.003, 0.1, 0.3, 0.5, 1 A);
Corrente differenziale nominale di non intervento:
C
Idn0 = 0.5 * Idn;
Tempo
p di intervento:
Δt (è inversamente proporzionale all’intensità della corrente
di guasto a terra secondo valori stabiliti dalle norme CEI)
Differenziale – tempo
p di intervento
Tipo Idn [A]
Idn [A]
AC qualsiasi
≤0.01
A
≥0.03
Tempi di intervento [s] per Id pari a:
Tempi di intervento [s] per Id pari a:
Idn
2 Idn
5 Idn
IΔt
0,3
0,15
0,04
0,04
2 Idn
4 Idn
10 Idn
2 IΔt
03
0,3
0 15
0,15
0 04
0,04
0 04
0,04
1,4 Idn
2,8 Idn
7 Idn
1,4 IΔt
0,3
0,15
0,04
0,04
Nota: per differenziali puri, IΔt è pari a 500 A mentre per differenziali magnetotermici si tiene conto anche del campo di
differenziali magnetotermici si tiene conto anche del campo di intervento istantaneo per sovracorrente indicato nalla normativa CEI
15
Differenziale
e e a e Puro
u o – Parametri
a a e ca
caratteristici
a e s c
16
Differenziale Magnetotermico – Parametri caratteristici
17
Interruttore
te utto e Differenziale
e e a e – Applicazioni
pp ca o ttipiche
pc e
y L’impiego
L’i i
d li interruttori
degli
i t
tt i differenziali
diff
i li per la
l protezione
t i
dai contatti indiretti si rende indispensabile ad esempio nei
seguenti casi:
{ sistema di distribuzione TT: come visto in precedenza
l’utilizzo del differenziale è diventato obbligatorio
g
in
questo sistema di distribuzione;
{ messa a terra delle masse carente;
{ le normali protezioni IP non riescono a proteggere nei
limiti delle prescrizioni della norma;
{ esistono condizioni ambientali pericolose o a maggior
rischio elettrico (presenza di umidità eccessiva);
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Interruttore
te utto e Differenziale
e e a e – Applicazioni
pp ca o ttipiche
pc e
y Gli iimpianti
i ti per i quali
li sii verifica
ifi l’utilità
l’ tilità di ttali
li
interruttori sono quelli relativi a:
{
{
{
{
{
{
{
{
19
ognii tipo
ti di cantiere
ti
((edile,
dil navale,
l cave e miniere,
i i
ecc.);
)
ambienti ospedalieri e similari;
luoghi con pericolo di incendio o esplosione;
impianti agricoli;
laboratori in generale (artigianali,
(artigianali scolastici
scolastici, ecc
ecc.);
);
piscine, saune, mense;
illuminazione acquari e fontane;
installazioni elettriche in campeggi.