e le loro protezioni - Voltimum · 2017. 7. 13. · 2 MERLIN GERIN 1. Le sovratensioni e le loro protezioni 1.1 Il rischio delle fulminazioni La formazione dei temporali Le nubi dalle

1

e le loroprotezioni

1.1 Il rischio delle fulminazioni 2

1.2 Il fenomeno delle fulminazioni 4

1.3 I differenti tipi di sovratensione 7

1.4 I differenti tipi di propagazione 11

1.5 Le protezioni contro le sovratensioni 12

1.6 Le norme 19

lesovratensioni

MERLIN GERIN2

1. Le sovratensioni e le loro protezioni

1.1 Il rischio dellefulminazioni

La formazione dei temporaliLe nubi dalle quali hanno origine solitamente i temporali sono del tipo cumuli-nembi.È possibile riconoscerle dalla loro forma ad incudine e dal loro colore scuro (Fig.1).Costituiscono un’enorme macchina termica la cui base è a circa due chilometri dalterreno, mentre il vertice si trova a circa 14 chilometri.

Sviluppo elettrico di una nube temporalescaL’inizio del processo di elettrificazione di una nube è dovuto all’aria calda che dalterreno sale verso l’alto. Nel processo di ascesa l’aria calda si carica di umiditàdiventando una nuvola (Fig.2).

Fig. 2: formazione di nubiFig. 1: tipo cumulo-nembo

Fig. 4: sviluppo: inizio fase attiva, lampi tra le nubi,ascendenze violente

Il principio di elettrificazioneLe violente correnti d’aria ascendenti e discendenti separano le gocce d’acquaformatesi. Ad altitudini elevate, queste gocce d’acqua si trasformano in cristallidi ghiaccio. La collisione tra le gocce d’acqua e i cristalli di ghiaccio genera dellecariche elettriche positive e negative (Fig.3).

Inizio della fase attivaLe cariche di segno opposto si separano. Le cariche positive costituite dai cristalli dighiaccio si posizionano nella parte superiore della nube mentre le cariche negative,costituite dalle gocce d’acqua si posizionano nella parte inferiore della nube stessa.In questa fase compaiono nella nube i primi lampi (Fig.4).

Fig. 3: inizio del fenomeno di elettrificazione

Ecampo elettrico

MERLIN GERIN 3

Sviluppo della fase attivaLa nube così costituitasi forma un’enorme condensatore con il terreno. Nell’arco ditempo di 1/2 ora si sviluppano i lampi tra la nube e il terreno. Questa fase è definita«fase attiva» (Fig.5).

Fine della fase attivaDi seguito l’attività temporalesca all’interno della nuvola diminuisce, mentre al tempostesso aumentano i fenomeni di scarica verso il terreno (Fig.6).

Fig. 6: abbattimento: decrescita dell’attività trale nuvole, fenomeni violenti al suolo occasionali:fulminazioni, forti precipitazioni, grandine, raffichedi vento.

Fig. 5: maturità: attività intensa tra le nuvole,massimo sviluppo verticale, forte attivitàconvettiva.

MERLIN GERIN4


Il campo elettricoIn condizioni di tempo sereno il campo elettrico naturale al terreno è nell’ordinedi 120 V/m. In presenza di nubi elettricamente cariche tale valore può raggiungerei 15 kV/m (Fig.7).

Fig. 7: il campo elettrico al suolo

Il valore del campo elettrico è accentuato dalle asperità del terreno (colline, alberi,abitazioni). La presenza di tali elementi crea un effetto di punta che amplificail campo elettrico accentuandolo fino a 300 volte (Fig.8).Tale fenomeno favorisce la caduta di un fulmine nel posto interessato.

Fig. 8: campo elettrico amplificato da una asperità del terreno

1.2 Il fenomenodella fulminazione

- --

--

- --

-

- --

--N

P+

+++ ++++ +

+ +

++

+P

- --

--

- --

-

- --

--N

P+

+++ ++++ +

+ +

++

+P

14

12

10

8

6

4

2

-64

-55

-45

-33

-18

+7

+5

+30

altezza km temperatura °C

larghezza km

E: campo elettrico kV/m

20 16 12 8 6 2 2 6 8 12 16 20

-18-14-10-6-4

campo elettrico kV/m

distanza m

alcuni kV/m

0,12 kV/m

MERLIN GERIN 5

La classificazione dei fulminiI fulmini vengono classificati in funzione della direzione nella quale si sviluppano(ascendenti o discendenti) e della carica elettrica (positiva o negativa) da cui sonocaratterizzati (Fig.9). In presenza di terreno pianeggiante il fulmine più frequentee quello discendente mentre in montagna la maggior parte dei fulmini è di tipoascendente positivo.

Fig. 9: classificazione dei fulmini (secondo K. Berger).

Il principio di una scaricaPrendiamo come esempio un fulmine negativo discendente, il più diffuso trai fenomeni.1. Il fulmine comincia con una saetta che si sviluppa dalle nuvole a sbalzi successividi 30/50 m verso il suolo. La saetta è costituita da particelle elettriche catturate dallenuvole attraverso il campo elettrico nubi-suolo.2. Questo favorisce la formazione di un canale ionizzato che si ramifica.A circa 300 m dal suolo, da terra partono degli effluvi (o scintille) e uno di questientrerà in contatto con la «punta» della saetta.3. Apparirà quindi un arco elettrico molto luminoso. Questo provoca il tuonoe permette lo scambio di cariche del «condensatore» nubi-suolo.4. Seguirà una successione di archi, denominati archi susseguenti, di intensitàsempre minore. Tra questi archi una saetta farà circolare una corrente di circa200 A, scaricando una parte importante della carica del «condensatore» nubi-suolo.

Fig.10: il principio di un fulmine negativo discendente

andamentocontinuo

saetta

andamentoa sbalzi

scaricaelettrica suolo

3 km

nuvole

1-2 ms1-2 ms 30-100 ms30-100 ms40-100 µs

1 2 3 4

1000 km/s100 000 km/s

20 ms

+ + + + + + + + + + + + + ++ + + + + + + + + + + + + +

- - - -- - - - - - - - - - - - - - -

QQQQQQQQQQQQQQQ

¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢

---

+ + + + +

QQQQQQQQQQQQQQQ

¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢

++

++ + + + +

QQQQQQQQQQQQQQQQQQ

¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢

+++

- - - - -

QQQQQQQQQQQQQQQ

¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢

- ----

- - -fulmine negativo discendente

fulmine negativo ascendente

fulmine positivo discendente

fulmine positivo ascendente

MERLIN GERIN6


1.2 Il fenomenodella fulminazione

Caratteristiche dei fulmini probabilita di picco pendenza durata numero scarica di corrente totale di scariche P (%) I (kA) S (kA/µs) T (s)

50 38 48 0,09 1,810 68 74 0,56 51 140 97 2,7 12Tabella 1

La tabella seguente riassume le principali caratteristiche dei fulmini. Il 50% deifulmini non supera i 38 kA di cresta, il 10% non supera i 68 kA mentre solo il 1%raggiunge valori di cresta pari a 140 kA. La corrente generata dalla caduta di unfulmine è di tipo impulsivo ad alta frequenza (HF) ed è nell’ordine dei megahertz.

Gli effetti dei fulmini effetti termici: fusione nel punto di impatto del fulmine e rischi di incendio generatidall’effetto joule dovuto alla circolazione di correnti elevate effetti elettrodinamici: la circolazione di correnti elevate nei conduttori provocaattrazione o repulsione tra i conduttori stessi. I cavi sono sottoposti a sforzielettrodinamici che ne danneggiano la struttura sovratensioni dirette: si creano quando la caduta del fulmine avviene direttamentesulla linea elettrica o telefonica sovratensioni indotte: si creano quando la caduta di un fulmine avviene al suolonelle vicinanze di un circuito elettrico aumento del potenziale di terra: distruttivo per i materiali.

SintesiIl fulmine è un fenomenoad alta frequenza che generadelle sovratensioni su tutti gli elementiconduttori, in particolare sui conduttoridi alimentazione degli impianti elettricie direttamente sulle apparecchiatureelettriche.

MERLIN GERIN 7

1.3 I differenti tipidi sovratensione

I quattro tipi di sovratensioneÈ possibile distinguere quattro tipi di sovratensione: di origine atmosferica di manovra temporanee a frequenza industriale dovute a scariche elettrostatiche.

Che cosa è una sovratensioneUna sovratensione è un impulso o un’onda di tensione che si sovrapponealla tensione nominale della linea (Fig.11).

Fig. 11: esempi di sovratensioni

La sovratensione è caratterizzata da (Fig.12): il tempo di crescita (tf) misurato in µs la pendenza S misurata in kA/µs.Questi due parametri provocano fenomeni di induzione elettromagnetica,sugli impianti, che danneggiano le apparecchiature.

Fig. 12: principali caratteristiche di una sovratensione

tensione (V o kV)

U max

50 %

T durata della sovratensione

tf tempo di crescita tempo (µs)

tensione

tempo

onda smorzatadi tipo"choc da manovra"(f = 100 kHz ÷ 1 MHz)

impulsotipo fulmine(durata = 100 µs)


MERLIN GERIN8

Le sovratensioni di origine atmosferica sovratensioni dirette: sono dovute alla caduta di un fulmine, diretta o nelleimmediate vicinanze, su una linea aerea (elettrica o telefonica).Gli impulsi di corrente generati si propagano fino alle abitazioni (Fig.13).

i

ii/2 i/2


Fig. 13: sovratensione diretta

sovratensioni indotte o radianti: sono dovute alla caduta di un fulmine al suolo

Conseguenze: il campo elettromagnetico investe tutti i conduttori generando delle sovratensionidi modo comune e/o di modo differenziale.Queste sovratensioni si propagano poi per conduzione (Fig.14)

UBT

neutre

Rn neutro

sovratensione

fulmine

apparecchiatura

champ électromagnétique

campo elettromagnetico

Fig. 14: accoppiamento campo cavo

le sovratensioni createsi sui conduttori generano a loro volta un campoelettromagnetico; la componente magnetica H induce sul cavo stesso unasovratensione. Questo processo continuo viene definito diafonia induttiva.

MERLIN GERIN 9

al tempo stesso la componente elettrica E del campo elettromagnetico favoriscela formazione di sovratensioni dovute alle capacità parassite tra i diversi conduttori.Questo fenomeno è definito diafonia capacitiva. induzione nell’anello di terra (Fig.15).Le due apparecchiature in Figura sono alimentate ognuna dal proprio conduttoree sono entrambe connesse alla terra. La sovratensione che si viene a crearesul circuito è proporzionale all’area delimitata dai conduttori di alimentazione.Per esempio per un’area di 300 m2, e con una scarica di 100 kA/s, con la cadutadel fulmine a 400 m di distanza, la sovratensione indotta che interesserà le nostreapparecchiature sarà di 15 kV circa!

aumento del potenziale di terra (Fig.16).La caduta di un fulmine sul terreno genera delle sovratensioni che comportanol'aumento del potenziale di terra.Tutte le installazioni connesse alla terra nelle vicinanze del punto di cadutadel fulmine risentono di questo effetto.

Fig. 15: anello di massa.

Fig. 16: crescita del potenziale di terra.

400 m

isolamento galvanico sottoposto a… 15 kV !

stampante

terra

cavo del segnalefulminazione = 100 kA/µs

cavo d'alimentazione

anello di massa

superficie = 300 m2

computer

U

U tensione

BT

RT RN

apparecchiatura


MERLIN GERIN10


Le sovratensioni di manovraLa modifica brusca delle condizioni venutesi a creare all’interno di un circuitoprovoca la comparsa di fenomeni transitori. Sono solitamente delle ondedi sovratensione ad alta frequenza (Fig.1 pag.7).Le sovratensioni di manovra possono essere generate da: apertura o chiusura di apparecchiature di protezione (interruttori, fusibili)o di comando (contattori,...) marcia e arresto di motori inserzione di batterie di condensatori presenti sulla linea.

Le sovratensioni temporanee a frequenza industriale (Fig.17)Hanno la stessa frequenza della linea (50, 60 o 400 Hz) dovute a guasti di isolamento fase/massa o fase/terra su un circuito a neutroisolato dovute all’interruzione di un conduttore. Per esempio un cavo MT che cadesu una linea BT.

Le sovratensioni dovute a scariche elettrostaticheDovute a cariche elettriche che si accumulano generando campi elettrostatici troppoelevati.

Fig. 17: sovratensione temporanea a frequenza industriale.

sovratensione temporanea

tensione normale 230/400 V

tensione normale 230/400 V

MERLIN GERIN 11

Fig. 18: modo comune Fig. 19: modo differenziale

Principali caratteristiche delle sovratensionitipo di sovratensione coefficiente durata fronte di salita

di sovratensione o frequenzaa frequenza industriale ≤ 1,7 elevata frequenza industriale(guasto d'isolamento) 30-1000 ms (50-60-400 Hz)di manovra 2÷4 breve mediae scarica elettrostatica 1-100 ms fino a 200 kHzatmosferica > 4 molto breve molto elevata

1-100 µs fino a 1000 kV/µs

Il modo comuneLe sovratensioni di modo comune si verificano tra le parti attive e la terra: fase/terrao neutro/terra (Fig.18). Sono pericolose per le apparecchiature dove la massa èconnessa a terra in ragione di rischi di scariche dielettriche.

Il modo differenzialeLe sovratensioni di modo differenziale si verificano tra le parti attive: fase/fase o fase/neutro (Fig.19). Sono particolarmente pericolose per le apparecchiature di tipoelettronico, per i materiali sensibili di tipo informatico.

SintesiÈ importante ricordare tre cosefondamentali: La caduta di un fulmine, direttao indiretta, può avere effetti distruttivisulle installazioni elettriche che sitrovano anche a diversi chilometridi distanza rispetto al punto di cadutadel fulmine. Le sovratensioni di manovra etemporanee generano rischi importantinella stessa misura di quelle dovutealla caduta dei fulmini Il fatto che la distribuzionedell’impianto sia interrata non significache l’installazione sia protetta ma soloche il rischio di fulminazione direttaè limitato.

1.4 I differenti tipidi propagazione

apparecchiatura

Ph Imd

Imd

U sovratensioneN

apparecchiatura

Ph Imc

Imc

U sovratensione

N


MERLIN GERIN12

1.5 Le protezioni controle sovratensioni

Le protezioni contro le sovratensioni possono essere divise in due categorie:le protezioni primarie e le protezioni secondarie.

Le protezioni primarieIl loro compito è di proteggere le installazioni dalla caduta diretta di un fulmine.Questo tipo di protezione consente di scaricare l’eventuale sovratensione versoil terreno. Esistono tre tipi di protezioni primarie:

il parafulmine i fili tesi la gabbia di Faraday.

Il parafulmineCostituito da un’asta metallica posta al di sopra della struttura da proteggeree collegata alla terra attraverso uno o più conduttori (Fig.20).Le regole di installazione si rifanno alla norma CEI 81-1 «protezione di strutturecontro i fulmini».

Rimangono comunque dei problemi di sovratensioni indotte legati all'irradiamentoelettromagnetico sui circuiti dell'edificio protetto provocati dalle correnti scaricatea terra (effetti secondari).

giunto di controllo

discesa del parafulmine

in bandella di rame

presa di terra a "zampa d'oca"

Fig. 20: principio del parafulmine

MERLIN GERIN 13

I fili tesiSono dei cavi tesi al di sopra dello stabile da proteggere (Fig.21 e Fig. 22).Si tratta di un tipo di protezione utilizzato sulle linee alta tensione.

collegamento alla terra delle masse

d 0,1 h

asta metallicarame stagnato 25 mm2

h

icavi di protezione

i/2i/2

Fig. 21: i cavi tesi Fig. 22: i cavi di protezione

La gabbia di FaradayTipo di protezione utilizzato soprattutto in edifici dove la presenza di materialeinformatico e elettronico è molto elevata. Consiste nel portare più conduttori arealizzare il collegamento verso terra suddividendo lo stabile in parti uguali in modoche si ottenga una migliore situazione equipotenziale per lo stabile stesso (Fig.23).

Fig. 23: principio di una gabbia a maglia (gabbia di Faraday)

SintesiLe protezioni di tipo primario servonoper proteggere le installazioni dallacaduta diretta di un fulmine.La più utilizzata è il parafulmine.La migliore, ma anche la più costosa,dal punto di vista tecnico è la gabbiadi Faraday.Questi tipi di protezione non sonosufficienti per preservare le installazionidagli effetti secondari dellesovratensioni.


MERLIN GERIN14


Le protezioni secondarieAssorbono gli effetti delle sovratensioni di origine atmosferica, di manovrae a frequenza industriale. Sono classificate in funzione del modo di collegamento:protezioni in serie e protezioni in parallelo.

Le protezioni in serieCollegate in serie sull’alimentazione del sistema da proteggere (Fig.24).Devono essere dimensionate per la potenza dell'installazione da proteggere.

alimentazione installazione da proteggere

protezione in serie

Up

Fig. 24: principio della protezione in serie

i trasformatori: attenuano le sovratensioni e eliminano le componenti armoniche.La protezione non è molto efficace. i filtri: costituiti da resistenze, induttanze e condensatori sono adatte asovratensioni industriali o di manovra; non sono altresì efficaci contro lesovratensioni di origine atmosferica. stabilizzatore e alimentazioni statiche senza interruzioni (ASI):utilizzati per proteggere apparecchiature sensibili di tipo informatico le qualinecessitano di alimentazioni particolarmente «buone». Consentono di tenereregolati i valori di tensione e frequenza, assicurando la continuità di servizio.Non sono però protette contro le sovratensioni di origine atmosferica.

SintesiSuddividiamo le protezioni secondariein due tipologie: protezioni in seriee in parallelo.Le protezioni in serie sono specificheed adatte a situazioni particolari.Richiedono comunque di essereintegrate con protezioni in parallelo.

MERLIN GERIN 15

gli scaricatori BT: hanno veste modulare e sono quindi installabili all’internodei quadri di distribuzione bassa tensione. Assicurano una protezione finema con capacità di scarica limitata. gli scaricatori di basse correnti: adatti soprattutto per la protezione delle lineetelefoniche.

Le protezioni in paralleloLa loro caratteristica principale è quella di adattarsi alla potenza dell’impiantoda proteggere (Fig.25). Sono le protezioni più utilizzate.

Fig. 27: limitatore di sovratensione

MT/BT

CPI

schema di collegamento della rete a terra

controllore permanente di isolamento

limitatore di sovratensione

Al termine della sovratensione la protezione cessa di scaricare verso terra esi riposiziona in condizioni di sorveglianza (circuito aperto). il tempo di risposta tr deve essere il più breve possibile, al fine di proteggeremeglio l’impianto la protezione deve essere dimensionata tenendo conto del livello di rischiodel sito da proteggere la protezione deve essere conforme alla norma NF C 61-740 la più restrittivadel settore: deve sopportare per almeno 20 volte scariche nell’ordine del valoredella corrente nominale In ed almeno una volta una scarica pari al valore della Imax.Il tutto secondo onde di corrente 8/20 µs.

I prodotti utilizzati i limitatori di sovratensione: utilizzati nei posti di trasformazione MT/BT in uscitadai trasformatori. Utilizzati nei sistemi a neutro isolato consentono di scaricare aterra le eventuali sovratensioni, in particolare del tipo a frequenza industriale(Fig.27).

Fig. 26: caratteristica U/I della protezione ideale

Up (V)

I (A)tr

Up

0

Principali caratteristiche la tensione nominale d’impiego corrisponde a quella dell’impianto: 230/400V in assenza di sovratensione nessuna corrente di fuga deve circolare attraverso laprotezione; è un circuito aperto. in presenza di una sovratensione la protezione comincia a scaricare a terralimitando la tensione entro il valore desiderato Up (livello di protezione) (Fig.26).

alimentazione

protezione in parallelo Up

installazione da proteggere

Fig. 25: principio della protezione in parallelo

SintesiLe protezioni in parallelo sono le piùutilizzate perché adatte alla gran partedelle situazioni.


MERLIN GERIN16

La tecnologia utilizzata all’interno degli scaricatori di sovratensione

I diodi ZenerLa curva caratteristica (Fig.28) è molto vicina alla curva ideale. I tempi di rispostasono estremamente rapidi e la corrente di fuga ha un valore pressoché nullo.Per contro questo tipo di scaricatore è in grado si dissipare bassi valori di energie.È un tipo di componente utilizzabile per la protezione ultra terminale in associazionead altre protezioni.

Lo spinterometro a gasÈ costituito da un’ampolla contenente gas. La curva caratteristica è rappresentatain Figura 9. Il vantaggio di utilizzare questo tipo di tecnologia è rappresentatodal fatto che la capacità di scarica è molto elevata mantenendo allo stesso tempo a0 il valore della corrente di fuga. L’inconveniente che si presenta è quello di averetempi di risposta relativamente lunghi. Inoltre una volta che la sovratensionenon è più presente sul circuito, questo scaricatore rimane comunque ionizzatoe una corrente residua continua a circolare all’interno dello scaricatore stesso.

Il varistoreLa curva rappresentata in Figura 27 si avvicina alla curva ideale. Il tempo di rispostaè basso (nano secondi), la capacità di scarica elevata e la corrente residua è nulla.L’inconveniente è rappresentato dal fatto che la corrente di fuga aumentaad ogni choc subito (sovratensione), causando nel tempo, il riscaldamento e quindila fine vita dell’apparecchiatura.È fondamentale che lo scaricatore basato su questo principio sia dotato di leddi segnalazione di fine vita.

ConfrontoLa tabella sintetizza le principali caratteristiche dei componenti utilizzati all’internodelle protezioni.

caratteristiche componente simboli corrente energia tensione corrente tempo di rispostaU/I di fuga dissipata residua residua

componente 0 elevata bassa nulla bassoideale

diodo bassa bassa bassa nulla bassozener

spinterometro 0 elevata elevata continua elevato

varistore bassa elevata bassa nulla basso

Up (V)

I (A)tr

Up

0

U

I

Us

U U max

I

Us

U

I

Us

Fig. 28: tabella comparativa


MERLIN GERIN 17

Lo schema interno di uno scaricatore di sovratensione

Gli elementi di uno scaricatoreEsistono essenzialmente tre tipi di componenti utilizzati: il diodo Zener,lo spinterometro a gas e il varistoreLo scaricatore a diodo zener bidirezionale (Fig.29) è utilizzato principalmenteper la protezione ultra terminale, mai per la protezione in testa di installazionein quanto è caratterizzato da una limitata capacità di scarica.Lo scaricatore che utilizza lo spinterometro a gas deve essere associato a deivaristori in modo da compensare i punti deboli dello spinterometro stesso (Fig.30).

V1

P N

spinterometro a gas

V2

P N

Fig.29: diodo zener bidirezionale Fig.30: schema di principio di uno scaricatorespinterometro a gas arricchito

Il varistore V1 in serie con lo spinterometro a gas serve per ripristinare l'isolamentodopo la sovratensione e di conseguenza ridurre il valore della corrente residua;il varistore V2 serve per abbreviare i tempi di risposta, solitamente lunghiper lo scaricatore con spinterometro a gas.Lo scaricatore a varistore (Fig.31) rappresenta attualmente il miglior rapportoqualità/prezzo.

Fig.31: principio di uno scaricatore unipolarea varistori

P N


MERLIN GERIN18

uno scaricatore unipolare consente di limitare le sovratensioni di modo comunetra fase e terra o tra neutro e terra.Allo stesso tempo consente di limitare le sovratensioni di modo differenzialetra fase e neutro.

Il sezionamento dello scaricatore di sovratensione in caso di fine vita èun’imposizione della norma NF C 15-100 (cap. 534 della CEI 64-8 attualmenteallo studio); il dispositivo di sezionamento può essere esterno o integrato all’internodell’apparecchiatura. È possibile associare allo scaricatore una spia di segnalazionedi fine vita dell’apparecchiatura e un contatto per la segnalazione a distanzadell’avvenuto intervento della protezione (Fig.32).

Fig.32: schema di principio di uno scaricatore con uno sganciatore termico

elemento di protezione

segnalazione a distanza

sganciatore termico

spia di fine vita


MERLIN GERIN 19

1.6 Le norme La norma NF C 15-100 (impianti elettrici in bassa tensione)I paragrafi riguardanti l’installazione dei dispositivi di protezione controle sovratensioni sono il 443 e il 534. La norma francese sarà la base di lavoroper la futura norma europea.

Sezione 4431. sovratensioni di origine atmosferica o di manovraLe regole enunciate sono destinate a descrivere i mezzi che consentono di limitarele sovratensioni transitorie entro livelli compatibili con le tensioni nominalidi tenuta dei materiali elettrici.1a) alimentazione da cavo interrato o in aria con schermo a terraLa tensione di tenuta agli impulsi è ritenuta sufficiente a meno che il rischiodi sovratensioni pregiudichi in modo totale il funzionamento delle apparecchiature.1b) alimentazione da linea aerea o cavo non schermatoSi raccomanda una protezione all'inizio dell'impianto.

Sezione 534Dispositivi di protezione contro le sovratensioni1. installazione e livello di protezione lo scaricatore protegge tutto l’impianto elettrico. Deve essere installato a valledel dispositivo generale di sezionamento situato in testa all’impianto. il livello di protezione dello scaricatore deve essere appropriato alle tensionidi tenuta ad impulso delle apparecchiature e alla corrente di scarica.

caricoscaricatore

morsetto di terra

L1

L2

L = L1 + L2 < 0,5 m

Fig.33: schema di collegamento di uno scaricatore

3. scelta dello scaricatore lo scaricatore deve essere conforme alla norma NF C 61-740 la tensione massima sopportabile dallo scaricatore in regime permanentedeve essere: Uc > 1,5 Un in sistemi TT e TN Uc > 1,73 Un in sistemi IT

2. messa in servizio dello scaricatore lo scaricatore può essere collegato tra fase e terra o tra fase e PE (schema TNCe IT) e tra fase e PE o neutro e PE (schema TT e TNS) la lunghezza dei conduttori di collegamento dello scaricatore tra i conduttori attivie il morsetto di terra deve essere la più corta possibile (<0,5 m) (Fig.33)

tensione nominale tensione di tenuta ad impulso (kV)dll'impianto (V)rete rete dispositivi dispositivi dispositivi dispositivitrifase monofase con tenuta con tenuta con tenuta con tenuta

molto elevata elevata normale ridotta

contatori di energia interruttori elettrodomestici apparecchi di tiposezionatori utensili portatili elettronicoapparecchiindustriali

230/440 230 6 4 2,5 1,5400/690 – 8 6 4 2,51000

2. descrizione delle differenti categorie dei materiali


MERLIN GERIN20

4. la protezione lo scaricatore deve essere associato ad una protezione di tipomagnetotermico-differenziale, qualora non abbia dispositivo interno in sistemi TT e IT lo scaricatore deve essere installato a valle del dispositivodi protezione differenziale, ove previsto

5. caratteristiche del prodotto il test degli scaricatori di sovratensione viene effettuato secondo due onde tipiche: onda di corrente 8/20 µs (Fig.34) onda di tensione 1,2/50 µs (Fig.35)

1.6 Le norme

le caratteristiche di un varistore (ZnO)

U

Up

Uc

< 1 mA In IMaxI

Uc: tensione d'impiego massimaUp: livello di protezioneIn: corrente nominale di scaricaImax: corrente massima di scarica

Fig. 36

Fig.34: onda 8/20 µs

I

Max 100 %

50 %

8 20t

(µS)

Fig.35: onda 1,2/50 µs

V

Max 100 %

50 %

1,2 50t

(µS)

MERLIN GERIN 21

La norma NF C 61-740(Matériel pour installations alimentées directement par une reseau de distributionpublique à basse tension. Parafoudres pour installation basse tension).

Si tratta di una norma prodotto specifica per le protezioni contro le sovratensionidi origine atmosferica installate in bassa tensione.I punti principali sono i seguenti:

il numero di choc al valore di corrente nominale che lo scaricatore deve essere ingrado di sopportare è di 20 volte l’obbligo per il costruttore di garantire il buon funzionamento dell’apparecchiaturaal di sotto di un valore massimo in regime permanente di tensione Uc dichiaratadal costruttore stesso l’assenza di manifestazioni esterne da parte del prodotto in caso si verifichi unasovratensione temporanea a frequenza industriale (onda 1500 V, 300 A, 50 Hz,200 ms).

MERLIN GERIN24

2. Le regole generali di installazione

L’installazione degli scaricatori di sovratensione viene effettuata considerandodiversi parametri tra i quali la posizione in rapporto ai dispositivi differenziali,e agli interruttori di protezione. Un altro parametro che deve essere consideratoè lo schema di collegamento a terra utilizzato.

Scelta di uno schema di collegamento alla terraPer la scelta del tipo di collegamento alla terra fare riferimento alla guidadi Bassa Tensione.Le sovratensioni sulle linee BT possono verificarsi tra:

conduttori attivi (fase/fase o fase/neutro); sono definite di modo differenzialee sono particolarmente pericolose per tutte le apparecchiature che abbianodei componenti elettronici. conduttori attivi e la terra (fase/terra o neutro/terra); sono definite di modo comunee sono particolarmente pericolose per tutte quelle apparecchiature che abbianola massa connessa alla terra.

Modo comune, modo differenziale in funzione del collegamento alla terra modo comune : la protezione è realizzata tra fase e PE o tra fase e PENin funzione del tipo di collegamento alla terra. modo differenziale : nei sistemi TT e TNS la messa a terra del neutro introduceuna dissimmetria rispetto alle fasi che può fare comparire delle sovratensionidi modo differenziale quale conseguenza di una fulminazione di modo comune.Vediamo il caso di un sistema TT protetto in modo comune (Fig.1).La resistenza R1 di messa a terra del neutro è molto minore della resistenza R2di messa a terra dell'impianto.

Quando una corrente di scarica percorre l'impianto sceglie il percorso di resistenzapiù breve ABCD, attraverso il varistore V1 e V2 in serie e determinauna sovratensione di modo differenziale tra i punti A e C, che nei casi estremipuò arrivare al valore Up1 + Up2.Con una protezione di modo differenziale V3 (Fig.2) il percorso della correntesarebbe stato AHGCD e la tensione limitata al valore Up3.

2.1 L’installazione degliscaricatori in funzionedello schema dicollegamento alla terra(i sistemi di neutro)

Fig. 1: protezione in modo comune

I

I-iD

I-i

i

C

B

I

A

cabina MT/BT su palo

alimentation BTalimentazione BT

V2

R2 elevatai molto bassa

R1 bassa

V1

alimentation HTAalimentazione MT

Up2Up1

scaricatorescaricatore

Fig. 2: protezione in modo differenziale

I

I-iD

I-i C

B

I

I

A

G H

alimentazione MT alimentation BT

V2V3

Up2

Up3

R2 elevataR1 bassa

V1


alimentation BTalimentazione BTalimentation HTAalimentazione MT


Up1

MERLIN GERIN 25

Sistema TT

terra di neutro BT

morsetto principale di terra

(anello in fondo allo scavo)

terra delle masse

PE PE

scaricatore

interruttore di protezione

DDR

quadro elettrico

apparecchiatura da proteggere

L1N

Fig. 4: sistema TT, collegamento scaricatore monofase

Si tratta dello schema normalmente utilizzato nella distribuzione pubblica di bassatensione.Il neutro è collegato alla terra nella cabina MT/BT.Le masse degli utilizzatori sono collegate ad un impianto di terra proprio.La protezione delle persone è realizzata mediante dispositivo differenziale.Il rischio che si presenta in caso della caduta di un fulmine è l’aumento delpotenziale dei circuiti attivi rispetto alle masse o viceversa.È obbligatorio l’impiego di uno scaricatore che garantisca una protezione di modocomune. È consigliata anche una protezione di modo differenziale, che avrà unacapacità di scarica ed un livello di protezione più bassi.

La tabella in Figura 3 indica il tipo di protezione da utilizzare in funzionedel collegamento alla terra realizzato.

protezione TT TN-C TN-S ITmodo differenzialefase-neutro X X inutilemodo comunefase-terra X X X Xneutro-terra X X X(*)

(*) eccetto che nel caso di neutro non distribuito.

Fig. 3: tipo di collegamento degli scaricatori

MERLIN GERIN26



La figura 5 rappresenta lo schema di inserzione di uno scaricatore tetrapolarein un sistema TT.

terra di neutro BT


PE PE

scaricatore


DDR

quadro elettrico


L1L2L3N


terra delle masse

Sistema TNCIl neutro del trasformatore è collegato direttamente alla terra della cabinadi distribuzione. Le masse degli utilizzatori sono collegate alla terra da un conduttoreche realizzerà sia la protezione sia il collegamento di neutro (PEN).Da qui l’origine della denominazione TNC (neutro comune).La protezione delle persone è realizzata con un interruttore automatico.

terra di neutro BT


scaricatore

quadro elettrico


L1L2L3

PEN

PEN



terra delle masse

Fig. 6: sistema TNC, collegamento scaricatore trifase

Fig. 5: sistema TT, collegamento scaricatore trifase

MERLIN GERIN 27

Un collegamento equipotenziale è realizzato tra tutte le apparecchiature.Non è quindi possibile che si verifichi il caso di un aumento del potenziale di terrarispetto alle apparecchiature. È sufficiente l’impiego di uno scaricatore chegarantisca una protezione di modo comune tra le fasi e il PEN.

Sistema TNSIl neutro del trasformatore è collegato direttamente alla terra della cabinadi trasformazione. Le masse delle apparecchiature sono collegate al conduttoredi protezione PE. Il conduttore di protezione e il conduttore di neutro sono separati.Da qui l’origine del nome TNS (neutro separato). La protezione delle personeè realizzata da un interruttore automatico.Lo schema di collegamento è simile a quello utilizzato nello schema TT.È quindi consigliato prevedere la protezione tra i conduttori attivi e la terra(modo comune) e tra le fasi e il neutro (modo differenziale).

Fig. 7: sistema TNS, collegamento scaricatore trifase

La figura 8 rappresenta lo schema di collegamento di uno scaricatoredi sovratensione bipolare in un sistema TNS.

Fig. 8: sistema TNS, collegamento scaricatore monofase

terra di neutro BT



terra delle masse

PE PE

scaricatore

quadro elettrico


L1L2L3N

PE

interruttore di protezione dello scaricatore


PE PE

scaricatore

quadro elettrico


L1N

PE


terra di neutro BT(anello in fondo allo scavo)

terra delle masse

MERLIN GERIN28


Fig. 9: sistema TNC-S, collegamento scaricatore trifase

Sistema ITIl neutro del trasformatore è isolato da terra o eventualmente collegato a terraattraverso un’impedenza di valore elevato ha lo scopo di limitare le sovratensionidi modo comune. Le masse delle apparecchiature sono collegate alla terra.


Sistema TNC-SGli schemi TNC e TNS possono essere utilizzati contemporaneamentesul medesimo impianto. Lo schema TNC dovrà essere obbligatoriamente a montedello schema TNS.


terra delle masse

PE PE

scaricatore

quadro elettrico


L1L2L3N

PE


terra di neutro BT


scaricatore

quadro elettrico


L1L2L3

PEN

PEN


Fig.10: sistema IT, collegamento scaricatore trifase


PE PE

quadro elettrico


scaricatore


L1L2L3N

CPI limitatore di sovratensioni (cardew)

terra di neutro BT


terra delle masse

MERLIN GERIN 29

La protezione delle persone è realizzata da un interruttore automaticoal secondo guasto. L’identificazione e la segnalazione del primo guasto vieneeffettuata da un controllore permanente di isolamento (CPI).Un limitatore di sovratensioni (tipo Cardew) in testa all’installazione tra neutro e terragarantisce la protezione contro le sovratensioni dovute ad un guasto MT/BTnella cabina di trasformazione.È necessario prevedere una protezione di modo comune.Se il neutro è distribuito un varistore supplementare è obbligatorio.La figura 11 rappresenta il collegamento di uno scaricatore di sovratensione bipolarein un sistema IT.

Fig.11: sistema IT, collegamento scaricatore monofase

terra di neutro BT

CPI limitatore di sovratensioni (cardew)



terra delle masse

PE PE

scaricatore


quadro elettrico


L1 N

SintesiPer l’installazione di scaricatoridi sovratensione sceglieremo: con sistemi TT e TNS:una protezione in modo comunee in modo differenziale con sistemi IT e TNC: una protezionein modo comune

MERLIN GERIN30


2.2 Il collegamentodelle terre e delle masse

La protezione contro le sovratensioni si basa principalmente sul concettodi equipotenzialità. La figura 12 rappresenta le reti di terra e delle masse.Tutte le parti conduttrici interrate costituiscono la terra o la rete di terra.Tutte le parti metalliche al di fuori della terra costituiscono la rete delle masse.

La rete di terra di un’installazioneAssicura il collegamento tra l’installazione stessa e il potenziale di riferimentogarantendo: la sicurezza delle persone la scarica verso terra di eventuali correnti di guasto la protezione e il buon funzionamento delle apparecchiature.

È caratterizzata da una propria impedenza che dipende dalla resistivitàdel terreno e dalla geometria dei conduttori interrati. Il valore della resistenzadel terreno è variabile nel tempo in quanto risente dei seguenti fenomeni: vetrificazione del suolo: dopo ogni fulminazione la terra a contatto con il cavotende a solidificarsi intorno allo stesso creando uno strato isolante corrosione per effetto pila: i conduttori interrati si ossidano al passaggio di correntesoprattutto se di tipo continuo.È importante realizzare una buona interconnessione tra le masse di un sito.

Fig.12: rete di terra, rete delle masse

rete delle masse

rete di terra

discesa del parafulmine a maglia

"zampa d'oca" per lo smaltimento delle correnti dei fulmini

collegamenti simmetrici delle discese del parafulmine

telaio metallico

intelaiatura metallica

pavimento sala informatica

parafulmine

pavimento

MERLIN GERIN 31

Cosi facendo le persone risultano protette ma le apparecchiature no. Essendo taledifferenza di potenziale uguale a VL=ILxZL il valore dell’impedenza ZL deve essereil più basso possibile. Le soluzioni in caso la lunghezza del cavo sia elevata sonole seguenti: raddoppiare o triplicare la sezione del cavo di interconnessione utilizzare cavi in fibra ottica per la trasmissione di dati

La rete delle masseÈ l’insieme di tutte le parti metalliche accessibili collegate tra loro da conduttoridi protezione PE (Fig.14).

Fig.13: interconnessione delle terre

Supponiamo che le masse non siano interconnesse (Fig.13).Se una sovracorrenteI1 viene scaricata verso il terreno attraverso l’impedenza Z1 la massa M1 vedeaumentare il proprio potenziale al valore V1=Z1xI1.Tale aumento di potenziale vienesentito anche dalla massa M2, in quanto un cavo di trasmissione dati collega i dueedifici. I rischi per le persone che si trovino nello stabile 2 sono altrettanto elevati.Per evitare questo inconveniente è consigliato interconnettere le terre dei due edifici(Fig.13 bis).

Fig.13 bis: interconnessione delle terre

Fig.14: equipotenzialità

alimentazione 1

edificio 1 edificio 2

alimentazione 2

cavo di segnale

interconnessione di terra

massa 1 massa 2

Z2Z1

VL

IL

ZL

massa 1collegamento equipotenziale


ponticello di interruzione

terra

PEPE

massa 2

SintesiÈ importante avere una resistenzadi terra bassa.È molto importante avere una retedi terra unica. Bisogna collegarele terre di edifici separati allo stessopunto. Ciò per evitare che uncollegamento di segnale (trasmissionedati) tra edifici risulti pericoloso peri beni e per le persone.Il collegamento a stella delle massealla terra non è compatibile con leperturbazioni in alta frequenza.

alimentazione 1

edificio 1 edificio 2

alimentazione 2

cavo di segnalemassa 1 massa 2

Z2Z1 V1

I1

MERLIN GERIN32


cavo di segnale

massa 1 massa 2

no si

massa 1 cavo di segnale

anello di massa

importante anello di massa

ridotto

massa 2

Fig.15: ridurre l’anello di massa

Unicità della rete delle masseLa massa per essere in condizioni equipotenziali deve essere unica.Tre sono i metodi di collegamento che rispettano l’unicità della rete delle masse: rete a stella (Fig.16)

cavo di messa a terra troppo lungo

massa

ddp tra le masse

L1

L2

L3

1 2 3

È un tipo di collegamento valido in bassa frequenza e per la protezione dellepersone ma è poco efficace per limitare perturbazione ad alta frequenza.L’impedenza dei cavi è proporzionale alla lunghezza degli stessi.Esiste il rischio di ottenere forti differenze di potenziale tra le masse.Se le apparecchiature sono collegate elettricamente, l’anello delle masse che siviene a creare risulta sensibile ai campi elettromagnetici (Fig.17).


Il collegamento equipotenziale tra masse differenti deve essere il più corto possibile,al fine di evitare differenze di potenziale tra le masse stesse dovutealla lunghezza e quindi all’impedenza dei conduttori di protezione.Porre attenzione alla creazione di anelli di masse che risultano particolarmentesensibili ai campi elettromagnetici (Fig.15). Ridurre il più possibile l’area.

Fig.16: rete a stella

Fig.17: massa a stella = anello di massa di grandesuperficie

campo

massa 1

cavo di segnale

grande superficie

massa 2

MERLIN GERIN 33

collegamento ad un unico conduttore di protezione PE (Fig.18)

conduttori di protezione (PE)

massa

È un collegamento in serie. Un unico conduttore di protezione serve per diverseapparecchiature. L’impedenza del cavo e di conseguenza la differenza di potenzialerisultano più basse. L’area creata dall’anello delle masse è notevolmente inferiorerispetto al caso analizzato in precedenza. Per contro l’estinzione di numerosescariche ad alta frequenza potrebbe risultare difficoltosa. In questo caso si rendequindi necessario un ulteriore collegamento equipotenziale tra le apparecchiature. collegamento alla massa più vicina (Fig.19)

Fig.18: messa a terra tramite il conduttore di protezione PE

Fig.19: collegamento alla massa più vicina

È il collegamento più vicino alla rete di massa per esempio attraverso un cavo.È il migliore collegamento realizzabile. L’area creata dall’anello delle masse èlimitata, l'equipotenzialità delle masse garantisce una bassa differenza di potenzialetra le apparecchiature.Attenzione poiché questo tipo di collegamento non sostituisce i collegamenti atti agarantire la sicurezza delle persone.

massa

SintesiL'equipotenzialità delle masse è unacondizione necessaria per garantireil buon funzionamento di tuttele apparecchiature elettriche;consente di migliorare l’immunitàdalle perturbazioni elettromagnetiche.

MERLIN GERIN34


Fig.21: ripartizione dei cavi

involucro metallico

NO SI

cavi di misura o sensibili

cavi di potenza

cavi di collegamento


Le regole di cablaggio1 È auspicabile che tutte le canalizzazioni metalliche (acqua e gas), i cavi dialimentazione elettrica, di telecomunicazione, di segnale entrino o escano da unostabile tutti nel medesimo punto. All’ingresso è opportuno realizzare uncollegamento equipotenziale collegando tutte le canalizzazioni e i conduttorialla barra di terra o ad una piastra metallica dell’area di 1m2 in modo da evitareil rischio di differenze di potenziale tra le varie linee (Fig.20).

yyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyy

contatori

PE

sbarra principale di terra o

piastra di collegamento

verso quadro elettrico

discesa parafulmine

verso rete di terra

cavo di alimentazione elettrica

acqua

gas

Fig.20: collegamento equipotenziale d’arrivo delle reti

2 Dopo aver realizzato equipotenzialità del sito, analizzare la distribuzionedei conduttori e il loro cablaggio: separare i conduttori durante la posa (Fig.21)

MERLIN GERIN 35

allontanare i cavi incompatibili tra loro e incrociarli sia nelle canalizzazioni chenel quadro elettrico formando un angolo retto (Fig.22) al fine di evitareaccoppiamenti elettromagnetici tra i cavi

assicurare la continuità elettrica alle estremità dei conduttori al fine di ottenereuna riduzione del fenomeno di accoppiamento dei cavi e una migliore protezionecontro le perturbazioni dei campi elettromagnetici (Fig.23).

Fig.22: allontanare i cavi incompatibili.

d < 30 cmd < 30 cm

cavi di potenza o collegamento

cavo sensibile

cavi di potenza o collegamento

incrociare i cavi incompatibili a angolo retto

cavo sensibile

NO SI

d < 30 cmd > 30 cm

Fig.23: posa con effetto riduttore

canalina

canalina a soffitto

passerella a pioli

MERLIN GERIN36


utilizzare preferibilmente cavi schermati collegare i conduttori liberi alla massa alle due estremità (Fig.25)

Fig.25: cablaggio dei cavi non collegati


i conduttori di andata e di ritorno devono sempre essere il più vicino possibiletra di loro (Fig.24)

Fig.24: limitare le superfici dell’anello di cablaggio

lamiera equipotenziale

dispositivo elettronico

NO SI

dispositivo elettronico

cavi allontanati dalla lamiera o non collegati alla massa

lamiera equipotenziale

+- +-alimentazione alimentazione

superficie dell'anello troppo estesa

sensore

sensore sensore

sensore

NO SI

utilizzatore utilizzatore

SintesiLe regole di cablaggio da utilizzareper proteggere le installazioni daperturbazioni ad alta frequenza sonoquelle dettate dalla compatibilitàelettromagnetica.Evitare di realizzare anelli di masse.Separare sempre i conduttoridi potenza da quelli di trasmissionesegnali e/o dati.

MERLIN GERIN 37

2.3 L'installazione incascata degli scaricatoridi sovratensione

PrincipioLa determinazione della protezione contro le sovratensioni dipende dal gradodi rischio del sito e dalla sensibilità delle apparecchiature da proteggere.A volte l’impiego di un solo scaricatore non è sufficiente per garantire la scaricadi correnti elevate mantenendo un livello di protezione Up sufficientemente basso(Fig.26).

La protezione P2 è installata in parallelo alla protezione P1. Se la distanza Lè troppo bassa al manifestarsi di una sovratensione, P2, che ha un livello diprotezione U2 = 1500 V, interverrà prima di P1 con livello di protezione U1 = 2000 V.P2 non sarà in grado di sopportare una corrente troppo elevata. È quindi necessariocoordinare le protezioni in modo che P1 intervenga in anticipo rispetto a P2.Variando la lunghezza dei cavi di collegamento tra i due scaricatori varierà il valoredi induttanza tra le due protezioni. Questa auto induttanza si opporrà al passaggiodella corrente verso P2 apportando un certo ritardo che obbligherà P1 ad intervenirein anticipo rispetto a P2. Un metro di cavo presenta auto induttanza di circa 1 µH.

La regola di calcolo ∆U = L di genera una caduta di tensione di circa 100 V/m • kAdt

con onda 8/20 µs. Per L = 10 m avremo UL1 = UL2 ≅1000 V.

Perché P2 funzioni con un livello di protezione di 1500 V deve essereU1 = UL1 + UL2 + U2 = 1000 + 1000 + 1500 V = 3500 V.Ora P1 anticipa P2 proteggendolo.

alimentazione generale

partenze utilizzatori

P1 P2Up = 1500 V In = 2,5 kA

Up = 2000 V In = 20 kA

partenze utilizzatori sensibili

cassetta alimentazione generale

cassetta di distribuzione


Fig.26: protezione in cascata

Il primo dispositivo P1 è posizionato in testa all’installazione. Il suo compito saràquello di scaricare a terra la massima energia con un livello di protezione pari a2000 V sopportabile solo da determinate apparecchiature (contattori, motori).Il secondo dispositivo P2 proteggerà le apparecchiature particolarmente sensibiliin quanto avrà una capacità di scarica minore ma un livello di protezione più basso.

Coordinamento degli scaricatori

UL1

UL2

I

U1 = 2000V U2 = 1500 Vparafoudre

P2parafoudre

P1scaricatore

P2scaricatore

P1

utilizzatore

i

I

I - i

L

Fig.27: coordinamento tra scaricatori

MERLIN GERIN38


2.3 L'installazione incascata degli scaricatoridi sovratensione

Le tabelle 1 e 2 mostrano in che misura influisca la distanza tra due scaricatoriinstallati in cascata sugli effetti di ripartizione delle correnti tra P1 e P2 (Fig. 27).L’ideale è di avere almeno 10 m.

distanza tra gli scaricatori corrente in P1 corrente in P2(m) (kA) (kA)per I = 20 kA1m 16,7 3,310 m 19 150 m 19,7 0,3

distanza tra gli scaricatori corrente in P1 corrente in P2(m) (kA) (kA)per I = 10 kA1m 7,4 2,610 m 9,2 0,850 m 9,7 0,3

Tabella 1

InstallazioneLo scaricatore di sovratensioni PF1 (protezione principale) è installato all’internodel quadro principale (Fig.28).Lo scaricatore PF2 (protezione fine) è invece installato in una cassetta secondaria.Se il quadro e la cassetta sono vicini tra di loro, faremo correre il cavo che uniscei due scaricatori all’interno di una canalizzazione fino a raggiungere la lunghezzaminima di 10 metri. E’ possibile utilizzare più protezioni secondarie in associazionead una protezione primaria.

Fig.28: installazione in cascata

SintesiLa protezione in cascata impone unadistanza minima tra i due dispositividi protezione pari almeno a 10 metri.Tale principio è validoindipendentemente dalla tipologiadi edificio in cui gli scaricatori vengonoinstallati (domestico, terziario oindustriale).

Tabella 2

PRC (1)

canalina

5 m

collegamento equipotenziale

L > 10 m

distribuzione secondaria

distribuzione principale

distribuzione secondaria

PF2

PF1 PF2

(1) Scaricatore per linee telefoniche.

MERLIN GERIN 39

Tre sono i tipi di protezione che devono essere assicurate impiegandouno scaricatore, in conformità alla norma NF C 15-100 (vedi pag.19): la protezione interna contro l’invecchiamento dei componenti la protezione esterna contro le correnti di corto circuito la protezione contro i contatti indiretti

La protezione contro l’invecchiamento dei componentiSezionamento integrato all’interno dello scaricatoreLo scaricatore a varistore è caratterizzato da una corrente di fuga molto bassa(<1 mA). Per contro per la struttura del semiconduttore la corrente di fuga aumentaleggermente ad ogni scarica di sovratensione assorbita.Il riscaldamento dei componenti dovuto a questa corrente di fuga è la causadell’invecchiamento dello scaricatore.

Un sistema di esclusione interno disconnette lo scaricatore stesso prima che vengaraggiunto il grado di surriscaldamento massimo sopportabile.Un led segnalerà la fine vita dell’apparecchiatura. Su alcune versioni è possibileavere integrato nell’apparecchiatura un contatto di stato che commuterànel momento in cui lo scaricatore non sarà più in grado di funzionare (segnalazionea distanza dell’efficienza della protezione Fig.29).

2.4 Il sezionamentodegli scaricatoridi sovratensione

sganciatore termico

led di segnalazione


Fig.29: interruttore interno

MERLIN GERIN40


SintesiLa sostituzione di uno scaricatorediventa obbligatoria nei seguenti casi: segnalazione da parte dellostrumento di fine vita (led o contattointegrato) apertura dell’interruttoredi sezionamento che indicaun corto-circuito dello scaricatore.

Nel caso in cui lo scaricatore sia danneggiato in modo irreversibile e non si abbiala possibilità di sostituirlo in tempi brevi, si può ovviare all’inconveniente del fuoriservizio dell'apparecchio, inserendo immediatamente a monte dello scaricatorestesso un interruttore che in caso di necessità si trasforma anchein sezionatore dello scaricatore (Fig.31).

Fig.30: interruttore esterno

I guasto

protezione dell'apparecchiatura

interruttore esterno

D


scaricatore

Fig.31: interruttore esterno e continuità di servizio

Protezione contro i contatti indirettiDeve essere assicurata dai dispositivi differenziali quando necessario

2.4 Il sezionamentodegli scaricatoridi sovratensione

Protezione contro i corto-circuitiInterruttore esterno allo scaricatoreUn parametro caratteristico degli scaricatori di sovratensione è il valore di correntemassimo (Imax in onda 8/20 µs) che lo scaricatore è in grado di sopportare senzadanneggiarsi. Se questo valore viene superato, lo scaricatore è danneggiatoin modo irreversibile e definitivo: dovrà essere sostituito. La corrente di guastoche ne consegue dovrà essere eliminata attraverso un sistema di interruzioneesterno installato a monte (Fig.30).Solo un interruttore magnetotermico è in grado di garantire la protezione necessariaper l’installazione di uno scaricatore di sovratensione:

tenuta alle onde normalizzate 8/20 µs e 1,2/50 µs: non deve intervenire per 20 choc al valore della corrente nominale può intervenire al valore massimo Imax senza danneggiarsi assicurare l'esclusione dello scaricatore in caso di corto circuito.Il sistema di esclusione interno non funziona in questo caso perché è sensibilesoltanto al riscaldamento conseguente ad un certo numero di interventi di scarica.

I guasto

interruttore esterno

D


scaricatore

MERLIN GERIN 41

Fig.34: scaricatore collegato a monte dell’interruttore differenziale dell'impianto.

Un’altra soluzione può essere la seguente: utilizzare un interruttore non differenzialein testa all’installazione e immediatamente a valle utilizzare un interruttoredifferenziale. Lo scaricatore sarà collegato a monte del differenziale generale e saràa sua volta protetto contro i contatti indiretti da un differenziale proprio (Fig.34).

L’apparecchiatura generale di comando e protezione dell’impianto può essere: non differenziale differenziale di tipo non selettivo differenziale di tipo selettivo o temporizzato.

Fig.32: scaricatore con interruttore associato

PrincipioGli scaricatori di sovratensione sono solitamente posizionati a valle degli interruttoridi protezione dell’impianto (Fig.32).

2.5 Il coordinamentodelle protezioni

SintesiNon installare mai uno scaricatoredi sovratensione senza un opportunointerruttore di protezione associato.Il coordinamento tra questo interruttoree l’interruttore generale dell’impianto èfondamentale per garantire la continuitàdi servizio. È consigliato l’usodi un interruttore differenziale di tiposelettivo.

interruttore di testa


scaricatore

Il coordinamento tra l'interruttore generale e quello di protezione dello scaricatoredeve garantire l'intervento di quest'ultimo sia durante una scarica normale che in findi vita dello scaricatore.In un’installazione protetta con un interruttore differenziale generale, è preferibileinstallare lo scaricatore di sovratensioni a monte del differenziale.Alcuni enti di distribuzione dell’energia elettrica non consentono di interveniresulle installazioni a questo livello (es. ente Francese). È allora necessario prevederel’impiego di differenziali di tipo selettivo in modo che durante la scarica a terra dellesovracorrenti da parte dello scaricatore di sovratensione non si verifichino sganciintempestivi dell’interruttore differenziale di protezione (Fig.33).

interruttore differenziale di tipo selettivo

interruttore differenziale ad alta sensibilità selettivo con l'interruttore differenziale a monte

interruttore associato

scaricatore

Fig.33: scaricatore collegato a valle dell’interruttore automatico differenziale

interruttore magnetotermico differenziale associato

interruttore differenziale dell'impianto

scaricatore

L: collegamento classe II

MERLIN GERIN42


2.6 L’installazionedegli scaricatoridi sovratensione in quadro

I collegamentiDevono essere i più corti possibile. Per proteggere le apparecchiature, una dellecaratteristiche da tenere in considerazione è il livello di tensione massima chequeste sono in grado di sopportare. Sceglieremo uno scaricatore con un livellodi protezione adeguato all’apparecchiatura da proteggere (Fig.35).La lunghezza totale dei collegamenti è: L = L1 + L2 + L3; e costituisce un'impedenzadi circa 1 µH/m (con correnti ad alta frequenza).

Applicando la regola ∆U = con onda 8/20 µs ed una corrente di 8 kA,

otteniamo una tensione di 1000 V di cresta per metro:

Avremo quindi una tensione applicata all'utilizzatore pari a: Up + U1 + U2.Se limiteremo L = 50 cm avremo 500 V di sovratensione per una scarica di 8 kA.

Ldidt

⋅

∆U V= ⋅ ⋅ ⋅⋅

=−−1 10

8 10

8 1010006

3

6

U dispositivo

interruttore

utilizzatore da proteggere

U2

Up

U1

scaricatore

L3

L2

L1

L = L1 + L2 + L3 < 50 cm

Fig.35: il collegamento di uno scaricatore

Le regole di cablaggio regola 1La prima regola da rispettare deve essere quella di non superare i 50 cmper il collegamento dello scaricatore e del suo interruttore di protezione.Il collegamento ideale è raffigurato nella figura 36.

utilizzatore da proteggere

L < 50 cm


Fig.36: rappresentazione schematica dei collegamenti

MERLIN GERIN 43

regola 3Raggruppare i conduttori all’interno del quadro in modo che l’anello che si creadelimiti un'area la più ridotta possibile (Fig.38). regola 4Separare i cavi di arrivo dello scaricatore dai cavi di partenza per evitaredi scambiare i cavi perturbati con i cavi protetti.

regola 5Posizionare i cavi contro le strutture metalliche della cassetta per ridurre l'anellodi massa riducendo così le perturbazioni.In qualunque caso bisogna verificare che le strutture metalliche della cassetta,o armadio, siano messi a massa con collegamenti molto brevi.

Fig.37: i collegamenti sono agli stessi morsetti dello scaricatore

regola 2I conduttori destinati alle varie apparecchiature devono partire direttamentedall’interruttore di sezionamento e dallo scaricatore (Fig.37).

MERLIN GERINmulti 9PF30

15687test

InImaxUp(LN/ )Uc

10kA (8/20)30kA (8/20)

1,8kV440V

interruttore associato

partenze protette

alimentazione

scaricatore

terra

C60N

MERLIN GERIN

C63A400V

1 3

2 4

multi 9

1000015kA IEC 947,2

24854

0 - OFF 0 - OFF

L < 50 cm

Fig.38: le precauzioni del collegamento in cassetta (regole 2,3,4,5)

morsettiera di terra intermedia

L Nmorsettiera di terra principale

SISImorsettiera di terra intermedia

L Nmorsettiera di terra principale

NONO

C2C6C2C6

partenze protette

superficie dell'anello di massa elevata

disturbi dei cavi causati da cavi adiacenti

separazione delle canaline cavi protetti e cavi disturbati

superficie dell'anello di massa ridotto

anello di massa

MERLIN GERIN44


Fig.39: schema di principio di installazione di scaricatore per uso domestico


Schema d’installazione di uno scaricatore all’interno di un quadroPer rispettare le regole di cablaggio la fase e il neutro saranno connessidirettamente all’interruttore di sezionamento e la terra dell’impianto direttamenteal morsetto di terra dello scaricatore di sovratensione (Fig.39).Se possibile utilizzare dei pettini di collegamento.Questo cablaggio è particolarmente indicato per piccole utenze (domestico).

Il cablaggio rappresentato in figura 40 è il più indicato per un'applicazionenel terziario dove sono sempre possibili ampliamenti dell’impianto.A tal propositosarà utile prevedere:

una morsettiera di distribuzione fase/neutro più vicina possibile all’interruttoredi sezionamento dello scaricatore una morsettiera di terra intermedia più vicina possibile allo scaricatoredi sovratensione.

morsettiera di ripartizione fase/neutro

NL

morsettiera di terra intermedia

massa dell'apparecchiatura

morsettiera di terra principale

conduttore di terra

protection des équipements L < 50 cm

protezione delle apparecchiature L < 50 cm

Fig.40: collegamento semplificato per il terziario e l’industria

pettine di collegamento

NL

morsettiera di terra

C2C6

C2C6 C2C6

protection des équipements L < 50 cm

protezione delle apparecchiature L < 50 cm

MERLIN GERIN 45

Alimentazione del quadro dall’altoSchema di collegamento di uno scaricatore di sovratensione e dell’interruttoredi protezione associato installati su due guide differenti (Fig.41).

Fig.41: installazione dello scaricatore su guida differente

PE o cavo di terraarrivo

partenze rete protetta

NL1

L2L3

sbarra di messa a terra

morsettiera di cablaggio

massa della cassettaPE

Fig.42: installazione dello scaricatore sulla stessa guida

Schema di collegamento di uno scaricatore di sovratensione e dell’interruttoredi protezione associato installati sulla medesima guida (Fig.42).

arrivopartenze rete protetta

NL1

L2L3

PE o cavo di terra

morsettiera di cablaggio

massa della cassettaPE

MERLIN GERIN46



Alimentazione del quadro dal basso

Fig.43: installazione dello scaricatore con alimentazione dal basso

Sezione dei caviÈ consigliato l’utilizzo delle seguenti sezioni: > 4 mm2 in assenza di un parafulmine ≥ 10 mm2 in presenza di un parafulmine

arrivo

partenze rete protetta

PE o cavo di terra

morsettiera di terra

morsettiera di cabalggio

massa locale

PE

MERLIN GERIN48

3. La scelta delle protezioni

3.1 La valutazione dei rischidi sovratensioni perl'installazione daproteggere

Per determinare il livello di protezione di cui un’installazione ha bisogno vienedi seguito proposto un metodo di valutazione del rischio che tiene in considerazionediversi parametri.

Principio generaleGli elementi da considerare per la valutazione del rischio sono i seguenti: esposizione della zona ai rischi di caduta fulmini tipologia della linea di alimentazione topografia del sito presenza di un eventuale parafulmine natura dei materiali da proteggere le sovratensioni di manovra.Questi elementi ci consentono di definire due diagnostiche: la diagnosticadelle apparecchiature da proteggere e quella del sito in cui ci troviamo.

La diagnostica delle apparecchiatureÈ definita dalla formula:

R = S + C + I

R = è un indice del rischio per le apparecchiatureS = sensibilità dei materialiC = costo dei materialiI = tasso di incidenza del disservizio dovuto all’indisponibilità dei materiali

la sensibilità dei materiali (tabella 1)È legata alla tensione di isolamento dei materiali.

S =

C =C = 1 C = 2 C = 3costo basso costo medio costo elevato< 3 ML 3-30 ML > 30 ML

il costo dei materiali (tabella 2 )

S = 1 S = 3U≥ 2,5 kV categoria III e IV U < 2,5 kV categoria I e IItenuta a chocs elevati tenuta a chocs bassiquadri di distribuzione, apparecchiature fisse tutti gli apparecchi sensibili:(interruttori, prese di corrente), dispositivi personal computer, fax, stereo hi-fi,industriali (motori, trasformatori), televisori, videoregistratori, elettrodomestici,apparecchiature installate a monte del quadro dispositivi elettronici, utensili.di distribuzione.

I = 1 I = 2 I = 3nessuna incidenza interruzione parziale interruzione dell'attivitàper le attività dell'attività con conseguenze economiche

inaccettabili

tasso di disservizio (tabella 3 )

I =

Tabella 2

Tabella 3

S + C + I = R

S + C + I = R

Tabella 1

MERLIN GERIN 49

BT = 0 BT = 0,2 BT = 0,4 BT = 0,6 BT = 0,8 BT = 1linea l = 100÷200 m l = 201÷300 m l = 301÷400 m l = 401÷500 m l > 500 minterrata

lunghezza della linea aerea in bassa tensioneTabella 4

La diagnostica del sito in cui ci troviamoÈ definita dalla formula:

E = Ng (1 + BT + MT + d)

Ng: esposizione della zona al rischio di caduta fulmini.Consultare le carte indicanti il numero di fulmini per chilometro quadrato per annodella zona in cui ci si trova (vedi Allegati pag. 71).

BT: lunghezza in chilometri della linea di bassa tensione (tabella 4)

Fig. 1: struttura di una rete di alimentazione BT

BT =

Ng =

100

alimentazione BT aerea

alimentation HTA

alimentazione MT interrata

alimentazione BT interrata

alimentazione aerea della cabina MT/BT su palo

1 2 3

4 5 6

7 8 9

0

➋

➊

d =

MT =Tabella 5

d d = 0 d = 0,5 d = 0,75 d = 1localizzazione completamente qualche terreno piano presenza di specchidell'edificio o della circondato struttura d'acqua, luoghi montuosi,linea da strutture vicino parafulmini

MT: tipo di alimentazione della cabina MT/BT (tabella 5)

MT = 0 HT = 1alimentazione alimentazione aereainterrata ➋

d: coefficiente relativo alle caratteristiche del sito (tabella 6)

x ( + + + ) =

Attenzione: tenere conto delle eventuali sovratensioni di manovra.Quando l'installazione contiene apparecchiature che possono provocaresovratensioni di manovre, oppure è influenzata da altre installazioni che possonoprovocarne, può essere opportuno sovradimensionare gli scaricatori oppureinstallarne quando non previsti.

SintesiQuesto metodo è un aiuto alla scelta.Ha comunque un margine di erroredovuto alle approssimazioni delle cifre(lunghezza della linea, densità difulminazione).Sarà cura dell'installatore affinarela scelta in tutta libertà.

Tabella 6

Ng ( 1 + BT + MT + d ) = E100

MERLIN GERIN50


R = 8 o 9

R = 6 o 7

R ≤ 5

PF65 + PF8PF30 + PF8PF15 + PF8

PF65PF30PF15

PF30PF15PF15

PF15 + PF8

PF15

poco utile

R: livello di rischio degli utilizzatori

E: livellodi rischiodel luogoE > 42 < E ≤ 41 < E ≤ 2E ≤ 1

0 1 2 4

Griglia di scelta per la protezione di linee telefoniche

E: livellodi rischiodel luogo

0 1 2 4

R = 8 ou 9

R ≤ 7

PRCobbligatorio

PRCobbligatorio

PRCobbligatorio

PRCobbligatorio

PRCconsigliato

R: livello di rischio degli utilizzatori

Completare la scelta con i seguenti elementi: scaricatore 2P oppure 4P contatto di segnalazione a distanza la presenza di un parafulmine nel raggio di 50 m impone di aumentarela protezione ottenuta con il metodo di calcolo precedentemente illustrato.Se le apparecchiature da proteggere sono particolarmente sensibili allesovratensioni (computer, apparecchiature elettroniche) installare un PF8 incoordinamento con la protezione ottenuta. Lo scaricatore PF8 sarà installato in unquadro secondario in prossimità delle apparecchiature da proteggere

PRCobbligatorio

PRCobbligatorio

PRCconsigliato

3.2 La tabella di sceltadegli scaricatoridi sovratensione

Dopo avere determinato il livello di rischio delle apparecchiature e del sitoda proteggere utilizzare la seguente tabella per scegliere la protezione adatta.

Griglia di scelta degli scaricatori BT

3.3 La sceltadell'interruttoredi sezionamento

La tabella seguente indica il tipo di interruttore da utilizzare per il sezionamentodello scaricatore di sovratensione

tipo di interruttore di protezione scaricatore associato

PF65 NC100 (C) (50 A)C60 (C) (50 A)

PF30 C60 (C) (20 A)PF30r

PF15 C60 (C) (20 A)

PF8 C60 (C) (20 A)

MERLIN GERIN 51

3.4 Esempio di valutazionedel rischio

Edificio isolatoL’abitazione si trova in un terreno pianeggiante ed è circondata da alcuni alberimolto alti; è dotata di parafulmine. L’alimentazione è in bassa tensione aereacon una distanza dal punto di trasformazione MT/BT pari a 200 m.L’esposizione della zona al rischio di caduta fulmini è: Ng= 0,6Il costo delle apparecchiature da proteggere è relativamente elevatoe l’indisponibilità dei materiali comporta un’interruzione parziale dell’attività(allarme, irrigazione,...).

linea aerea MT


linea aerea BT 200 m

parafulmine

Diagnostica delle apparecchiature: R = S + C + ISensibilità dei materiali: S = 3Costo dei materiali: C = 2Tasso di disservizio: I = 2

R = 3 + 2 + 2 R = 7

Diagnostica del sito: E = Ng (1 + BT + MT + d)

Esposizione della zona: Ng = 0,6Lunghezza della linea BT: BT = 0,2Modo di distribuzione dell'energia: MT= 1Coefficiente relativo al sito: d = 1

E = 0,6 (1 + 0,2 + 1 + 1) E = 1,9

La tabella di scelta ci indirizza verso uno scaricatore di sovratensioni PF15 conrelativo interruttore di sezionamento C60 20 A.

Abitazione in zona urbanaAbitazione in zona urbana circondata da strutture con una densità di fulminazionebassa, alimentata da una linea aerea BT di 20 m. Il materiale da proteggere ha unatenuta agli chocs ridotta (Hi-fi, TV, computer) e un costo medio, senza particolariesigenze di continuità di servizio. L’abitazione è situata in una zona a bassa densitàdi fulminazione: Ng=0,5

BT 20 m

Diagnostica delle apparecchiature: R = S + C + ITenuta agli chocs ridotta: S = 3Costo medio: C = 2Tasso di disservizio: I = 1

R = 3 + 2 + 1 R = 6

Diagnostica del sito: E = Ng (1 + BT + MT + d)

Densità di fulminazione bassa: Ng = 0,5Lunghezza della linea BT: BT = 0Linea MT/BT interrata: MT = 0Luogo circondato da strutture: d = 0

E = 0,5 (1 + 0 + 0 + 0) E = 0,5

La griglia di scelta dello scaricatore con R=6 e E=0,5 indica che in questo casoè opportuno installare un PF15, con relativo interruttore C60N 20 A.

100

Fig. 2

Fig. 3

100

MERLIN GERIN52


3.5 L'offerta La tabella di seguito evidenzia tutte le caratteristiche degli scaricatoridi sovratensione Merlin Gerin.

denominazione n° di larghezza I nominale I max livello codicepoli in passi di scarica di scarica di protezione

da 9 mm In (kA) I max (kA) Up (V)onda 8/20 µs onda 8/20 µs

PF65r 2P 14 20 (MC) 65 (MC) 2 000 (MC) 156844P 14 20 (MC) 65 (MC) 2 000 (MC) 15685

PF30r 2P 6 10 (MC) 30 (MC) 1 800 (MC) 156894P 8 10 (MC) 30 (MC) 1 800 (MC) 15690

PF30 2P 6 10 (MC) 30 (MC) 1 800 (MC) 156874P 8 10 (MC) 30 (MC) 1 800 (MC) 15688

PF15 2P 4 5 (MC) 15 (MC) 1 800 (MC) 156922 (MD) 8 (MD) 1 000 (MD)




PRC 2P 2 15462

Altre caratteristiche denominazione interruttore funzionamento segn. fine di segnalazione collegamenti codice

di protezione MC e/o MD vita spia+test a distanzaPF65r NC100 (C) (50A) MC si si (Ph-N) 15684

o C60 (C) (50A) MC si si 25 mm2 15685PF30r C60 (C) (20A) MC si si terra 15689

MC si si 50 mm2 15690PF30 C60 (C) (20A) MC si no 15687

MC si no 15688PF15 2P C60 (C) (20A) MC + MD solo spia no (Ph + N) 15692PF15 4P C60 (C) (20A) MC + MD solo spia no 16 mm2 15693PF8 2P C60 (C) (20A) MC + MD solo spia no terra 15695PF8 4P C60 (C) (20A) MC + MD solo spia no 25 mm2 15696PRC no no 2 x 2,5 mm2 15462

MC modo comune: protezione fase-terra e neutro-terra.MD modo differenziale: protezione fase-neutro.

MERLIN GERIN 53

L2L3

L1N

N L 1 L 2 L 3

tipo largh. tensione I nom. cod.passi nominale (kA)da di rete onda9 mm (V) 8/20 µs

2 poli 14 230/400 20 156844 poli 14 230/400 20 15685

PF65r conforme alla normaNF C 61-740/1995Consigliato per un livello di rischiomolto elevato (posizione molto esposta)Impiego: tutti i sistemi di collegamentoa terra (regime di neutro) IT, TT, TN.

Caratteristiche capacità di scarica in modo comune: I nom.: 20 kA, onda 8/20 µs I max.: 65 kA, onda 8/20 µs100 kA, onde 4/10 µs Ic corrente residua permanente< 1 mA livello di protezione: Up = 2000 V Uc tensione max, in regimepermanente: 440 V segnalazione tramite spia arancione: spento in funzionamento intermittente dopo fine vita pulsante test della spia sul fronte segnalazione a distanza di fine vitatramite contatto normalmente chiuso,3 A, 230 V CA collegamenti tramite morsetti agabbia: fase e neutro: 25 mm2

terra: 50 mm2

sezione mini fase/N/terra: 4 mm2 senza parafulmine 10 mm2 con parafulmine segnalazione a distanza: 2 x 2,5 mm2

autoprotezione tramite sezionamentotermico integrato temperatura di funzionamento:-25 a +60°C temperatura di stoccaggio:-40 a +85°C tempo di risposta dei componentiattivi: < 25 ns; peso: 2P 490 g, 4P 670 g.

Fig. 5 - PF65 2P: cod. 15684 PF65 4P: cod. 15685

L1

N

N L 1

MERLIN GERINmulti 9PF65r

15685test

InImax

Up(LN/ )Uc

20kA (8/20)65kA (8/20)

100kA (4/10)2kV

440V

MERLIN GERIN54



PF302 poli 6 230/400 10 156874 poli 8 230/400 10 15688PF30r2 poli 6 230/400 10 156894 poli 8 230/400 10 15690

PF30 e PF30r conformi alle normeNF C 61-740/1995Consigliati per un livello di rischioelevato.Utilizzo: tutti i sistemi di collegamentoa terra (regime di neutro) IT, TT, TN.

Caratteristiche capacità di scarica in modo comune: I nom.: 10 kA, onda 8/20 µs I max.: 30 kA, onda 8/20 µs Ic corrente residua permanente< 1 mA livello di protezione: Up = 1 800 V Uc tensione max, in regimepermanente: 440 V segnalazione tramite spia arancione: spento in funzionamento intermittente dopo fine vita pulsante di test della spia sul fronte collegamento tramite morsettia gabbia: fase e neutro: 25 mm2;

terra: 50mm2

sezione minima fase/N/terra: 4 mm2 senza parafulmine 10 mm2 con parafulmine autoprotezione tramite sezionamentotermico integrato tempi di risposta dei componentiattivi: < 25 ns pesi: PF30 2P: 280 g PF30 4P: 420 g

PF30r Segnalazione a distanza di fine vitatramite contatto normalmente chiuso,3 A, 230 V CA collegamento tramite morsettia gabbia: segnalazione a distanza: 2 x 2,5 mm2

pesi: PF30r 2P: 290 g PF30r 4P: 430 g

L1

N

N L 1

PF30r 4P: cod. 15690PF30 4P: cod. 15688

L2

L3

L1

N

N L 1 L 2 L 3

Fig. 6 - PF30r 2P: cod. 15689PF30 2P: cod. 15687

3.5 L'offerta

MERLIN GERINmulti 9PF30r

15690test

InImaxUp(LN/ )Uc

10kA (8/20)30kA (8/20)

1,8kV440V

MERLIN GERIN 55

PF15 conforme alla normaNF C 61-740/1995Consigliato per un medio livellodi rischio.Utilizzazione: tutti i sistemi dicollegamento a terra (regime di neutro)IT, TT, TN.

Caratteristiche capacità di scarica in modo comune I nom.: 5 kA, onda 8/20 µs I max.: 15 kA, onda 8/20 µs Ic, corrente residua permanente< 1 mA livello di protezione: Up = 1 800 V Uc tensione max in regimepermanente 440 V capacità di scarica in mododifferenziale: I nom.: 2kA, onda 8/20 µs I max.: 8 kA, onda 8/20 µs Ic corrente residua permanente< 1 mA livello di protezione Up: 1000 V Uc tensione max in regimepermanente: 440 V segnalazione tramite spia arancione: spento in funzionamento intermittente dopo fine vita collegamento tramite morsettia gabbia: fase e neutro: 16 mm2

terra: 25 mm2

sezione minima fase/N/terra: 4 mm2 senza parafulmine 10 mm2 con parafulmine autoprotezione tramite sezionamentotermico integrato; tempi di risposta dei componentiattivi: < 25 ns; peso: 2P 240 g, 4P 420 g


2 poli 4 230/400 5 MC 156922 MD

4 poli 8 230/400 5 MC 156932 MD

PF15 4P: cod. 15693.Fig. 7 - PF15 2P: cod.. 15692.

L1

N

N L 1

L2

L3

L1

N

N L 1 L 2 L 3


15693

InImaxUp(LN/ )Up(L/N)Uc

5kA (8/20)15kA (8/20)

1,8kV1,1kV

250/440V

MERLIN GERIN56



2 poli 4 230/400 2 MC 156952 MD

4 poli 8 230/400 2 MC 156962 MD

PF8 conforme alla normaNF C 61-740/1995Si utilizza in presenza di sensori moltosensibili, è da mettere in opera incoordinamento con un PF65r, PF30,PF30r, PF15.Utilizzo: tutti i sistemi di collegamentoda terra (regime di neutro) IT, TT, TN.

Caratteristiche capacità di scarica in modo comune In nom.: 2 kA, onda 8/20 µs I max.: 8 kA, onda 8/20 µs Ic corrente residua permanente< 1 mA livello di protezione: Up = 1 500 V Uc tensione max, in regimepermanente: 440 V capacità di scarica in mododifferenziale: I nom.: 2 kA, onda 8/20 µs I max.: 8 kA, onda 8/20 µs Ic corrente residua permanente:< 1 mA livello di protezione: Up = 1000 V Uc tensione max, in regimepermanente: 440 V segnalazione tramite spia arancione: spento in funzionamento intermittente dopo fine vita collegamento tramite morsettia gabbia: fase e neutro: 16 mm2

terra: 25 mm2

sezione minima fase/N/terra: 4 mm2 senza parafulmine 10 mm2 con parafulmine autoprotezione tramite sezionamentotermico integrato tempi di risposta dei componentiattivi: < 285 ns peso: 2P 170 g, 4P 260 g

PF8 4P: cod. 15696.

L2

L3

L1

N

N L 1 L 2 L 3

L1

N

N L 1

Fig. 8 - PF8 2P: cod. 15695.


15696

InImaxUp(LN/ )Up(L/N)Uc

2kA (8/20)8kA (8/20)

1,5kV1kV

250/440V

3.5 L'offerta

MERLIN GERIN 57

PRC scaricatore di sovratensioneper linea telefonicaFunzioneQuesto scaricatore di sovratensioneprotegge le installazioni telefonichecontro le sovratensioni transitoried’origine atmosferica.

Caratteristiche montaggio: in parallelo sulla retetelefonica U alimentazione: 48 V CC capacità di scarica: 10 chocs a 5 kA in onda 8/20 µs 10 chocs a 5 A in 1 secondo capacità a 1 kHz: < 100 pF (senzaindebolimento del segnale) resistenza di isolamento: > 10 MΩ indicazione di fine vita per messain corto-circuito irreversibiledell’apparecchio (abolizione dellatonalità) collegamento: tramite 3 morsettia gabbia per cavo fino a 2 x 2,5 mm2

peso: 50 g

tipo larghezza in passi cod.da 9 mm

PRC 2 15462

MERLIN GERIN

PRCmulti 9

48V

15462

MERLIN GERIN58


Fig.11: segnalazione di fine di vita dello scaricatore

Questo schema semplice permette di inviare a distanza unicamente la fine vita delloscaricatore di sovratensione.

Schema per la segnalazione a distanza dello scaricatore di sovratensionePF65r/PF30r o interruttore di sezionamento associato (Fig. 12)

3.6 Gli schemi di cablaggioper la segnalazionea distanza

Schema per la segnalazione a distanza dello scaricatore di sovratensionePF65r/PF30r (Fig. 11)

L1


scaricatoresegnalazione a distanza di fine di vita

N


15687test

InImaxUp(LN/ )Uc

10kA (8/20)30kA (8/20)

1,8kV440V

C60N

MERLIN GERIN

C63A400V

1 3

2 4

multi 9

1000015kA IEC 947,2

24854

0 - OFF 0 - OFF

Fig.12: segnalazione unica di fine di vita dello scaricatore o apertura dell’interruttore di protezione

Questo schema permette di segnalare su una spia unica un guasto nel circuitodello scaricatore di sovratensione: l’interruttore di sezionamento è aperto a seguito di un fulmine che ha cortocircuitato un varistore dello scaricatore di sovratensione. lo scaricatore di sovratensione è arrivato a fine vita tramite sezionamento termico.La spia arancione dello scaricatore di sovratensione lampeggia.


15687test

InImaxUp(LN/ )Uc

10kA (8/20)30kA (8/20)

1,8kV440V

C60N

MERLIN GERIN

C63A400V

1 3

2 4

multi 9

1000015kA IEC 947,2

24854

0 - OFF 0 - OFF

SD

MERLIN GERIN

multi 9

26927

Reset

L1

interruttore di protezione dello scaricatore + SD (segnalazione guasto)

scaricatore


N

MERLIN GERIN 59

Schema per la segnalazione a distanza dello scaricatore di sovratensionePF65r/PF30r e dell’interruttore di sezionamento

Questo schema permette di segnalare separatamente: l’apertura dell’interruttore di sezionamento (spia rossa) a seguito di un fulminecorto-circuitando lo scaricatore di sovratensione la fine vita dello sganciatore di sovratensione (spia verde che si spegne) tramitesezionamento termico.


15687test

InImaxUp(LN/ )Uc

10kA (8/20)30kA (8/20)

1,8kV440V

C60N

MERLIN GERIN

C63A400V

1 3

2 4

multi 9

1000015kA IEC 947,2

24854

0 - OFF 0 - OFF

SD

MERLIN GERIN

multi 9

26927

Reset

L1

interruttore di protezione + SD (segnalazione guasto)

scaricatoresegnalazione a distanza di fine di vita

segnalazione a distanza guasto dell'interruttore

N

Fig.13: segnalazione doppia di fine di vita dello scaricatore e apertura dell’interruttore di protezione

MERLIN GERIN60


Fig.14: alimentazione generale

alimentazione MT aerea


Studio dei rischi sugli utilizzatori forte sensibilità dei ricevitori: S = 3 costo medio dei ricevitori: C = 2 conseguenza dell’indisponibilità: I = 1

Calcolo del rischio ricevitore: R = S + C + I = 3 + 2 + 1 = 6

R = 6

Studio del rischio del sito linea bassa tensione aerea: BT = 1 linea media tensione aerea: MT = 1 luogo del sito terreno piatto e scoperto: d = 0,75 la mappa di densità ceraunica indica: Ng = 0,3 (pag. 72)

Calcolo del rischio sito: E = Ng (1 + BT + MT + d) = 0,3 (1 + 1 + 1 + 0,75)

E = 1,12

Scelta dello scaricatore di sovratensioneI valori di R e E nelle griglie di scelta raccomandano d’installare uno scaricatoredi sovratensione PF15 bipolare per proteggere la linea di B.T.Lo scaricatore di sovratensione telefonico PRC è fortemente consigliato per avere laprotezione globale dell’installazione.Il potere d’interruzione nel domestico è di 4,5 kA, ciò che permette di precisarela scelta dell’interruttore di sezionamento C60 a (curva C) 20 A bipolare(tab. pag. 52).

3.7 Esempi d’applicazione Esempio 1: la villaLa posizioneVilla situata su un terreno pianeggiante.L’alimentazione in bassa tensione è aerea (Fig. 14).

Gli utilizzatoriIl materiale da proteggere è:

elettrodomestici: frigorifero, forno micro-onde, lavastoviglie, congelatore impianto hi-fi televisore telefono, citofono.

100

100

MERLIN GERIN 61

Fig.15: schema di installazione

L’installazioneInstallando uno scaricatore di sovratensione, tutti i parametri sono importantie devono essere rispettate tutte le regole di cablaggio.La selettività delle protezioni impone l’impiego di un interruttore differenzialegenerale di tipo selettivo che quindi non abbia sganci intempestivi (Fig. 15).

Le verifiche di base sono state effettuate: misura della messa a terra 4 Ω verifica dei collegamenti a terra di tutti gli apparecchi verifica dell’equipotenzialità di tutte le masse conduttrici dell’abitazioneLo scaricatore di sovratensione è stato installato in una cassetta seguendoil cablaggio della Fig. 16.

Il cablaggio non rispettava le regole di base raccomandate: lunghezza max di 50 cm separazione dei circuiti inquinati e dei circuiti protetti.

È stato rifatto il cablaggio in conformità alla figura 17.Essa tiene conto dell’impiego dei prodotti nella cassetta per minimizzare l’anellodi massa e separare i circuiti.

interruttore di allacciamento

CDSC60 2P

PF15 2P

J/N

32 A 2 A 20 A 10 A 10 A

20 A 10 A 10 A

10 A 10 A 20 A ID 25 A

DPNa Vigi 20 A

TV TL CT CT

MERLIN GERIN62


Fig.16: installazione dello scaricatore non conforme Fig.17: installazione dello scaricatore conforme

3.7 Esempi d’applicazione

scaricatorePF 15

anellodi massatroppo grande

interruttoredi protezioneC60

lunghezzadel cablaggio160 cm > 50 cm

morsettieradi terraprincipale

anello di massa

arrivo cavodi terra alimentazione alimentazione

arrivo cavodi terra

morsettieradi terraprincipale

morsettieradi terraintermedia

scaricatorePF 15

lunghezzadel cablaggio43 cm < 50 cm

interruttoredi protezioneC60

anellodi massapoco esteso

MERLIN GERIN 63

Fig.18: alimentazione generale

Gli utilizzatoriIl materiale da proteggere è: centrale telefonica allarme incendio controllo d’accesso gestione tecnica: riscaldamento, climatizzazione, illuminazione informatica di gestione televisioniStudio del rischio utilizzatori forte sensibilità degli utilizzatori: S = 3 costo degli utilizzatori elevato : C = 3 conseguenze dell’indisponibilità importanti : I = 3

Calcolo del rischio utilizzatore : R = S + C + I = 3 + 3 + 3 = 9

R = 9

Studio del rischio sito linea bassa tensione interrata: BT = 0 linea media tensione interrata: MT = 0 situazione dello stabile: circondato da qualche struttura: d = 0,75 la mappa di densità ceraunica indica: Ng = 1,2 (pag. 72)

Calcolo del rischio sito: E = Ng (1 + BT + MT + d) = 1,2 (1 + 0 + 0 + 0,75)

E = 2,1

Scelta dello scaricatore di sovratensioneI valori di R e E nella griglia di scelta raccomandano d’installare uno scaricatoredi sovratensione PF30 tetrapolare nel quadro generale BT. Uno scaricatore disovratensione PF8 sarà installato in cascata a valle del PF30, in ciascuna cassettadi distribuzione secondaria.Rimane comunque necessario uno scaricatore di sovratensione telefonico PRC.Gli interruttori di sezionamento degli scaricatori di sovratensione sono:

C60 (C), 20 A, tetrapolari, per il PF30 (tabella pag. 52) C60 (C), 20 A, tetrapolari, per il PF8Il potere di interruzione è di 10 kA. Gli interruttori sono dunque dei C60N (curva C).

Esempio 2: l’hotel ristoranteIl sitoUn hotel-ristorante di 2 piani, 2300 m2, 63 camere; un ristorante con cucina, saleriunioni, bar (Fig. 18).È situato su un terreno pianeggiante.Le alimentazioni BT e MT sono interrate.

HOTELcabina MT/BT

alimentazione MT interrata

alimentazione BT interrata

100

100

MERLIN GERIN64


Fig.19: schema di installazione

L’installazioneLo schema di collegamento a terra (regime di neutro) è il TT.L’interruttore di collegamento è un NS400N, 4 x 300A con blocco differenzialeI∆n = 1 A ritardato di 0,2 s per evitare interventi intempestivi.La selettività delle protezioni è realizzata tramite il blocco differenziale ritardatodi 0,2 s.Lo schema d’installazione è rappresentato in figura 19.


cavo proveniente da altra cassetta

IG C161NI 4 x 160 A

NC100H 4 x 63 A

NS 400 N 4 x 300 A

C 60

PF 30

distanza > 10 m

regola dei 50 cm

C60a 4 x 20 A 300 mA

C 60a 4 x 32 A 30 mA

C 60a 4 x 32 A 30 mA

CEascensorealim. 1o piano

C60a 2 x 40 A 300 mA

luce

DPN 2 x 10 ADPN

2 x 10 ADPN 2 x 10 A

DPN 2 x 15 A

DPN 2 x 15 A

DPN 2 x 15 A

DPN 2 x 15 A

C 60a 4 x 10 A TL

BP

TL

BP

comando luce 2

comando luce 1

luce soccorsoincendioalim. PC 2alim. PC 1

comando VMC 2

comando VMC 1

clim 1

C60N 4 x 50 A Vigi 300 mAC60

PF8

clim 2

cassetta di allacciamento

altre cassette di distribuzione

cassetta di distribuzione

reception

MERLIN GERIN 65

Lo scaricatore di sovratensione di testa d’installazione PF30 è installato nellacassetta direttamente all’arrivo dell’alimentazione con un interruttore disezionamento associato.È situato a 15 m dalla hall, e questo permette di rispettare la regola dei 10 m per lamessa in serie. È preferibile scegliere uno scaricatore di sovratensione PF30r(con segnalazione a distanza) per indicare attraverso allarme sonoro la fine vitadello scaricatore di sovratensione nella cassetta della hall (Fig. 20).La scelta finale dello scaricatore di sovratensione è dunque un PF30r.

Fig.20: installazione dello scaricatore nella cassetta di allacciamento

disjoncteur de déconnexion, C60

interruttore di protezione C60

parafoudre PF 30 Rscaricatore PF30r

verso utilizzo terra distribuita

interruttore di allacciamento

verso utilizzoverso utilizzo

arrivo ente distributore

L = 40 cm

MERLIN GERIN66


Il cablaggio della cassetta della hall contiene lo scaricatore di sovratensione PF8e il suo interruttore associato.Attenzione a rispettare le regole di cablaggio raccomandate e la regola di 50 cmmassimo (Fig. 21 e 22).

Fig.22: installazione dello scaricatore conforme


Fig.21: installazione dello scaricatore non conforme

alimentazionearrivocavo di terra

scaricatore PF8

interruttoredi protezione C60

morsettiera di terraprincipale

lunghezzadel cablaggio127 cm > 50 cm

anello di massa

anello di massatroppo esteso

arrivocavo di terraalimentazione

anello di massa

morsettiera di terraprincipale

scaricatore PF8

interruttoredi protezione C60

morsettieradi ripartizione

anello di massadi bassa estensione

morsettiera di terraintermedia

lunghezzadel cablaggio44 cm < 50 cm

MERLIN GERIN 67

Fig.23: sinottico del luogo

Esempio 3: l’industria - terziarioIl sitoComprende 3 edifici industriali, un immobile di uffici e un posto di controllo,situati su 10 ettari.È circondato da qualche struttura (piloni, alberi). Gli edifici sono equipaggiatidi parafulmini.Le alimentazioni MT e BT sono interrate.

Gli utilizzatoriIl materiale da proteggere è ripartito su 3 edifici:

edificio industriale : informatica macchine numeriche, centrale di riscaldamentodel sito immobile degli uffici : informatica, gestione dell’illuminazione e riscaldamento posto di guardia : centralizzazione di tutte le reti di sicurezza: allarme incendio allarme intrusione controllo d’accesso, video sorveglianza allarmi tecniciLa figura 23 precisa l’installazione degli edifici.

Studio del rischio utilizzatori forte sensibilità degli utilizzatori: S = 3 costo degli utilizzatori elevato: C = 3 conseguenza dell’indisponibilità importante: I = 3Calcolo del rischio utilizzatore: R = S + C + I = 3 + 3 + 3 = 9

R = 9

Studio del rischio sito linea B.T. interrata: BT = 0 linea M.T. interrata: MT = 0 edificio circondato da qualche struttura ed equipaggiato di parafulmine:d = 1 la mappa di densità ceraunica indica: Ng = 2,3 (pag. 72)

Calcolo del rischio sito: E = Ng (1 + BT + MT + d) = 2,3 (1 + 0 + 0 + 1) = 4,6

E = 4,6

produzione

uffici produzione

produzione

posto di guardia

rete a bassa corrente

centrale termica

100

100

MERLIN GERIN68


GE

NC100

C60

trasformatore

PF65

PF8

regola dei 50 cm

quadro generale edificio 2

quadro generale edificio 1

quadro di distribuzione 1 alimentazione basse correnti

quadro di distribuzione 2

regola dei 10 m

regola dei 50 cm

C60

PF8

regola dei 50 cm

C60

PF65

regola dei 50 cm

Fig.24: schema di principio d’installazione

Scelta dello scaricatore di sovratensioneIl valori di R e E nella griglia di scelta raccomandano d’installare uno scaricatorePF65 e un PF8 tetrapolare in serie. Questi due scaricatori di sovratensione sarannoinstallati in ciascuno degli edifici essendo il sito molto vasto nelle reti di alimentazione le correnti forti sono estesesu tutte le strutture. Una sola protezione a un posto preciso non basta per tutto ilsito, in quanto delle sovratensioni possono apparire nei diversi edifici il materiale sensibile è ripartito in ogni edificio e necessita comunque di unaprotezione fine in ciascuno tra di essi.Lo scaricatore di sovratensione PF65 dell’edificio 1 è installato vicinoal trasformatore. L’interruttore di sezionamento associato deve assicurareil potere di interruzione pari a 22 kA.Necessita dunque un NC100 LH curva C.Nei quadri secondari, lo studio da un potere di interruzione di 10 kA.Questo impone degli interruttori di sezionamento C60N (curva C) 20 A.

L’installazioneLo schema di principio è mostrato in figura 24.


MERLIN GERIN 69

In un sito così vasto, l’equipotenzialità delle masse è primaria.Non è da dimenticare la regola dei 10 m minimo per assicurare il coordinamentodegli scaricatori di sovratensione in serie PF65 e PF8.Gli scaricatori di sovratensione PF65 sono collegati tramite i contatti di segnalazionea distanza sugli allarmi tecnici del posto di controllo.Uno scaricatore di sovratensione in serie PF8 sarà installato in ciascuna cassettadi distribuzione che alimenta degli apparecchi sensibili.La regola dei 50 cm max deve essere rispettata comunque, anche nel quadrogenerale BT in testa d’installazione, dove lo scaricatore di sovratensione saràinstallato vicino al condotto sbarre con un interruttore di sezionamento aventepotere di interruzione appropriato alla corrente di corto-circuito presunta.

MERLIN GERIN72

4. Allegati

01

00

km

(c)

Co

pyr

igh

t 1

99

5 b

y C

ES

I -

All

rig

hts

re

serv

ed

Con

sulta

re n

ota

a pa

gina

79.

ST

AT

IST

ICA

FU

LM

INA

ZIO

NI

CE

SI S

IRF

Da

Ott-1

5-9

40

0h

00

AO

tt-1

4-9

52

4h

00

MO

RE

TH

AN

150

0

FR

OM

120

0 T

O 1

500

FR

OM

100

0 T

O 1

200

FR

OM

8

00 T

O 1

000

FR

OM

6

00 T

O

800

FR

OM

5

00 T

O

600

FR

OM

4

50 T

O

500

FR

OM

4

00 T

O

450

FR

OM

3

50 T

O

400

FR

OM

3

00 T

O

350

FR

OM

2

50 T

O

300

FR

OM

2

00 T

O

250

FR

OM

1

50 T

O

200

FR

OM

1

20 T

O

150

FR

OM

1

00 T

O

120

FR

OM

80 T

O

100

FR

OM

60 T

O

80

FR

OM

40 T

O

60

FR

OM

20 T

O

40

LES

S T

HA

N 2

0

flash

es

/ ye

ar

/ km

2 (

x10

0)

Grid

: 2

0 x

20

km

CE

SI S

IRF

95

/03

46

21

4.1 Le mappe di densitàceraunica

CESI: via Rubattino 54 - 20134 Milano - tel (02) 21 25 .1 - fax (02) 21 25 40

73MERLIN GERIN

01

00

km

(c)

Co

pyr

igh

t 1

99

5 b

y C

ES

I -

All

rig

hts

re

serv

ed

ST

AT

IST

ICA

FU

LM

INA

ZIO

NI

CE

SI S

IRF

Da

Ott-1

5-9

40

0h

00

AO

tt-1

4-9

52

4h

00

MO

RE

TH

AN

150

0

FR

OM

120

0 T

O 1

500

FR

OM

100

0 T

O 1

200

FR

OM

8

00 T

O 1

000

FR

OM

6

00 T

O

800

FR

OM

5

00 T

O

600

FR

OM

4

50 T

O

500

FR

OM

4

00 T

O

450

FR

OM

3

50 T

O

400

FR

OM

3

00 T

O

350

FR

OM

2

50 T

O

300

FR

OM

2

00 T

O

250

FR

OM

1

50 T

O

200

FR

OM

1

20 T

O

150

FR

OM

1

00 T

O

120

FR

OM

80 T

O

100

FR

OM

60 T

O

80

FR

OM

40 T

O

60

FR

OM

20 T

O

40

LES

S T

HA

N 2

0

flash

es

/ ye

ar

/ km

2 (

x10

0)

Grid

: 2

0 x

20

km

Con

sulta

re n

ota

a pa

gina

79.

CE

SI S

IRF

95

/03

46

21


MERLIN GERIN74

4. Allegati

01

00

km

(c)

Co

pyr

igh

t 1

99

5 b

y C

ES

I -

All

rig

hts

re

serv

ed

Con

sulta

re n

ota

a pa

gina

79.

ST

AT

IST

ICA

FU

LM

INA

ZIO

NI

CE

SI S

IRF

Da

Ott-1

5-9

40

0h

00

AO

tt-1

4-9

52

4h

00

MO

RE

TH

AN

150

0

FR

OM

120

0 T

O 1

500

FR

OM

100

0 T

O 1

200

FR

OM

8

00 T

O 1

000

FR

OM

6

00 T

O

800

FR

OM

5

00 T

O

600

FR

OM

4

50 T

O

500

FR

OM

4

00 T

O

450

FR

OM

3

50 T

O

400

FR

OM

3

00 T

O

350

FR

OM

2

50 T

O

300

FR

OM

2

00 T

O

250

FR

OM

1

50 T

O

200

FR

OM

1

20 T

O

150

FR

OM

1

00 T

O

120

FR

OM

80 T

O

100

FR

OM

60 T

O

80

FR

OM

40 T

O

60

FR

OM

20 T

O

40

LES

S T

HA

N 2

0

flash

es

/ ye

ar

/ km

2 (

x10

0)

Grid

: 2

0 x

20

km

CE

SI S

IRF

95

/03

46

21



75MERLIN GERIN

01

00

km

(c)

Co

pyr

igh

t 1

99

5 b

y C

ES

I -

All

rig

hts

re

serv

ed

ST

AT

IST

ICA

FU

LM

INA

ZIO

NI

CE

SI S

IRF

Da

Ott-1

5-9

40

0h

00

AO

tt-1

4-9

52

4h

00

MO

RE

TH

AN

150

0

FR

OM

120

0 T

O 1

500

FR

OM

100

0 T

O 1

200

FR

OM

8

00 T

O 1

000

FR

OM

6

00 T

O

800

FR

OM

5

00 T

O

600

FR

OM

4

50 T

O

500

FR

OM

4

00 T

O

450

FR

OM

3

50 T

O

400

FR

OM

3

00 T

O

350

FR

OM

2

50 T

O

300

FR

OM

2

00 T

O

250

FR

OM

1

50 T

O

200

FR

OM

1

20 T

O

150

FR

OM

1

00 T

O

120

FR

OM

80 T

O

100

FR

OM

60 T

O

80

FR

OM

40 T

O

60

FR

OM

20 T

O

40

LES

S T

HA

N 2

0

flash

es

/ ye

ar

/ km

2 (

x10

0)

Grid

: 2

0 x

20

km

Con

sulta

re n

ota

a pa

gina

79.

CE

SI S

IRF

95

/03

46

21


MERLIN GERIN76

4. Allegati

01

00

km

(c)

Co

pyr

igh

t 1

99

5 b

y C

ES

I -

All

rig

hts

re

serv

ed

Con

sulta

re n

ota

a pa

gina

79.

ST

AT

IST

ICA

FU

LM

INA

ZIO

NI

CE

SI S

IRF

Da

Ott-1

5-9

40

0h

00

AO

tt-1

4-9

52

4h

00

MO

RE

TH

AN

150

0

FR

OM

120

0 T

O 1

500

FR

OM

100

0 T

O 1

200

FR

OM

8

00 T

O 1

000

FR

OM

6

00 T

O

800

FR

OM

5

00 T

O

600

FR

OM

4

50 T

O

500

FR

OM

4

00 T

O

450

FR

OM

3

50 T

O

400

FR

OM

3

00 T

O

350

FR

OM

2

50 T

O

300

FR

OM

2

00 T

O

250

FR

OM

1

50 T

O

200

FR

OM

1

20 T

O

150

FR

OM

1

00 T

O

120

FR

OM

80 T

O

100

FR

OM

60 T

O

80

FR

OM

40 T

O

60

FR

OM

20 T

O

40

LES

S T

HA

N 2

0

flash

es

/ ye

ar

/ km

2 (

x10

0)

Grid

: 2

0 x

20

km

CE

SI S

IRF

95

/03

46

21



77MERLIN GERIN

CESI SIRF - ITALIA - Periodo 15/10/1994 -> 14/10/1995

ampiezza della corrente di fulmine polarità positiva (kA)

(c) Copyright 1995 by CESI - All rights reserved95/034621

4.2 Istogrammi

12000

10000

8000

4000

6000

2000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210

N° FULMINI

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210

300000

250000

200000

100000

150000

50000

ampiezza della corrente di fulmine polarità negativa (kA)

(c) Copyright 1995 by CESI - All rights reserved95/034621

CESI SIRF - ITALIA - Periodo 15/10/1994 -> 14/10/1995

N° FULMINI

MERLIN GERIN78

4.3 Glossario Anello tra le masse: area delimitata dai conduttori di massa dove le correnticircolano liberamente. Non sono dannosi per l’impianto.

Compatibilità elettromagnetica (CEM): attitudine di un’apparecchiaturaa funzionare correttamente senza risentire delle perturbazioni elettromagnetichee senza che tali perturbazioni disturbino le altre apparecchiature.

Conduttore di discesa (del parafulmine): destinato a scaricare a terra unascarica di tipo diretto. Deve essere collegato alla massa dell’edificio.

Conduttore equipotenziale: conduttore di protezione che assicuraun collegamento equipotenziale.

Conduttore di protezione (PE): destinato a collegare le masse per garantirela protezione dei beni e delle persone.

Accoppiamento: modo di trasmissione di una perturbazione elettromagneticadalla sorgente al «circuito vittima».

Collegamento equipotenziale: contatto elettrico a basso valore di impedenzatra conduttori vicini, destinato a ridurre le differenze di potenziale.

Corrente di fuga Ic: corrente che circola all’interno dello scaricatore quandoesso è alimentato alla sua tensione di regime permanente Uc in assenza diguasto.

Corrente di mantenimento Is: corrente che rimane nel circuito dopo ilpassaggio di una scarica.

Corrente massima di scarica (Imax): valore massimo di corrente in onda8/20 µs che lo scaricatore può sopportare una sola volta senza danneggiarsi.

Corrente nominale di scarica (Inom): valore di corrente in onda 8/20 µsche lo scaricatore può sopportare per 20 volte senza danneggiarsi.

Esposizione del sito: numero di fulmini per anno per km.

Filtro: apparecchiatura destinata ad eliminare le sovratensioni di manovrao a frequenza industriale.

Modo comune (perturbazione di...): perturbazione che si propaga tra iconduttori attivi (fase/neutro) e la terra.

Modo differenziale (perturbazione di...): perturbazione che si propagatra i conduttori attivi (fase e fase oppure fase e neutro).

Livello di protezione (Up): tensione residua applicata alle apparecchiaturementre sono protette per una corrente di scarica In.I valori più frequenti sono: 0,8 kV, 1 kV, 1,5 kV, 2 kV, 2,5 kV.

Parafulmine: apparecchiatura esterna collegata alla terra; destinato aproteggere un edificio dagli effetti della fulminazione diretta.

Perturbazione elettromagnetica: fenomeno elettromagnetico che crea disturbial funzionamento di un dispositivo o di una apparecchiatura.

Perturbazione in conduzione: perturbazione che si propaga nei conduttorielettrici. È definita per i propri valori di corrente e di differenza di potenziale.

Perturbazione in irraggiamento: perturbazione che si propaga nell’aria senzabisogno di supporti fisici (conduttori). È definita per i propri campi elettricoe magnetico.

Presa (o rete) di terra: insieme di conduttori che a contatto con il suoloassicurano un collegamento con lo stesso.

Rete di masse: insieme di conduttori interni ad un edificio, collegati tra essi.È composto solitamente dai conduttori di protezione, dal percorso dei cavi,dalle canalizzazioni e dalle strutture metalliche.

Resistenza di terra: valore di resistenza tra una rete di terra e un «puntodi riferimento sufficientamente lontano». Espressa in ohms (Ω) dipende dallageometria della rete di terra e dalla resistività del terreno.

4. Allegati

79MERLIN GERIN

Scaricatore di sovratensioni: apparecchiatura che consente di scaricare aterra le sovracorrenti, limitando così le sovratensioni.

Sovratensioni di manovra: impulsi di onde sinusoidali che si creano su unarete elettrica; sono generati dalla commutazione di un organo meccanico(contattore...).

Tempo di risposta: intervallo di tempo necessario perchè la protezione controle sovratensioni cominci a funzionare.

Tensione massima di servizio permanente (Uc): massimo valore efficacedella tensione applicabile ai morsetti della protezione.

Tensione massima di tenuta in regime permanente: massimo valoredella tensione che può essere sopportata in permanenza dalla protezione.

Tensione residua Ur: tensione applicata ai morsetti dello scaricatoredi sovatensione nell’istante in cui la protezione stessa sta funzionando(scarica verso terra).

Nota: i documenti statistici, oggetto del presente documento, sono stati elaborati apartire dai dati raccolti in un intero anno di osservazione (periodo 15.10.94 - 14.10.95).

Alla data iniziale, ottobre 94, il sistema CESI SIRF, anche sulla base di analisi teoriche, èstato valutato idoneo a coprire con prestazioni elevate la parte nord del territorioitaliano.

Con il termine "prestazioni elevate" si intende un valore di efficacia (probabilità) dirilevamento pari a circa il 90% ed una precisione di localizzazione di circa 500 m.

Tali valori evidentemente decrescono man mano che ci si allontana dal perimetro idealedefinito dai sensori.Durante il 1995 la rete è stata ulteriormente potenziata con l'installazione di altri sensori;in tempi brevi prestazioni confrontabili con quelle del nord sono state raggiunte ancheper il centro e sono comunque migliorate nelle zone più meridionali del Paese.

Attualmente l'efficacia del rilevamento, unico parametro di interesse ai fini dellestatistiche in oggetto, procedendo verso sud diminuisce fino ad un valore presunto dicirca il 50% e si riduce ulteriormente in prossimità della Sardegna.

Pertanto, ai fini della interpretazione corretta delle statistiche ricavate, è necessarioportare in conto la variabilità dei parametri prestazionali, sia dal punti di vistageografico, sia dal punto di vista cronologico a seguito della evoluzione del sistema.

Documents

e le loro protezioni - Voltimum · 2017. 7. 13. · 2 MERLIN GERIN 1. Le sovratensioni e le loro protezioni 1.1 Il rischio delle fulminazioni La formazione dei temporali Le nubi dalle