SINTESI SULLA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE CONTRO LE

Definizioni [Norma CEI 64-8/2] Conduttura: insieme costituito da UNO O PIU’ CONDUTTORI ELETTRICI e dagli elementi che assicurano il loro ISOLAMENTO, il loro supporto, il loro fissaggio e la loro eventuale protezione meccanica Sovracorrente: ogni corrente che SUPERA il valore nominale. Per le condutture, il valore nominale è la PORTATA, ovvero il massimo valore della corrente che può fluire in una conduttura, in regime permanente e in determinate condizioni, senza che la sua temperatura superi un valore specificato

Le SOVRACORRENTI si dividono in corrente di SOVRACCARICO: SOVRACORRENTE che si verifica in un circuito ELETTRICAMENTE SANO corrente di CORTO CIRCUITO: SOVRACORRENTE che si verifica in seguito a un GUASTO di impedenza trascurabile fra due punti tra i quali esiste tensione in condizioni ordinarie di esercizio

esempi sovraccarico nel funzionamento normale la temperatura dell’isolante dei cavi non supera il valore massimo ammissibile (70 °C per PVC – 90 °C per EPR): corrente di impiego Ib ≤ portata Iz nel funzionamento in sovraccarico la temperatura dell’isolante dei cavi supera il valore massimo ammissibile, e, a lungo andare, ne causa il degrado: corrente di sovraccarico I > portata Iz NOTA BENE: lungo il circuito non è presente alcun guasto di isolamento lungo il circuito non è presente alcun guasto di isolamento la corrente di sovraccarico si manifesta in tutta la tratta della conduttura la corrente di sovraccarico si manifesta in tutta la tratta della conduttura la corrente di sovraccarico non è in genere molto elevata la corrente di sovraccarico non è in genere molto elevata (tipicamente fino a qualche multiplo della portata) (tipicamente fino a qualche multiplo della portata)

esempi Corto circuito In caso di corto circuito è intervenuto un GUASTO: la perdita di isolamento tra due parti a diverso potenziale; la temperatura dell’isolante dei cavi supera notevolmente il valore massimo ammissibile, e, in tempi brevi, ne causa il degrado: corrente di corto circuito Icc >> portata Iz NOTA BENE: lungo il circuito è presente un guasto di isolamento lungo il circuito è presente un guasto di isolamento la corrente di corto circuito si manifesta a monte del punto di guasto ma non a valle la corrente di corto circuito si manifesta a monte del punto di guasto ma non a valle la corrente di corto circuito può essere molto elevata (dell’ordine di decine di kA) la corrente di corto circuito può essere molto elevata (dell’ordine di decine di kA) agli effetti termici sono associati anche fenomeni di sforzi elettrodinamici agli effetti termici sono associati anche fenomeni di sforzi elettrodinamici

PROTEZIONI Contro le sovracorrenti è necessario adottare le PROTEZIONI, ossia dispositivi che IN CASO DI SOVRACORRENTE, siano in grado di aprire automaticamente il circuito FUSIBILI simbolo INTERUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI simbolo

CARATTERISTICHE GENERALI DELLE PROTEZIONI In = corrente nominale In = corrente nominale Valore massimo di corrente che, percorrendo la protezione, non deve mai provocarne l’intervento; in genere si usano valori standardizzati: 4 – 6 – 10 – 16 – 20 – 25 – 32 – 40 – 50 – 63 – 80 – 100 – 125 [A] (CEI 23-3) If = corrente di funzionamento If = corrente di funzionamento Valore minimo di corrente che, percorrendo la protezione, ne provoca l’intervento ENTRO UN TEMPO CONVENZIONALE (1 h o 2 h) P.I. = potere di interruzione P.I. = potere di interruzione Valore massimo di corrente (tipicamente di corto circuito) che la protezione è in grado di interrompere; usualmente si hanno valori standardizzati: 3 – 4,5 – 6 – 10 – 16 – 25 – 50 [kA]

CARATTERISTICHE DI INTERVENTO FUSIBILI FUSIBILI La caratteristica I-t è A TEMPO INVERSO, ovvero: quanto più la corrente è maggiore del valore nominale, tanto più il tempo di intervento è minore Tipi particolari di fusibili sono: gG – per usi generali gG – per usi generali aM – per avviamento motori aM – per avviamento motori VANTAGGI VANTAGGI  SVANTAGGI rapidità d'intervento (per corto circuito) elevato potere d'interruzione dimensioni ridotte costo limitato necessità di sostituzione ad avvenuto intervento tempi elevati di sostituzione necessità di ricambi identici dimensioni non sempre unificate

CARATTERISTICHE DI INTERVENTO INTERRUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI INTERRUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI IN PARTE A TEMPO INVERSO (tratto iniziale - relè termico) IN PARTE A TEMPO INDIPENDENTE (tratto finale - relè magnetico) La caratteristica I-t è: Gli interruttori a Norma CEI EN (per usi domestici o similari – fino a 125 A) sono classificati in base alle correnti di intervento del relè magnetico Im1 e Im2 Im1Im2CaratteristicaIm1Im2B 3 ∙ In 5 ∙ In C 10 ∙ In D 20 ∙ In VANTAGGI VANTAGGI potere d'interruzione non particolarmente elevato costi molto superiori rispetto ai fusibili  SVANTAGGI ripristino tramite semplice riarmo dimensioni standard modulari

COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI SOVRACCARICO [Norma CEI 64-8 art ] data una conduttura che abbia I Corrente di Impiego Ib Corrente di Impiego Ib Portata Iz La protezione deve avere Corrente nominale In Corrente nominale In Se si usa un fusibile deve anche risultare 1,45 · Iz Corrente di funzionamento If Corrente di funzionamento If In definitiva: Ib ≤ In ≤ Iz If ≤ 1,45 · Iz La corrente nominale deve avere un valore compreso tra il valore della corrente di impiego e il valore della portataLa corrente nominale deve avere un valore compreso tra il valore della corrente di impiego e il valore della portata Nel caso di impiego di fusibili, la corrente di funzionamento non deve superare la portata maggiorata del 45 %Nel caso di impiego di fusibili, la corrente di funzionamento non deve superare la portata maggiorata del 45 %

COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI SOVRACCARICO: NOTE  nel caso di impiego di INTERRUTTORI AUTOMATICI conformi alle norme CEI 23-3 (EN 60898) e CEI 17-5 (EN ) risulta: If = 1,45 ∙ In [CEI 23-3] If = 1,25 ∙ In [CEI 17-5] e pertanto, dovendo essere In ≤ Iz, la verifica If ≤ 1,45 ∙ Iz è sempre automaticamente soddisfatta  nel caso di impiego di FUSIBILI risulta generalmente: If = 1,6 ∙ In e pertanto è sempre necessario valutare che sia If ≤ 1,45 ∙ Iz  La Norma CEI 64-8 ammette il sovraccarico ma per tempi limitati: la verifica If ≤ 1,45 ∙ Iz intende dire che:  è ammissibile sovraccaricare il cavo fino al 45% in più della portata  questo sovraccarico non deve durare oltre un tempo convenzionale (1 h o 2 h)

COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI CORTO CIRCUITO [Norma CEI 64-8 art ] E’ NECESSARIO CHE LA PROTEZIONE POSSIEDA: In ≥ Ib P.I. ≥ Icc p I 2 ∙ t ≤ K 2 ∙ S 2 la corrente nominale della protezione non sia inferiore alla corrente di impiego del cavo Il Potere di Interruzione della protezione non sia inferiore alla Corrente di corto circuito presunta Icc P nel punto di installazione l’Energia Passante (I 2 ∙ t) della protezione non superi l’Energia Sopportabile dal cavo (K 2 ∙ S 2 ) S = sezione del cavo in mm per cavi in rame isolati in PVC K = 143 per cavi in rame isolati i EPR es.: cavo 6 mm 2 in rame e PVC  K 2 ∙S 2 = A 2 s Energia Passante: rappresenta l’energia che la protezione lascia passare tra l’istante di guasto e la definitiva apertura della linea I 2 ∙ t è chiamato anche “integrale di Joule”: I = corrente di corto circuito t = tempo di intervento

COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI CORTO CIRCUITO: verifica grafica di I 2 ∙ t ≤ K 2 ∙S 2 occorre disporre del grafico I 2 ∙ t del costruttore della protezione occorre disporre del grafico I 2 ∙ t del costruttore della protezione I 2 ∙ t I CC I 2 ∙ t I CC bisogna sovrapporre sul grafico la retta K 2 ∙S 2 del cavo bisogna sovrapporre sul grafico la retta K 2 ∙S 2 del cavo A B I CC1 I CC2 nel caso A, il cavo è sempre protetto per qualsiasi valore di Icc nel caso A, il cavo è sempre protetto per qualsiasi valore di Icc nel caso B, il cavo è protetto solo per valori di Icc compresi fra Icc 1 e Icc 2 e, in particolare, occorre verificare che la Icc m a fine linea sia maggiore di Icc 1 nel caso B, il cavo è protetto solo per valori di Icc compresi fra Icc 1 e Icc 2 e, in particolare, occorre verificare che la Icc m a fine linea sia maggiore di Icc 1NOTA: Se la protezione è disposta a monte ed è idonea a proteggere contro il sovraccarico, la verifica dell’energia passante non è necessaria

CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE SOVRACCARICO Essendo la corrente uguale in tutto il circuito, la protezione può essere installata indifferentemente A MONTE o A VALLE del circuito da proteggereEssendo la corrente uguale in tutto il circuito, la protezione può essere installata indifferentemente A MONTE o A VALLE del circuito da proteggere Nei luoghi a MAGGIOR RISCHIO IN CASO DI INCENDIONei luoghi a MAGGIOR RISCHIO IN CASO DI INCENDIO ! Se lungo il percorso il circuito presenta DERIVAZIONISe lungo il percorso il circuito presenta DERIVAZIONI Se lungo il percorso il circuito alimenta PRESE A SPINASe lungo il percorso il circuito alimenta PRESE A SPINA IN CIASCUN CASO LA PROTEZIONE VA SEMPRE MESSA A MONTE

CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE SOVRACCARICO LA PROTEZIONE PUO’ ESSERE OMESSA SE:  le utenze alimentate non possano dar luogo a sovraccarichi (p.es. luci)  la linea alimenti derivazioni protette ciascuna con proprio dispositivo e risulti che la portata Iz della linea non sia inferiore alla somma delle correnti nominali dei dispositivi di protezione delle derivazioni  la linea sia una derivazione ma risulti comunque protetta dal dispositivo della linea principale Iz Iz ≥ In 1 + In 2 In 2 In 1 ESEMPIO

Protezione intervenuta per sovraccarico Elettropompa disalimentata protezione chiusa funzionamento normale elettropompa alimentata CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE SOVRACCARICO SI RACCOMANDA DI OMETTERE LA PROTEZIONE SE IL SUO INTERENTO E LA CONSEGUENTE APERTURA DEL CIRCUITO POSSONO PROVOCARE MAGGIORI PROBLEMI DI SICUREZZA  circuiti di eccitazione delle macchine rotanti  circuiti di alimentazione di elettromagneti di sollevamento  circuiti secondari dei trasformatori di corrente (TA) ESEMPI  circuiti di alimentazione di dispositivi di estinzione incendio

CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE CORTO CIRCUITO  la conduttura sia realizzata in modo da rendere minimo il rischio di corto circuito Poiché la corrente di corto circuito si manifesta dal punto di alimentazione e fino al punto di GUASTO, LA PROTEZIONE VA SEMPRE MESSA A MONTE IL POSIZIONAMENTO DELLA PROTEZIONE E’ CONSENTITO AD UNA DISTANZA MASSIMA DI 3 m DAL PUNTO DI INIZIO DELLA CONDUTTURA MA OCCORRE CHE:  la conduttura non sia posta vicino a materiale combustibile  la conduttura non si trovi in AMBIENTI A MAGGIOR RISCHIO IN CASO DI INCENDIO O CON PERICOLO DI ESPLOSIONE LA SITUAZIONE DI CORTO CIRCUITO E’ ESTREMAMENTE DANNOSA E PERICOLOSA ARCHI ELETTRICI INCENDI SFORZI ELETTRODINAMICI Per i casi specifici visti precedentemente, e sotto le condizioni  e , la Norma consente di omettere la protezione

ESEMPI DI CALCOLO  SIA DATA UNA LINEA TRIFASE CON NEUTRO AVENTE LE SEGUENTI CARATTERISTICHE:  corrente di impiego Ib = 28 A  portata Iz = 41 A  isolamento: PVC  sezione S = 6 mm 2  tensione concatenata U = 400 V  corrente di corto circuito presunta ad inizio linea Icc P = 8,5 kA  lunghezza della tratta L = 60 m PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO CON INTERRUTTORI AUTOMATICI: In = 32 A oppure In = 40 A CON FUSIBILI: 28 ≤ 32 ≤ 41 [A] 28 ≤ 40 ≤ 41 [A] In = 32 A If = 1,6 ∙32 = 51,2 ≤ 1,45 ∙ 41 = 59,5 [A] 28 ≤ 32 ≤ 41 [A] MA NON E’ IDONEO In = 40 A, poiché pur essendo 28 ≤ 40 ≤ 41 [A] risulta però If = 1,6 ∙40 = 64 > 59,5 [A] Ib ≤ In ≤ Iz If ≤ 1,45 · Iz

PROTEZIONE CONTRO IL CORTO CIRCUITO ESEMPI DI CALCOLO In ≥ Ib P.I. ≥ Icc p I 2 ∙ t ≤ K 2 ∙ S 2 CONDUTTURA CONDUTTURA PROTETTA A MONTE CONTRO IL SOVRACCARICO  In = 32 A oppure In = 40 A ( > Ib = 28 A)  P.I. = 10 kA ( > Icc P = 8,5 kA) CONDUTTURA CONDUTTURA NON PROTETTA A MONTE CONTRO IL SOVRACCARICO: In = 50 A In = 50 A (> Iz = 41 A) I 2 ∙t della protezione K 2 ∙S 2 =115 2 ∙6 2 del cavo Cavo PROTETTO K 2 ∙S 2 =115 2 ∙6 2 del cavo I 2 ∙t della protezione Icc 1 = 850 A In = 125 A In = 125 A (> Iz = 41 A) Icc m = 345 A Cavo NON PROTETTO

BREVE BIBLIOGRAFIA G. CONTE IMPIANTI ELETTRICI - VOL. 1 e 2 ED. HOEPLI Norma CEI 64-8: IMPIANTI ELETTRICI UTILIZZATORI A TENSIONE NOMINALE NON SUPERIORE A 1000 V IN CORRENTE ALTERNATA E A 1500 V IN CORRENTE CONTINUA ED. CEI LINK UTILI:LINK UTILI: APPROFONDIMENTI (file.pdf):APPROFONDIMENTI (file.pdf): - Guida all’installazione dell’impianto elettrico - ABB - Distribuzione - criteri di progettazione – BTicino - Sistemi di bassa tensione - Gewiss - Guida al sistema Bassa Tensione - Schneider ElectricGuida all’installazione dell’impianto elettrico - ABBDistribuzione - criteri di progettazione – BTicinoSistemi di bassa tensione - GewissGuida al sistema Bassa Tensione - Schneider Electric V. SAVI – P. NASUTI TECNICA PROFESSIONALE – ELETTROTECNICA, LABORATORIO ED ESERCITAZIONI PRATICHE ED. CALDERINI