PROTEZIONE CONTRO LE SOVRACORRENTI

Dispositivi di protezione

Riferimento CEI 64‐8/4 ‐ ed. 2007

432.1 – dispositivi che assicurano la protezione contro i sovraccarichi ed i corto circuiti Interrompono correnti fino al valore della Icc presunta nel punto nel quale sono inseriti Possono essere:

‐ Interruttori automatici provvisti di sganciatori di sovracorrente ‐ Interruttori combinati con fusibili ‐ Fusibili

432.2 - dispositivi che assicurano la protezione contro i sovraccarichi Sono dei dispositivi che comandano l’apertura dell’interruttore per correnti che superano una soglia impostata, sono normalmente a tempo inverso

432.3 - dispositivi che assicurano la protezione contro i corto circuiti Sono impiegati quando la protezione contro i sovraccarichi è realizzata in altro modo, possono essere: ‐ Interruttori provvisti di sganciatori di sovracorrente ‐ Fusibili di tipo gG o aM (a= campo ridotto, g=pieno campo; G= di uso generale, M= per motori)

PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE CONTRO I SOVRACCARICHI

Riferimento norme CEI 64-8/4 433.1 Generalità

Devono essere previsti dispositivi di protezione per interrompere le correnti di sovraccarico dei conduttori del circuito prima che tali correnti possano provocare un riscaldamento nocivo all’isolamento, ai collegamenti, ai terminali o all’ambiente circondante le condutture.

433.2 Coordinamento tra conduttori e dispositivi di protezione

Le caratteristiche di funzionamento di un dispositivo di protezione delle condutture contro i sovraccarichi devono rispondere alle seguenti due condizioni:

Ib ≤ In ≤ Iz If ≤ 1.45 Iz

dove: Ib = corrente di impiego del circuito; Iz = portata in regime permanente della conduttura (Sezione 523 della Parte 5); In = corrente nominale del dispositivo di protezione. NOTA Per i dispositivi di protezione regolabili la corrente nominale In è la corrente di regolazione scelta. If = corrente che assicura l’effettivo funzionamento del dispositivo di protezione entro il tempo convenzionale in condizioni definite. NOTA La protezione prevista dal presente articolo non assicura, in alcuni casi, una protezione completa, per es. contro le sovracorrenti prolungate inferiori ad If, né rappresenta necessariamente la soluzione più economica. Si suppone pertanto che il circuito sia progettato in modo che non si presentino frequentemente piccoli sovraccarichi di lunga durata.

_ _ _ 473.1.1 Posizione dei dispositivi di protezione contro i sovraccarichi

Il dispositivo che protegge una conduttura contro i sovraccarichi può essere posto lungo il percorso di questa conduttura se nel tratto di conduttura tra il punto in cui si presenta una variazione (di sezione, di natura, di modo di posa o di costituzione) ed il punto in cui è posto il dispositivo di protezione non vi siano né derivazioni né prese a spina.

473.1.2 Omissione dei dispositivi di protezione contro i sovraccarichi I vari casi indicati nel presente paragrafo non si applicano, con l’eccezione di quanto indicato nel seguente punto a), agli impianti elettrici situati in luoghi che presentano maggior rischio in caso di incendio, né agli impianti elettrici di ambienti ed applicazioni particolari per i quali vengono prescritte condizioni diverse nella Parte 7. Non è necessario prevedere dispositivi di protezione contro i sovraccarichi per:

a) le condutture situate a valle di variazioni di sezione, di natura, di modo di posa o di costituzione, ed effettivamente protette contro i sovraccarichi da dispositivi di protezione posti a monte; b) le condutture che alimentino apparecchi utilizzatori che non possono dare luogo a correnti di sovraccarico, a condizione che queste condutture siano protette contro i cortocircuiti in accordo con le prescrizioni della Sezione 434 e che non abbiano né derivazioni né prese a spina; c) gli impianti di telecomunicazione, comando, segnalazione e simili.

473.1.4 Casi in cui l’omissione della protezione contro i sovraccarichi è raccomandata per ragioni di sicurezza

L’omissione della protezione contro i sovraccarichi è raccomandata per i circuiti che alimentano apparecchi utilizzatori in cui l’apertura intempestiva del circuito potrebbe essere causa di pericolo.

Esempi di tali casi sono: ‐ i circuiti di eccitazione delle macchine rotanti; ‐ i circuiti di alimentazione degli elettromagneti di sollevamento; ‐ i circuiti secondari dei trasformatori di corrente; ‐ i circuiti che alimentano dispositivi di estinzione dell’incendio.

NOTA In tali casi si raccomanda di prevedere un dispositivo di allarme che segnali eventuali sovraccarichi

_ _ _ _

SIA:

Ib = corrente di impiego

Iz = portata della conduttura

In = corrente nominale del dispositivo di protezione (o di regolazione) Ovviamente dovrà essere:

Ib ≤ In ≤ Iz

La corrente di impiego deve essere uguale o minore della corrente nominale del dispositivo di protezione che a sua volta deve essere inferiore alla portata.

I dispositivi di protezione con corrente nominale In sono caratterizzati anche dalla corrente che fa

sicuramente intervenire il dispositivo stesso entro un determinato tempo If

Al fine di assicurare la protezione della conduttura dovrebbe essere:

If ≤ Iz

Analizziamo due ipotesi:

1 ‐ In = Iz

Con valori di I compresi fra Iz e If la conduttura non è protetta

Ib In

Iz

Ib In

Iz

If

Ib In

Iz

If

In questa ipotesi si sfrutta ottimamente la conduttura, ma il cavo può andare in sovraccarico

2 ‐ If = Iz

In questa ipotesi la conduttura è protetta dal sovraccarico , ma il cavo è sfruttato solo parzialmente

_ _ _ _

Le norme CEI 64 – 8 stabiliscono una regola di compromesso, nel senso che si accetta un valore di If

maggiore di Iz, però la differenza non deve superare un dato valore.

La condizione posta è la seguente:

If ≤ 1.45 Iz

Oltre naturalmente a: Ib ≤ In ≤ Iz

L’indicazione della norma consente di avere un valore di Ib più vicino al valore di Iz, ciò consente un

migliore sfruttamento del cavo.

Nella condizione limite If = 1.45 Iz, il sovraccarico massimo ipotizzabile è del 45% per un tempo massimo pari a quello convenzionale (2 h).

_ _ _ _

Ib In

Iz

If

Ib In

Iz

If Ifmax = 1.45 Iz

Con valori di I compresi fra Iz e If max la conduttura non è protetta

Trattando le protezioni termiche si è visto che le correnti caratteristiche che definiscono la protezione: In, Inf , If e t hanno valori standardizzati (Ir è la corrente di regolazione, cioè la taratura delle protezione‐ Ir >= Ib)): tipo di impianto Inf (A) If (A) t (h) Bt ‐ usi civili Inf = 1.13 Ir If = 1,45 Ir 2 Bt – usi industriali (Ir <= 63 A) Inf = 1.05 Ir If = 1,25 Ir 1 Bt – usi industriali (Ir >= 63 A) Inf = 1.05 Ir If = 1,25 Ir 2

Ogni dispositivo di protezione contro il sovraccarico è, quindi, caratterizzato da un valore di In e da un

valore di If; pertanto il rapporto fra If e In è un parametro caratteristico della protezione, indicando con Kf tale parametro:

Kf = If / In Valorei di Kf: Per sganciatori termici accoppiati ai contattori: Kf = 1.2

Per interruttori automatici bt: Kf = 1,25

Per interruttori automatici MT: Kf = 1,45

Per i fusibili : Kf = 1,6

Consideriamo ura una protezione con le correnti caratteristiche: sia Iz = In, situazione limite, Se Kf <= 1,45, come è nelle protezioni normalmente utilizzate, la condizione posta dalle norme CEI è sempre verificata, quindi , perché la protezione sia conforme alle norme è sufficiente che sia verificata la condizione:

Ib ≤ In ≤ Iz

Se Kf > 1,45, caso dei fusibili, devono essere verificate entrambe le condizioni:

Ib ≤ In ≤ Iz If ≤ 1.45 Iz

Ir In

Iz

If Ifmax = 1.25 Iz

Ifmax = 1.45 Iz – da norma CEI

PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE CONTRO I CORTO CIRCUITI

Riferimento CEI 64‐8/4 – ed. 2007

434.1 Generalità Devono essere previsti dispositivi di protezione per interrompere le correnti di cortocircuito dei conduttori del circuito prima che tali correnti possano diventare pericolose a causa degli effetti termici e meccanici prodotti nei conduttori e nelle connessioni.

434.2 Determinazione delle correnti di cortocircuito presunte Le correnti di cortocircuito presunte devono essere determinate con riferimento ad ogni punto significativo dell’impianto. Questa determinazione può essere effettuata sia con calcoli sia con misure.

434.3 Caratteristiche dei dispositivi di protezione contro i cortocircuiti

Ogni dispositivo di protezione contro i cortocircuiti deve rispondere alle due seguenti condizioni: (paragrafi 434.3.1 e 434.3.2)

434.3.1 Il potere di interruzione non deve essere inferiore alla corrente di cortocircuito

presunta nel punto di installazione. È tuttavia ammesso l’utilizzo di un dispositivo di protezione con potere di interruzione inferiore se a monte è installato un altro dispositivo avente il necessario potere di interruzione. In questo caso le caratteristiche dei due dispositivi devono essere coordinate in modo che l’energia che essi lasciano passare non superi quella che può essere sopportata senza danno dal dispositivo situato a valle e dalle condutture protette da questi dispositivi.

434.3.2 Tutte le correnti provocate da un cortocircuito che si presenti in un punto qualsiasi del circuito devono essere interrotte in un tempo non superiore a quello che porta i conduttori alla temperatura limite ammissibile. Per i cortocircuiti di durata non superiore a 5 s, il tempo t necessario affinché una data corrente di cortocircuito porti i conduttori dalla temperatura massima ammissibile in servizio ordinario alla temperatura limite può essere calcolato, in prima approssimazione, con la formula:

dove: t = durata in secondi; S = sezione in mm2; I = corrente effettiva di cortocircuito in ampere, espressa in valore efficace; K = 115 per i conduttori in rame isolati con PVC/Termoplastici;

143 per i conduttori in rame isolati con gomma etilenpropilenica e propilene reticolato; 74 per i conduttori in alluminio isolati con PVC; 87 per i conduttori in alluminio isolati con gomma etilenpropilenica o propilene reticolato; 115 corrispondente ad una temperatura di 160 °C, per le giunzioni saldate a stagno tra conduttori in rame.

NOTA 1 Per durate molto brevi (< 0,1 s) dove l’asimmetria della corrente è notevole e per i dispositivi di protezione limitatori di corrente, K2S2 deve essere superiore al valore dell’energia (I 2t) indicata dal costruttore del dispositivo di protezione come quella lasciata passare da questo dispositivo.

434.3.2 COMMENTO La formula indicata suppone che il riscaldamento dei conduttori, durante il passaggio della corrente di cortocircuito, sia adiabatico. La formula è meglio rappresentata nel modo seguente:

I2t <= K2S2 dove (I2t) è l’integrale di Joule per la durata del cortocircuito (in A2s). Per i cortocircuiti di durata superiore ad alcuni periodi il valore di (I2t) si può ottenere assumendo per I il valore efficace in ampere della corrente di cortocircuito e per t la durata, in secondi, del cortocircuito stesso; per durate brevi (< 0,1 s), quando l’asimmetria della corrente di cortocircuito è rilevante, e per i dispositivi di protezione limitatori dell’energia passante, il valore (I2t) lasciato passare deve essere indicato dal costruttore del dispositivo di protezione.

La formula deve essere verificata per un cortocircuito che si produca in un punto qualsiasi della conduttura protetta (vedere anche l’articolo 435.1). I valori della costante K sono stati determinati sulla base dei valori delle temperature massime ammesse durante il servizio ordinario e durante il cortocircuito per l’isolamento dei cavi. Le temperature di 70 °C e 160 °C, rispettivamente per il servizio ordinario e per il cortocircuito, si applicano alle giunzioni o terminazioni saldate a stagno dei cavi in rame, qualunque sia il tipo di isolante impiegato.

Omissis -

473.2.1 Posizione dei dispositivi di protezione contro i cortocircuiti

Un dispositivo che assicuri la protezione contro i cortocircuiti deve essere posto nel punto in cui una riduzione della sezione dei conduttori od un’altra variazione dia luogo a una riduzione del coefficiente K, con le eccezioni dei casi citati in 473.2.2 od in 473.2.3.

473.2.2 Posizione alternativa dei dispositivi di protezione contro i cortocircuiti È permesso disporre dispositivi di protezione contro i cortocircuiti in un punto diverso da quello specificato in 473.2.1, nelle condizioni indicate in 473.2.2.1 o 473.2.2.2.

473.2.2.1 Il tratto di conduttura tra il punto di riduzione della sezione, o di un’altra variazione, e la posizione del dispositivo di protezione soddisfa contemporaneamente le quattro condizioni seguenti: a) la sua lunghezza non supera 3 m; b) è realizzato in modo da ridurre al minimo il rischio di cortocircuito; NOTA Questa condizione può essere ottenuta per esempio rinforzando la protezione della conduttura contro le influenze esterne. c) non è posto vicino a materiale combustibile; d) non è posto in impianti situati in luoghi a maggior rischio in caso di incendio o con pericolo di esplosione.

473.2.2.2 Un dispositivo di protezione posto a monte della riduzione di sezione, o di un’altra

variazione, possiede una caratteristica di funzionamento tale da proteggere contro i cortocircuiti, in accordo con quanto specificato in 434.3.2, la conduttura situata a valle, di detta riduzione di sezione o di detta variazione.

473.2.3 Omissione dei dispositivi di protezione contro i cortocircuiti

È ammesso non prevedere dispositivi di protezione contro i cortocircuiti per: ‐ le condutture che collegano generatori, trasformatori, raddrizzatori, batterie di accumulatori ai

rispettivi quadri di comando e protezione, quando i dispositivi di protezione siano posti su questi quadri;

‐ i circuiti la cui apertura potrebbe comportare pericoli per il funzionamento degli impianti interessati, quali quelli citati in 473.1.4;

‐ alcuni circuiti di misura,

a condizione che siano soddisfatte contemporaneamente le due condizioni seguenti: a) la conduttura sia realizzata in modo da ridurre al minimo il rischio di cortocircuito; b) la conduttura non sia posta in vicinanza di materiali combustibili.

DISPOSITIVI DI PROTEZIONE

Il dispositivo di protezione è costituito dall’interruttore e da un relè di tipo magnetico, la cui caratteristica di intervento è di seguito riportata:

Il valore della corrente di intervento può essere regolato ( I/Ir è il rapporto fra la corrente considerata – si sovraccarico o di cto cto – e la corrente di regolazione del dispositivo).

PROTEZIONE UNICA CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTO CIRCUITO

Rif. Norme CEI 64-8/4 435.1 Protezione assicurata da un unico dispositivo

Se un dispositivo di protezione contro i sovraccarichi è in accordo con le prescrizioni della Sezione 433 ed ha un potere di interruzione non inferiore al valore della corrente di cortocircuito presunta nel suo punto di installazione, si considera che esso assicuri anche la protezione contro le correnti di cortocircuito della conduttura situata a valle di quel punto.

Si usa la protezione magneto‐termica, la cui caratteristica di intervento è la combinazione di quella termica e di quella magnetica:

La protezione contro i corto circuiti deve garantire che l’energia specifica passante non superi il valore previsto dalle norme.

Con riferimento alla caratteristica di intervento di una protezione magneto‐termica si può calcolare per ogni valore della corrente di Cto Cto, il corrispondente valore dell’energia passante ∫I2t; di seguito un esempio di grafico:

CURVA DELL’ENERGIA SPECIFICA PASSANTE MASSIMA PER I CAVI

Il valore massimo dell’energia specifica passante per un cavo di una data sezione è dato dalla nota relazione:

∫i2t <= K2S2

valida fino a che si può trascurare lo scambio termico fra il cavo e l’ambiente esterno – le norme danno come riferimento 5s – quindi per tempi di intervento superiore a 5 s, il valore K2S2 aumenta con il diminuire della corrente (ricordiamo che normalmente i tempi di intervento delle protezioni contro i corto circuiti sono normalmente inferiori ad 1 secondo) Di seguito riportiamo le curve di alcuni tipi di cavo.

SCELTA DEL DISPOSITIVO DI PROTEZIONE CONTRO I CORTO CIRCUITI

Riferimento norme CEI 64‐8/5

533.3 Scelta dei dispositivi di protezione contro i cortocircuiti

Come corrente di cortocircuito minima si considera quella corrispondente ad un cortocircuito

che si produca tra fase e neutro (o tra fase e fase se il conduttore di neutro non è distribuito),

nel punto più lontano della conduttura protetta e, nel caso l’impianto sia alimentato da più

sorgenti non in parallelo, si deve prendere in considerazione solo la sorgente corrispondente

alla corrente di cortocircuito minima.

La determinazione della minima corrente di cortocircuito presunta, nella maggior parte dei

casi che si presentano in pratica, può essere effettuata con le formule a) e b) riportate qui di

seguito, ammettendo un aumento del 50% della resistenza del circuito rispetto al valore a

20 °C, dovuto al riscaldamento dei conduttori causato dalla corrente di cortocircuito, e

tenendo conto di una riduzione all’80% della tensione di alimentazione, per effetto della

corrente di cortocircuito, rispetto alla tensione nominale di alimentazione.

Nel caso in cui invece si conosca il valore dell’impedenza del circuito a monte, il coefficiente

0,8 deve essere sostituito da un valore più preciso.

quando il conduttore di neutro non è distribuito

dove:

U = tensione concatenata di alimentazione in volt;

r = resistività a 20 °C del materiale dei conduttori (r · mm2/m) (0,018 per il rame – 0,027

per l’alluminio);

L = lunghezza della conduttura protetta (m);

S = sezione del conduttore (mm2);

I = corrente di cortocircuito presunta (A).

quando il conduttore di neutro è distribuito

dove:

Uo = tensione di fase di alimentazione in volt;

m = rapporto tra la resistenza del conduttore di neutro e la resistenza del conduttore di fase

(nel caso essi siano costituiti dallo stesso materiale, esso è uguale al rapporto tra la

sezione del conduttore di fase e quella del conduttore di neutro).

Le precedenti formule a) e b) non tengono conto della reattanza della conduttura, con un

errore che diviene sensibile per i cavi di sezione superiore a 95 mm2.

Per tenere conto di questa reattanza si possono applicare ai valori della corrente di

cortocircuito presunta I i seguenti valori di riduzione:

- 0,90 per la sezione di 120 mm2;

- 0,85 per la sezione di 150 mm2;

- 0,80 per la sezione di 185 mm2;

- 0,75 per la sezione di 240 mm2.

La massima corrente di cortocircuito presunta capita in genere ai morsetti del dispositivo di

protezione e può essere calcolata quando si conoscano i parametri della rete di alimentazione

e della parte di impianto situato a monte del dispositivo di protezione.

Per soddisfare le prescrizioni del Capitolo 43 della Parte 4 i dispositivi di protezione devono

soddisfare le seguenti condizioni c) e d), rispettivamente per gli interruttori automatici e per i

fusibili, tenendo presente la condizione e).

c) Determinazione della corrente minima (Icc min.) e della corrente massima (Icc max)

di cortocircuito quando la protezione sia assicurata da interruttori automatici.

Per gli interruttori automatici la caratteristica dell’integrale di Joule (I2t) lasciato passare

ha un andamento del tipo indicato nella seguente Fig. a):

C = curva dell’I2t sopportabile dal cavo; A = curva dell’I2t lasciato passare dall’interruttore automatico. Fig. a) La corrente di cortocircuito che si produce per un guasto all’estremità della conduttura più lontana dal punto di alimentazione (Icc min.) non deve essere inferiore ad Ia:

Icc min ≥ Ia La corrente di cortocircuito che si produce per un guasto franco all’inizio della conduttura (Icc max) non deve essere superiore ad Ib:

Icc max ≤ Ib d) Determinazione della corrente minima di cortocircuito (Icc min.) quando la protezione sia assicurata da fusibili. Per i fusibili la caratteristica dell’integrale di Joule (I2t) lasciato passare ha un andamento del tipo indicato nella seguente Fig. b): Fig. b)

Fig. b) F = curva dell’I2t lasciato passare dal fusibile La corrente di cortocircuito che si produce per un guasto franco all’estremità della conduttura più lontana dal punto di alimentazione (Icc min.) non deve essere inferiore ad Ia:

Icc min ≥ Ia

e) Caso in cui il dispositivo di protezione contro i cortocircuiti assicuri anche la protezione contro i sovraccarichi. Se, in accordo con l’articolo 435.1 della Parte 4, è previsto un dispositivo unico di protezione contro i cortocircuiti e contro i sovraccarichi, la verifica della corrente di cortocircuito minima non è necessaria, in quanto le precedenti Figure a) e b) diventano rispettivamente le seguenti due Figure c) e d): Fig. c) Protezione del cavo assicurata da un interruttore automatico

Fig. d) Protezione del cavo assicurata da un fusibile

VERIFICA GRAFICA DELL’INTEGRALE DI JOULE La verifica grafica si realizza tracciando e confrontando le curve di energia degli interruttori e quelle relative al cavo attuando i seguenti criteri A – Conduttore protetto dal sovraccarico (Ib <= In<=Iz) La protezione dal sovraccarico è garantita. La corretta protezione del cavo è assicurata solo se il punto di intersezione A, tra la curva di energia dell’interruttore e la retta K2S2 del cavo cade a destra della verticale corrispondente al valore Icc max calcolato

B – Conduttore non protetto dal sovraccarico (In>Iz) La protezione del cavo non è assicurata poiché l’interruttore ha una corrente nominale In superiore alla portata del cavo Iz. Per questi casi specifici è necessario individuare i punti al di là dei quali l’energia specifica lasciata passare dall’interruttore è maggiore di quella ammissibile dal cavo. A tal proposito bisogna quindi considerare sia la corrente di cortocircuito massima (Icc max), come riportato nel caso precedente, che la corrente di cortocircuito minima (Icc min). La protezione del cavo in condizioni di cortocircuito è assicurata se il punto di intersezione B, tra la curva di energia dell’interruttore e la retta K2S2 del cavo cade a sinistra della verticale corrispondente al valore Icc min. Ovviamente la protezione non è garantita per correnti di sovraccarico minori di IB

C - Correnti critiche Quando l’interruttore magnetotermico non protegge la conduttura dal sovraccarico si possono ottenere, al di sotto della soglia di intervento magnetico dell’interruttore, delle sovracorrenti critiche tali da provocare il danneggiamento del cavo. In questo caso la verifica grafica, realizzando il confronto tra le curve descritto precedentemente, è il metodo migliore.

Vengono considerate correnti critiche tutti i valori di corrente che cadono nell’intervallo B-B1 riportato nella figura di riferimento, che sono i punti di intersezione tra le due curve confrontate. Il cavo è protetto correttamente solo se la corrente di cortocircuito Icc min è superiore alla massima corrente critica, cioè se cade a destra del punto B, e la corrente di sovraccarico è minore della corrente critica minima.

PROTEZIONI IN CASCATA (o in SERIE) Con riferimento all’art. 434.3.1 che riportiamo per comodità: 434.3.1 Il potere di interruzione non deve essere inferiore alla corrente di cortocircuito

presunta nel punto di installazione. È tuttavia ammesso l’utilizzo di un dispositivo di protezione con potere di interruzione inferiore se a monte è installato un altro dispositivo avente il necessario potere di interruzione. In questo caso le caratteristiche dei due dispositivi devono essere coordinate in modo che l’energia che essi lasciano passare non superi quella che può essere sopportata senza danno dal dispositivo situato a valle e dalle condutture protette da questi dispositivi. È possibile prevedere un dispositivo con un potere di interruzione inferiore alla Icc presunta, purchè ci sia un altro disposivo a monte con caratteristiche idonee e le due caratteristiche di intevento siano opportunamente coordinate. Esempio: consideriamo una line aprotetta da un interruttore magnetotermico con potere di interruzione minore di Icc ed un fusibile:

fusibile

Interruttore automatico

Consideriamo la curva di intervento dell’interruttore e del fusibile con un Pi > Icc

Le due curve si incontrano in un punto P che individua una corrente Ip – corrente di scambio – il cui valore deve essere inferiore al potere di interruzione dell’interruttore; per correnti di Cto cto fino al valoe Ip interviene l’interruttore , per valori più elevati di Ip interviene il fusibile.

fusibile

P

IP

SELETTIVITA’ FRA DISPOSITIVI DI PROTEZIONE CONTRO LE SOVRACORRENTI

Rif. Norme CEI 64‐8/5

536.1 Selettività tra dispositivi di protezione contro le sovracorrenti Quando più dispositivi di protezione sono disposti in serie e quando le necessità di esercizio lo giustificano, le loro caratteristiche di funzionamento devono essere scelte in modo da staccare dall’alimentazione solo la parte dell’impianto nella quale si trova il guasto.

SELETTIVITA’ IN BASSA TENSIONE

Il concetto di selettività In un impianto elettrico la distribuzione viene effettuata tramite dispositivi di protezione, sezionamento e comando installati in serie tra di loro per una migliore gestione dell’energia. In una distribuzione radiale l’obiettivo primario della selettività è quello di separare dalla rete elettrica le sole partenze soggette a guasto ed ottenere il massimo livello di continuità di servizio.

Le principali perturbazioni che possono interessare una rete elettrica di bassa tensione sono: • il sovraccarico; • il cortocircuito; • il guasto verso terra.

Se il coordinamento selettivo tra i dispositivi di protezione installati in serie non è corretto, la perturbazione può provocare la mancanza di tensione in una zona più o meno vasta della rete elettrica. Il livello di selettività può essere: 1 – totale : Il coordinamento si dice totalmente selettivo se, per tutte le correnti di guasto, fino alla corrente di cortocircuito IccB, apre solo e soltanto l’interruttore B installato subito a monte del guasto, 2‐ parziale : Il coordinamento si dice parzialmente selettivo se la condizione sopra riportata viene verificata solo fino ad un certo valore di corrente Is (detto limite di selettività). Per correnti superiori a Is gli interruttori A e B aprono simultaneamente.

SELETTIVITA’ IN CASO DI SOVRACCARICO

Il dispositivo di protezione contro i sovraccarichi ha una curva di sgancio generalmente a tempo inverso al fine di meglio adattarsi alla caratteristica di sovraccaricabilità del cavo e del carico. Il metodo normalmente utilizzato per verificare la selettività in sovraccarico consiste nel riportare su scala bi logaritmica le caratteristiche di funzionamento delle protezioni installate in serie. La selettività è assicurata se il tempo di non intervento del dispositivo a monte è superiore al tempo massimo di interruzione del dispositivo a valle per qualunque corrente di sovraccarico. SELETTIVITA’ IN CASO DI CORTO CIRCUITO

In cortocircuito le tecniche che permettono di realizzare la selettività in cortocircuito si basano sull’utilizzo di interruttori e/o sgancia tori di tipo e di regolazione diversa e si possono identificare come segue:

1. selettività amperometrica, 2. selettività cronometrica, 3. selettività logica.

Queste tecniche possono essere applicate, nello stesso impianto, sia singolarmente sia in combinazione. Si ricorda che il coordinamento selettivo va verificato sia in sovraccarico che in cortocircuito. Selettività amperometrica La selettività amperometrica è basata sulla differenziazione delle soglie di intervento istantanee o di corto ritardo (ImA e ImB) degli interruttori installati in serie. Il limite di selettività è dato dalla soglia magnetica dell'interruttore a monte (ImA). Si applica prevalentemente a livello di distribuzione terminale dove gli interruttori sono istantanei e conduce generalmente ad una selettività parziale. Questa tecnica è tanto più efficace quanto più si differenziano le correnti di cortocircuito nei punti in cui vengono installati gli interruttori e quindi quando si è in presenza di conduttori di piccola sezione che abbattono notevolmente il livello di cortocircuito tra monte e valle. Si realizza selettività totale solo quando la corrente di cortocircuito ai morsetti dell’interruttore a valle è inferiore alla soglia di intervento istantaneo o di corto ritardo dell’interruttore a monte.

Selettività cronometrica La selettività cronometrica si ottiene differenziando i tempi di intervento dei dispositivi di protezione e In particolare, occorre verificare che il tempo totale di interruzione dell'interruttore posto a valle (tiB) sia inferiore al tempo di ritardo allo sgancio del dispositivo posto a monte (trA). Le temporizzazioni realizzate con interruttori si sviluppano in generale su quattro gradini con tempi crescenti e selettivi tra di loro; ciò consente di realizzare un coordinamento con selettività totale su quattro livelli di distribuzione.

Il tempo di interruzione dell’interruttore A è posizionato sul primo gradino Gli interruttori adatti ad essere temporizzati sono quelli di categoria B secondo la Norma CEI EN60947‐2, i quali riescono a sopportare, da chiusi, valori elevati di corrente per un tempo significativo. Questo comportamento è caratterizzato dalla “corrente di breve durata ammissibilenominale ‐ Icw" (in kA per 0,5 o 1 sec.). Al di sopra del valore Icw, l'interruttore deve assolutamente intervenire istantaneamente, non essendo in grado di sopportare questi valori di corrente, a causa delle elevate sollecitazioni elettrodinamiche e termiche che si determinano e di conseguenza non si può avere selettività cronometrica. In questi casi si deve prevedere, per valori della corrente maggiori di Iist, il tempo sul gradino 0 e pertanto la selettività non risulta totale, ma limitata dalla corrente di intervento istantaneo Iist dello sganciatore dell'interruttore di monte.

Occorre aggiungere che l'impiego di sganciatori ritardabili implica maggiori sollecitazioni termiche ed elettrodinamiche per i componenti dell'impianto elettrico; infatti, il tempo complessivo di interruzione risulta di molto superiore al periodo (20 ms) relativo ad un'onda di corrente alla frequenza di 50 Hz.

Selettività logica Questa tecnica di selettività può essere applicata solo con sganciatori elettronici e unità di controllo, e richiede uno scambio di informazioni tramite un filo pilota che collega due o più dispositivi di protezione in serie. Il principio di funzionamento è semplice:

• lo scambio di informazioni richiede un tempo massimo di 100 ms quindi tutti gli sganciatori interessati dalla selettività logica devono essere impostati con un tempo di ritardo maggiore di 100 ms;

• tutti gli interruttori che vedono transitare una corrente superiore alla soglia di funzionamento inviano un segnale di attesa all’interruttore installato a monte;

• l’interruttore installato immediatamente a monte del cortocircuito, non ricevendo nessun ordine di attesa, apre istantaneamente, mentre il successivo interruttore a monte rimane chiuso consentendo così di realizzare un intervento selettivo.

Così facendo il tempo di eliminazione del guasto è limitato al minimo indispensabile a tutti i livelli di distribuzione, i livelli di selettività possono essere maggiori del numero di gradini di temporizzazione e l’affidabilità globale dell’impianto risulta migliorata.