Servizi’di’sicurezza Alimentazione!centralizzata ... · * Università degli Studi di Bergamo, [email protected] ** ECD Engineering Consulting and Design, Pavia, [email protected]

Servizi di sicurezza Alimentazione centralizzata

o distribuita

Angelo Baggini*, Franco Bua**

* Università degli Studi di Bergamo, [email protected]

** ECD Engineering Consulting and Design, Pavia, [email protected]

Servizi di emergenza e di sicurezza

Illuminazione di emergenza

Ill. di riserva

Ill. di sicurezza

Ill. di sicurezza per esodo

Ill. antipanico

Ill. di aree alto rischio

•  Continuare le normali attività senza sostanziali cambiamenti

Servizi di emergenza

Servizi di riserva

Servizi di sicurezza

Segnali di sicurezza

UNI 1838 Nessuna norma, ma in pra@ca

•  Evacuare una zona •  Completare un’operazione

potenzialmente pericolosa

QUANDO?

•  Illuminazione di riserva

•  Centri di elaborazione da5 **

•  Disaster recovery center

•  Impian5 di condizionamento **

(* che impa<ano sulla sicurezza, **che NON impa<ano sulla sicurezza)

Servizi sicurezza

Spesso regola@ autorità

•  Illuminazione di sicurezza •  Sistemi automa5ci di rilevazione incendi •  Impian5 di es5nzione incendi •  Ascensori an5ncendio •  Impian5 di evacuazione di fumo e di calore •  Impian5 ven5lazione (prevenzione e/o protezione) •  Impian5 di rivelazione fluidi pericolosi •  Impian5 di allarme an5ncendio •  Sistemi di diffusione sonora •  Segnalazioni luminose di ostacoli •  Clima5zzazione* •  Allarmi intrusione, an5vandalismo, TVCC

Servizi riserva

Pare e piace a me

COME?

Tenendo conto delle esigenze tecniche ed economiche

Servizi di riserva

Tenendo conto delle esigenze del piano di emergenza

Servizi di sicurezza

IN OGNI CASO

richiedono alimentazione alternativa alla rete pubblica ordinaria

■  Affidabilità e disponibilità* ■  Prestazioni tecniche ■  Costi

◆  Economie di scala ◆  OPEX CAPEX

■  Condizioni specifiche di installazione (* ovvero fidatezza)

Alimentazione dei servizi di sicurezza

•  Durata adeguata

•  Indipendenza e Resistenza al fuoco •  Condu<ure •  Altri componen5

•  SeleJvità -‐ Interruzione al primo guasto •  IT •  TT, TN seleJvità

•  Tempi di intervento •  Facilità di verifica

(CEI

64-8

Sez

. 56 –

561 +

Sez

. 710

.56)

7

Servizi di sicurezza Sorgen@ di alimentazione

Sorgen@ di alimentazione

• Altra rete pubblica* • Gruppi di con5nuità assoluta

•  Sta5ci •  Dinamici

• Gruppi ele<rogeni • Ba<erie

* Linea distributore indipendente da quella ordinaria (CEI 64-8 – art.351) Modi di guasto comune improbabili •  linee MT da cabine primarie indipendenti •  Aree di livello 1 e 2: indisponibilità ≤ 60 ore/anno (UNI 10779 punto A.1.4 )

Central Power Supply System -‐ CPSS*

Gruppo sta@co di con@nuità**,*** •  Involucri: prove del filo incandescente •  Disposi5vo di segnalazione a contaJ puli5 •  Vin: HD472 S1 (f ±2%)

BaPerie •  prote<e contro scarica completa •  5po a lunga durata •  prote<e contro inversione di polarità •  ricarica in tempi brevi (80% in 12h)

Precauzioni su tuQ i componen@: protezioni, linee, etc.

* S

occo

rrito

ri **

EN

501

71 (C

EI 3

4-10

2)

***

EN

620

40 C

EI 2

2-26

(pro

dotto

)

sistema di alimentazione centralizzato indipendente di apparecchiature di sicurezza quali ad esempio apparecchi di illuminazione di sicurezza, circuiti elettrici di impianti antincendio automatici, … o impianti specifici

di sicurezza per particolari edifici come in aree ad alto rischio**

10

Servizi di sicurezza Sorgen5 di alimentazione Tempo di intervento e autonomia

Locali uso medico

Classe Tempo di intervento Autonomia

Classe 0 (senza interruzione) Alimentazione automa5ca disponibile senza interruzioni 3 h (1 h)

Classe 0,15 (ad interruzione brevissima) Alimentazione automa5ca disponibile in tempo < 0,15 s 3 h (1 h)

Classe 0,5 (ad interruzione breve)

Alimentazione automa5ca disponibile in tempo superiore a 0,15 s ma non superiore a 0,5 s 3 h (1 h)

Classe 15 (ad interruzione media)

Alimentazione automa5ca disponibile in tempo superiore a 0,5 s ma non superiore a 15 s 24 h (1 h)

Classe > 15 (ad interruzione lunga) Alimentazione automa5ca superiore a 15 s 24 h (1 h)

CEI 64-8 Sez. 710

Impian@ an@cendio

Decreto* Temp.Interv. Autonomia DM 19.3.15 Stru<ure sanitarie Titolo IV capo II art. 17.5 p5 3, 4 e 6 ≤ 15 s 120 min DM 19.3.15 Stru<ure sanitarie Titolo IV capo II art. 26.4 p5 3, 4 e 6 ≤ 15 s -‐-‐ DM 19.3.15 Stru<ure sanitarie Titolo IV capo III art. 36.5 p5 3, 4 e 6 ≤ 15 s 60 min

* DM successivi al DM 20.12.12

Illuminazione di sicurezza

Tipo illuminazione Tempo intervento Autonomia Esodo 0,5 s3

50% entro 5 s 2 100% entro 60 s2

≥ 1 h2 ≥ 2 h3,4

An5panico2 ≥ 50% entro 5 s 100% entro 60 s

≥ 1 h

Alto rischio2 100% entro 0,5 s o illuminazione di 5po permanente

tempo in cui esiste rischio per le persone

Alto rischio Sciali5ca1 < 0,5 s ≥ 3 h o ≥ 1 h se commutabile manualmente

Alto rischio Locali 1, 2, tecnici1 < 15 s

≥ 24 h o ≥ 1 h se possibile e evacuabile

1 CEI 64-8 Sez. 710, 2 UNI EN 1838, 3 DM 18/9/02, 4 Ricarica < 12 h per 2h autonomia

Tempi di intervento

Gruppi di sta@ci con@nuità •  Passive standby (VFD)*: 10 ms •  Line interac@ve (VI)*: 4 ms •  Double conversion (VFI)*: 0 ms

Gruppi eleProgeni

•  Gasolio: 10-‐15 s •  Turbina gas: 3-‐5 s •  Volano: 0,5 s

Gruppi dinamici di con@nuità

•  TuQ: 0 ms

* E

N 62

040-

3 (CE

I 22-

24)

Autonomia

Gruppi sta@ci con@nuità • Dipende

Gruppi eleProgeni

•  Teoricamente infinta Gruppi dinamici di con@nuità

•  Teoricamente infinta

… a proposito di STS IN 1 IN 2

OUT

Synchronisation Voltage

Control logic & static switch drivers

Fast voltage sensing Current sensing Overload control

Frequency MONITORING

17

Servizi di sicurezza Sorgen5 di alimentazione Corren@ di spunto

Corrente di spunto

• Trasformatori • Motori • Ascensori

Corrente di spunto Apparecchi di illuminazione •  Fluorescen5

•  lineari •  compa<e

•  LED •  Alogenuri metallici •  Ai vapori di

•  sodio A.P. •  mercurio A.P.

Corrente di spunto

Gruppi sta@ci di con@nuità Assenza rete o bypass:

•  IGSC = 150% IGSCR per 1 min •  IGSC = 200% IGSCR per 100ms

Presenza di rete: •  Funzionamento in bypass

Gruppi eleProgeni e GS dinamici

•  IGE = 3 IGER 0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18Tempo [s]

P/Pn

[%]

modulysP1P2P3P4P5

21

Servizi di sicurezza Sorgen5 di alimentazione Carichi non lineari

Carichi non lineari Gruppi sta@ci di con@nuità •  NO declassamento per fa<ore di cresta inferiore a 3:1*

Valore efficace

Valore di cresta

∫+

=Tt

t

dttfT

RMS )(1 2

Alim

enta

tori

switc

hing

- *

CE

I EN

620

40-3

Carichi non lineari

Alternatori

• Rea<anza subtransitoria • Regolazione V e f •  8% (EN 50160)

24

Servizi di sicurezza Sorgen5 di alimentazione Verifiche e manutenzione

Verifiche e Manutenzione

Manutenzione periodica

•  Sos5tuzione delle ba<erie •  Serraggio morseJere •  Sos5tuzione componen5 ammalora5 •  Sos5tuzione EPO* •  Pulizia griglie e ventole raffreddamento*

(*centralizzata)

UN

I CEI

112

22: 2

013

(CEI

UN

I 34-

132)

“Ver

ifica

del

l’im

pian

to -

Insi

eme

delle

ope

razi

oni m

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nte

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mpi

anto

di

illum

inaz

ione

di s

icur

ezza

ai d

ati d

i pro

getto

”.

0 2 4 6 8 10 Anni

Distr.

Centr.

Installazione Verifica Manutenzione

0 2 4 6 8 10 Anni

Distr.

Centr.


Verifiche e Manutenzione

Verifiche periodiche •  generale •  funzionamento •  autonomia

UN

I CEI

112

22: 2

013

(CEI

UN

I 34-

132)

“Ver

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getto

”.

•  valutazione efficienza complessiva alimentazione e servizio di sicurezza

•  verifica rispetto requisiti di progetto

•  intervallo annuale

•  misura del tempo di funzionamento, a partire dall’istante in cui si ha mancanza dell’alimentazione ordinaria e a seguito della completa ricarica delle batterie (se applicabile)

•  intervallo annuale

•  valutazione corretta attivazione impianto, in caso di mancanza di alimentazione ordinaria

•  intervallo semestrale

Verifiche e manutenzione

Gruppi sta@ci di con@nuità e BaPerie • Ele<rico GE e gruppi dinamici • Ele<rico • Meccanico

0 2 4 6 8 10 Anni

Distr.

Centr.


28

Servizi di sicurezza Sorgen5 di alimentazione Altro… ma da non dimen@care

Sorgen@ … in generale*

•  Luogo appropriato: •  solo pers. addestrate •  so<o controllo

•  Altri scopi: •  Sicurezza non compromessa •  SeleJvità

* Sez

. 56 C

EI 64

-8 –

561,5

62,56

5,566

Esc

luse s

orge

nti in

corp

orate

30

Servizi di sicurezza Affidabilità e disponibilità

Fidatezza

Disponibilità A(t) (CEI 56-50 191.11.01) Probabilità che un’entità sia in grado di eseguire una funzione richiesta nelle condizioni assegnate ad un dato istante, assumendo che siano messi a disposizione i mezzi esterni necessari Affidabilità R(t) (CEI 56-50 191.12.01) Probabilità che un’entità possa eseguire la funzione richiesta, in condizioni stabilite, per un dato intervallo di tempo.

Tasso di guasto λ(t) (CEI 56-50 191.12.02) Probabilità che un’entità, che al tempo t si trovi in stato di buon funzionamento, si guasti in un tempo compreso tra t e t+dt

Fidatezza

MTBFMTTRA −= 1

Guasto Riparazione

Tempo

MTTF MTTR MTBF

M

MTTFMTBFt 11)( ≅=λ

teR ⋅−= λ

Component # Outages per 1000 Components per Year

# Outages per Components per Year Failure Probability

MV/LV transformers 1-‐2 MV and LV circuit breakers 0,2-‐1 Disconnect switches 1-‐4 Electronic relays (single) 5-‐10 Electronic relay systems 30-‐100 Standby generators 20-‐75 failure to start 0,5-‐2% Con5nuous generators 0,3-‐1 UPS inverter 0,5-‐2 UPS rec5fier 30-‐100 Underground cable (1000 m) 13-‐25 Cable termina5ons 0,3-‐1 Cable joints 0,5-‐2

Sour

ce: M

. H. J

. Boll

en, L

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ology

Res

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Rep

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3-E-

276,

Augu

st 19

93.

Componen@

Sistema

Rif. Componente l (h-‐1/y) MTTR (h/y) MTTF (h/y) Disponibilità Affidabilità 1,6 Rete pubblica MT 1,142E-‐04 0,2 8,760E+03 99,997717% 36,787944% 2,7 Trasf. MT-‐BT 9,094E-‐07 52 1,100E+06 99,995271% 99,206573% 3,4,5 Circuito 1,575E-‐06 8 6,348E+05 99,998740% 98,629478%

-‐-‐ Radiale semplice 1,166E-‐04 -‐-‐ 8,573E+03 99,99% 35,99% -‐-‐ Radiale doppio 1,588E-‐06 -‐-‐ 6,296E+05 99,999% 98,62%

35

Servizi di sicurezza Affidabilità e disponibilità Ridondanza

Ridondanza* la presenza, in un’entità, di più di un mezzo

per svolgere una funzione richiesta

• Manovra manuale o automatica • Attiva o in attesa

MA … chi deve essere ridondato?

(* C

EI 5

6-50

191

-15-

01, *

* C

EI 5

6-50

191

-15-

04)

Sicurezza al guasto** entità progettata in modo da evitare che i suoi guasti

comportino avarie critiche

Ridondanza: sì, ma con aPenzione!

25%

25%

25%

25%

100%


33%

33%

33%

100%


50%

50%

100%


RECT

IFIE

R IN

VERT

ER

STAT

IC

SWIT

CH

BY-P

ASS

OUT

BATT

ERIE

S

MANU

AL B

Y-PA

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IN


SR1 =

10 kV

A

RECT

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2N re

dund

ancy

5 kVA

SR2 =

10 kV

A 5 kVA

10 kVA


SR1 =

10 kV

A

RECT

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AL B

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IN

10 kV

A

SR2 =

10 kV

A 0 kVA

10 kVA

2N re

dund

ancy

Ridondanza: sì, ma con aPenzione! SR

1 = 20

kVA

RECT

IFIE

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S

MANU

AL B

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IN

2N+1 re

dund

ancy

13 kV

A

SR2 =

20 kV

A

40 kVA

RECT

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SR3 =

20 kV

A

13 kV

A

13 kV

A

Ridondanza: sì, ma con aPenzione! SR

1 = 20

kVA

RECT

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MANU

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2N+1 re

dund

ancy

40 kV

A

SR2 =

20 kV

A

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SR3 =

20 kV

A 0 kVA

0 kVA

40 kVA

Ridondanza: sì, ma con aPenzione! RE

CTIF

IER

INVE

RTER

OUT

BATT

ERIE

S

IN

2N+1 re

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ancy

RECT

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40 kVA

Ridondanza: sì, ma con aPenzione! RE

CTIF

IER

INVE

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ERIE

S

IN

2N+1 re

dund

ancy

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OUT

BY-P

ASS

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MANU

AL B

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SS

40 kVA

40 kV

A

47

Servizi di sicurezza Affidabilità e disponibilità Indipendenza e resistenza al fuoco

Circui@ di alimentazione dei servizi di sicurezza*

•  Indipendenza •  Resistenza al fuoco •  Luoghi con pericolo di:

•  Incendio: Meglio di NO •  Esplosione: MAI

* C

EI 6

4-8

Sez

. 56–

563

Indipendenza*

Il funzionamento non deve essere compromesso da un guasto, un intervento,

una modifica sugli altri circuiti

* C

EI 6

4-8

art.

563.

1

Indipendenza

•  Separazione fisica • Cavi resisten5 al fuoco

SICUREZZA

ORDINARIO

Indipendenza


SICUREZZA E

ORDINARIO

Indipendenza


SICUREZZA ORDINARIO

Indipendenza


SICUREZZA ORDINARIO

Indipendenza


SICUREZZA E

ORDINARIO

Indipendenza Alimentazione distribuita

e lo

cale

Indipendenza Alimentazione centralizzata

STS

STS


STS

STS


STS

STS


Resistenza al fuoco

• Cavi •  Ad isolamento estruso •  Ad isolamento minerale

• ConduPure

•  (Giunzioni)

1 P

rove

: CEI

20-3

6/4-0

EN

5020

0 < 20

mm,

CEI

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EN

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3 M

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CEI U

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I UNE

L 350

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1 (20

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4 C

EI 20

-39 C

avi a

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lamen

to mi

nera

le

5 C

EI 64

-8 ar

t. 561

.1.2

Per i servizi di sicurezza che devono funzionare in caso di incendio, tutti i componenti elettrici devono presentare, sia per costruzione sia per

installazione, una resistenza al fuoco di durata adeguata5

Resistenza al fuoco

• Apparecchi NON resisten5 al fuoco

• Ambiente occupato persone

CEI 64-8 art. 561.1.2

. .. .

.. ..

EXIT

CONDUTTURA RESISTENTE AL

FUOCO

. .. .

.. ..

EXIT

COMPARTIMENTO 1 COMPARTIMENTO 2

62

Illuminazione di sicurezza Cos@

Illuminazione di emergenza Esempio

Caso 1 2 3 Apparecchi 50 120 200 Autonomia 1 h 1 h 1h

Soluzione Alimentazione Supervisione A Distribuita NO B Distribuita SI C Centralizzata SI

Illuminazione di emergenza Caso 1

Caso 1 App. 50 Auton. 1 h





67

Servizi di sicurezza Conclusioni

Alimentazione Centralizzata J Economie di scala L Più complessa J Manutenzione meno costosa L Tempo di realizzazione maggiore J Vita batterie (10 y) L Meno adatta alle piccole taglie J Maggior controllo ambiente installazione (T, inq, …) = Flessibilità (ma diversamente) J Piene prestazioni app. Ill. L Costo primo impianto J Più adatto installazioni lunga vita attesa L Sensibilità ai guasti J Apparecchi ordinari L Maggiore responsabilità J Maggior rendimento energetico L Richiesta maggiore disponibilità spazi installazione J Maggior libertà nella gestione autonomia

Alimentazione distribuita L Diseconomie di scala J Più semplice L Manutenzione più costosa J Tempo di realizzazione minore L Vita batterie (4/5 y) J Più adatta alle piccole taglie L Minor controllo luogo installazione (T, inq, …) = Flessibilità (ma diversamente) L Prestazioni app. Ill. ridotte J Costo primo impianto L Meno adatto installazioni lunga vita attesa J Sensibilità ai guasti L Apparecchi speciali J Minore responsabilità L Minor rendimento energetico J Richiesta minor disponibilità spazi installazione L Maggior libertà nella gestione autonomia

•  Considerazioni tecniche •  Considerazioni economiche •  Rischio indisponibilità servizio •  Condizioni installazione •  Condizioni gestione

Angelo Baggini

Università degli Studi di Bergamo Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate

Viale Marconi 5, 24044 Dalmine (BG) Italy

email: [email protected]

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