Coordinamento delle protezioni BT

Coordinamento
delle protezioni BT
Guida Tecnica
Sommario
Glossario
2
Le esigenze della distribuzione elettrica
3
1.1. Sicurezza e disponibilità
3
1.2. Distribuzione elettrica BT
4
1.3. Funzioni e caratteristiche degli apparecchi di protezione
5
1.3.1. Le funzioni degli interruttori
1.3.2. Livello A: il quadro generale BT
1.3.3. Livello B: i quadri di distribuzione
1.3.4. Livello C: la distribuzione terminale
5
5
6
7
1.4. La norma CEI EN 60947-2
8
1.4.1 I principi
1.4.2. Richiamo delle caratteristiche elettriche
1.4.3. Coordinamento tra interruttori automatici
8
9
11
1.5. Tabella riepilogativa
12
Criteri di coordinamento
13
2.1. La limitazione
13
2.1.1. Principi
2.1.2. Potere di limitazione di un interruttore
2.1.3. Vantaggi
2.1.4. Curve di limitazione
2.2. La filiazione o protezione di sostegno (back-up)
13
14
14
16
17
2.2.1. Campo d’impiego
2.3. La selettività
17
19
2.3.1. Generalità
2.3.2. Tecniche di selettività
2.4. Le regole di selettività
19
20
23
2.4.1. Regole generali di selettività
2.5. La selettività delle protezioni differenziali
23
24
2.5.1. Selettività verticale
2.5.2. Selettività orizzontale
24
25
2.6. Coordinamento delle protezioni e norme impianto
26
La scelta di Schneider Electric
28
3.1. Gli interruttori aperti
29
3.1.1. Tecnologia dei poli
3.1.2. Le innovazioni tecniche degli interruttori Masterpact
3.2. Gli interruttori scatolati
29
29
34
3.2.1. Sganciatori
34
3.3. Gli interruttori modulari
35
3.4. Le regole della selettività da 1 a 6300 A
36
3.4.1. Regole generali di selettività
3.4.2. Regole di selettività per Masterpact NT e NW
3.4.3. Regole di selettività “naturale” tra Compact NSX
3.4.4 La selettività rinforzata mediante filiazione
con gli interruttori Compact NSX
3.4.5. Applicazioni particolari
3.4.6. Sintesi
36
36
37
38
39
39
Le regole della selettività e della filiazione
40
4.1. Tabelle di selettività
40
4.2. Tabelle di filiazione
40
4.3. Studio della selettività MT / BT da 1 a 6300 A
41
4.3.1. A livello del quadro generale BT
4.3.2. Filiazione
4.3.3. A livello del quadro generale w
4.3.4. A livello del quadro di distribuzione x
4.3.5. A livello del quadro di distribuzione terminale y
Schneider Electric
42
42
43
43
43
1
Glossario
TED:
tenuta elettrodinamica.
DPCC:
dispositivo di protezione contro i cortocircuiti.
CEI:
Comitato Elettrotecnico Italiano.
TA:
trasformatori di corrente.
UC:
unità di controllo.
QGBT:
quadro generale BT.
CEP:
canalizzazioni elettriche prefabbricate.
MT:
media tensione (da 1 kV a 36 kV).
Icc:
corrente di cortocircuito.
Icc(D1):
corrente di cortocircuito nel punto di installazione di D1.
Ucc:
tensione di cortocircuito.
DBM:
interruttore scatolato.
PdI:
potere di interruzione.
Icu (1):
potere di interruzione estremo.
IcuD1 (1):
potere di interruzione estremo di D1.
(1) Le principali caratteristiche elettriche degli interruttori automatici sono descritte a pagina 8.
2
Schneider Electric
In breve
Sicurezza e disponibilità dell’energia
sono le principali esigenze dell’utenza.
Il coordinamento delle protezioni
permette di rispondere a queste esigenze
ottimizzando i costi.
Le esigenze
della distribuzione elettrica
La progettazione degli impianti elettrici in bassa tensione porta alla
scelta dei dispositivi di protezione contro tre tipi di guasti:
b i sovraccarichi;
b i cortocircuiti;
b i guasti d’isolamento.
1.1. Sicurezza e disponibilità
La scelta dei dispositivi di protezione deve tenere conto:
b degli aspetti normativi legati alla sicurezza delle persone,
b delle problematiche tecniche ed economiche dell’impianto.
L’apparecchio scelto deve:
b sopportare ed eliminare i guasti ottimizzando i costi rispetto alle prestazioni
necessarie,
b ridurre l’incidenza di un guasto ad una parte del circuito il più possibile limitata
per garantire la continuità del servizio.
Per raggiungere questi obiettivi occorre garantire il coordinamento delle prestazioni
dei dispositivi di protezione necessaria per:
b gestire la sicurezza e migliorare la durata nel tempo dell’impianto riducendo le
sollecitazioni termiche ed elettrodinamiche,
b gestire la disponibilità eliminando il guasto con l’intervento dell’interruttore
installato immediatamente a monte del guasto stesso.
I metodi di coordinamento tra interruttori sono:
b la filiazione,
b la selettività.
Se il guasto d’isolamento viene gestito in modo specifico da dispositivi di protezione
differenziali occorre comunque assicurare la selettività dei dispositivi differenziali o
delle protezioni di terra.
Schneider Electric
3
Le esigenze
della distribuzione elettrica
E45026
1.2. Distribuzione elettrica BT
Livello A
quadro
generale BT
1600 A
23 kA
70 kA
1000 A
quadro di distribuzione
potenza
industria/terziario
Livello B
distribuzione
atelier 1
60 kA
400 A
quadro
di distribuzione
100 A
partenze
non
prioritarie
partenze prioritarie
45 kA
100 A
160 A
75 kW
quadro
di distribuzione
cassetta
di distribuzione
Livello C
19 kA
16 A
illuminazione, riscaldamento…
utenze edificio
distribuzione
Schema semplificato di un impianto tipo che riassume la maggior parte dei casi riscontrabili.
I diversi livelli di un impianto elettrico BT
I tre livelli di distribuzione hanno specifiche esigenze di disponibilità e di sicurezza.
4
Schneider Electric
In breve
1.3. Funzioni e caratteristiche
degli apparecchi di protezione
1.3.1. Le funzioni degli interruttori automatici
L’interruttore automatico svolge un ruolo determinante nell’impianto elettrico, dal
momento che è in grado di chiudere ed interrompere un circuito qualunque sia la
corrente che lo attraversa, fino al suo potere di interruzione.
Le funzioni fondamentali garantite da un interruttore automatico sono le seguenti:
b chiusura del circuito,
b conduzione della corrente,
b apertura del circuito e interruzione della corrente,
b assicurano il sezionamento.
Le esigenze d’installazione, di ottimizzazione dei costi, di gestione della disponibilità
e di sicurezza guidano le scelte relative all’interruttore.
Le protezioni e il loro coordinamento
devono adattarsi alle caratteristiche
specifiche dell’impianto.
A livello:
b del quadro generale BT l’esigenza
in termini di disponibilità dell’energia
elettrica è massima,
b dei quadri di distribuzione la limitazione
delle sollecitazioni in caso di guasto
è importante,
b della Distribuzione Terminale, la
sicurezza degli utilizzatori è essenziale.
1.3.2. Livello A: il quadro generale BT
Il quadro generale BT è la chiave di accesso di tutta la distribuzione elettrica: in
questa parte dell’impianto la disponibilità dell’energia è di fondamentale importanza.
E45036
b Le correnti di cortocircuito sono importanti a causa:
v della vicinanza delle sorgenti BT (es. trasformatori MT/BT),
v delle sbarre di grandi dimensioni atte a consentire il trasporto di correnti elevate.
Siamo nel campo degli interruttori aperti
Questi interruttori sono concepiti alla distribuzione
i
elettrica di forte potenza:
v vengono generalmente installati nei quadri generali BT
come protezione degli arrivi e delle partenze di forte potenza;
1/3
v devono restare chiusi in caso di cortocircuito per
A
permettere all’interruttore a valle di eliminare il guasto.
i
Sono generalmente temporizzati.
2/3
La tenuta elettrodinamica e la forte tenuta termica
caratterizzata da una corrente di breve durata Icw sono
fondamentali.
La loro tenuta elettrodinamica è massima grazie
i
ad una particolare soluzione costruttiva (ved.pag. 29)
Principali caratteristiche degli interruttori aperti:
b per applicazioni di tipo industriale, conformi alla norma CEI EN 60947-2,
b elevati valori di potere d’interruzione Icu da 40 a 150 kA,
b corrente nominale da 800 a 6300 A,
b categoria B:
v elevata corrente nominale di breve durata ammissibile (Icw) da 40 kA a 100 kA - 1 s,
v elevata tenuta elettrodinamica,
b meccanismo di comando ad accumulo di energia.
La continuità di servizio è garantita dalla selettività totale:
v verso la parte di circuito a monte con fusibili di protezione del trasformatore MT / BT (1),
v verso la parte di circuito a valle con l’insieme delle partenze (selettività cronometrica).
(1) L’interesse della selettività MT/BT risiede soprattutto nel fatto che l’intervento di rimessa in
servizio può essere effettuato in modo meno difficoltoso in BT (accessibilità, vincoli), vantaggi
importanti per la continuità di servizio.
Schneider Electric
5
Le esigenze
della distribuzione elettrica
1.3.3. Livello B: i quadri di distribuzione
I quadri di distribuzione appartengono alla parte intermedia dell’impianto:
b la distribuzione viene realizzata da canalizzazioni prefabbricate o cavi di sezioni
adatte,
b le alimentazioni sono ancora abbastanza vicine: le correnti di cortocircuito
possono raggiungere 100 kA,
b la continuità di servizio resta sempre un’esigenza molto importante.
Le protezioni dovranno quindi ridurre le sollecitazioni ed essere perfettamente
coordinate con la distribuzione BT a monte e a valle.
E45041
b Siamo nel campo degli interruttori scatolati.
Gli interruttori scatolati devono essere in grado di garantire tempi di apertura molto
rapidi. L’esigenza è principalmente quella di evitare al massimo le sollecitazioni a
livello dei cavi e dei collegamenti così come delle utenze.
Fm
Fm
i
i
Le soluzioni costruttive
possibili sono:
v a semplice anello di
repulsione,
v a doppia repulsione,
v ad estrattore, elemento
magnetico che respinge o
attira il contatto mobile.
Esempio di schema di repulsione
Gli effetti della repulsione possono essere aumentati installando dei circuiti
magnetici:
b con effetti proporzionali al quadro della corrente,
b con effetti proporzionali all’andamento della corrente quindi particolarmente
efficaci a corrente elevata (Icc).
Principali caratteristiche degli interruttori scatolati:
b per applicazioni di tipo industriale, conformi alla norma CEI EN 60947-2,
b elevati valori di potere d’interruzione (da 16 a 150 kA),
b corrente nominale da 100 A a 1600 A,
b in categoria B per gli interruttori interruttori > 630 A,
b in categoria A per gli interruttori interruttori < 630 A,
b a chiusura e apertura rapida e a tre posizioni di comando (On / Off / sganciato).
La continuità di servizio è assicurata da una selettività:
b parziale per l’alimentazione delle partenze non prioritarie,
b totale per la distribuzione a valle che richiede un’elevata disponibilità dell’energia.
6
Schneider Electric
1.3.4. Livello C: la distribuzione terminale
E45218
Le protezioni sono poste direttamente a monte dei carichi; la selettività verso le
protezioni dei livelli superiori deve essere assicurata.
Questo livello è caratterizzato da una debole corrente di cortocircuito (alcuni kA).
b Siamo nel campo degli interruttori modulari.
Questi interruttori sono adatti a proteggere la distribuzione
terminale: è necessario limitare le sollecitazioni
i
termiche ed elettrodinamiche sui cavi, sui collegamenti
e sui carichi.
Le tecnologie degli interruttori modulari, utilizzati
soprattutto a questo livello dell’impianto, consentono
i
di ridurre i problemi.
Fm
Negli interruttori modulari la limitazione dipende in
parte dall’azionatore magnetico. Dopo aver sbloccato
il meccanismo questo colpisce il contatto mobile
fornendogli anticipatamente una velocità elevata.
L’energia dell’arco si sviluppa quindi molto presto e
molto velocemente. Per gli interruttori di piccolo calibro
l’impedenza propria del polo contribuisce alla
limitazione.
i
Gli interruttori modulari sono adatti soprattutto alle
applicazioni domestiche o alla protezione degli
ausiliari, conformemente alla norma CEI EN 60898.
Al contrario, se utilizzati per applicazioni industriali,
devono rispondere alle prescrizioni della norma
CEI EN 60947-2.
Principali caratteristiche degli interruttori modulari:
b potere di interruzione adatto alle esigenze (alcuni kA),
b corrente nominale da 1,5 a 125 A in funzione dei carichi da alimentare,
b in genere destinati alle applicazioni domestiche e terziarie, secondo la norma
CEI EN 60898.
Le protezioni installate devono garantire:
b la limitazione in corrente,
b un confort d’impiego,
b una sicurezza assoluta, dal momento che questi dispositivi di protezione vengono
utilizzati e manovrati da utenti non specializzati.
Schneider Electric
7
In breve
Le esigenze
della distribuzione elettrica
La norma CEI EN 60947-2 specifica le
caratteristiche essenziali degli interruttori
industriali:
b la categoria d’impiego,
b le caratteristiche di regolazione,
b le caratteristiche costruttive,
Stabilisce una serie di prove molto
complete e rappresentative delle reali
condizioni d’impiego degli interruttori.
L’Allegato A riconosce e definisce il
coordinamento delle protezioni:
Selettività e Filiazione.
La conformità di un interruttore alla
norma CEI EN 60947-2 è garanzia
di qualità dell’apparecchio.
1.4. La norma CEI EN 60947-2
L’evoluzione delle esigenze di sicurezza e delle tecnologie ha permesso un
innalzamento significativo delle prescrizioni normative per gli interruttori industriali.
La conformità alla norma CEI EN 60947-2, può essere considerata un’assicurazione
totale per l’impiego degli interruttori.
1.4.1 I principi
La norma CEI EN 60947-2 fa parte di una serie di norme che definiscono le
caratteristiche delle apparecchiature a bassa tensione:
b le regole generali CEI EN 60947-1, che raggruppano le definizioni, le prescrizioni
e le prove comuni a tutte le apparecchiature industriali BT,
b le norme prodotto CEI EN 60947 da 2 a 7, che trattano prescrizioni e prove
specifiche al prodotto in oggetto.
La norma CEI EN 60947-2 si applica agli interruttori e agli sganciatori loro associati.
Le caratteristiche di funzionamento degli interruttori dipendono dagli sganciatori che
ne comandano l’apertura in condizioni definite.
Questa norma stabilisce le caratteristiche essenziali degli interruttori industriali:
b la classificazione: categoria d’impiego, attitudine al sezionamento, ...
b le caratteristiche elettriche di regolazione,
b le informazioni utili all’impiego,
b le caratteristiche costruttive,
b il coordinamento delle protezioni (allegato A).
DB116877
La norma stabilisce inoltre delle prove di laboratorio a cui sottoporre gli interruttori.
Queste prove sono molto complete e molto vicine alle reali condizioni d’impiego.
La conformità delle prove alla norma CEI EN 60947-2 è verificata da laboratori
accreditati.
Tabella delle principali caratteristiche (allegato K CEI EN 60947-2)
Caratteristiche
di tensione
Ue
Ui
Uimp
Tensione nominale d’impiego
tensione nominale d’isolamento
tensione nominale di tenuta agli impulsi
Caratteristiche
di corrente
In
Ith
Ithe
Iu
Corrente d’impiego nominale
corrente termica convenzionale in aria libera
corrente termica convenzionale in quadro
corrente nominale ininterrotta
Caratteristiche
di cortocircuito
Icm
Icu
Ics
Icw
Ir
1,05 x Ir
1,30 x Ir
Isd
Ii
Potere di chiusura nominale in cortocircuito
potere di interruzione nominale estremo in cortocircuito
potere di interruzione nominale in servizio
corrente nominale ammissibile di breve durata
Corrente di regolazione termica
corrente convenzionale di non-intervento
corrente convenzionale di intervento
corrente di regolazione intervento corto ritardo
corrente di regolazione intervento istantaneo
Caratteristiche
dello sganciatore
Categoria di utilizzazione degli interruttori
La norma CEI EN 60947-2 definisce due categorie di utilizzazione degli interruttori
automatici:
b categoria A: gli interruttori classificati in questa categoria non hanno ritardo
intenzionale applicabile all’intervento dello sganciatore di cortocircuito.
Si tratta in genere degli interruttori scatolati e modulari.
Questi interruttori sono in grado di realizzare la selettività amperometrica.
b categoria B: gli interruttori classificati in questa categoria sono previsti per
realizzare la selettività cronometrica. Hanno un ritardo intenzionale applicabile
all’intervento dello sganciatore (fino a 1 s) per qualsiasi cortocircuito di valore
inferiore alla corrente Icw.
Si tratta in genere degli interruttori aperti o scatolati di grosso calibro.
Per gli interruttori installati in quadro generale BT è importante che la corrente nominale
ammissibile di breve durata sia uguale al potere d’interruzione Icu in modo da garantire
la selettività fino al potere di interruzione nominale estremo Icu.
8
Schneider Electric
1.4.2. Richiamo delle caratteristiche elettriche
E45211
Le caratteristiche di regolazione sono date per curve di intervento. Tali curve
comprendono diverse zone delimitate dalle correnti qui di seguito indicate (definite
nell’allegato K della norma CEI EN 60947-2).
t
Io
td
tsd
Ir
Isd
Ii
Icu
I
b Corrente d’impiego nominale (In)
In (in A eff.) = corrente ininterrotta massima sopportata a temperatura ambiente
senza riscaldamento anomalo.
Es.: 125 A a 40 °C.
b Corrente di regolazione termica (Ir)
Ir (in A eff.) dipende da In. Ir caratterizza la protezione contro i sovraccarichi.
Per il funzionamento in sovraccarico, le correnti convenzionali di non-intervento Inf
e di intervento If sono:
v Inf = 1,05 Ir,
v If = 1,30 Ir.
If è dato per un tempo di intervento convenzionale.
Per una corrente superiore a If, l’intervento per sgancio termico avverrà secondo
una curva a tempo inverso. Ir è definita protezione lungo ritardo (LR).
b Corrente di regolazione intervento corto ritardo (Isd)
Isd (in kA eff.) dipende da In/Ir. Isd caratterizza la protezione contro i cortocircuiti.
L’apertura dell’interruttore avviene secondo la curva di intervento corto ritardo:
v con una temporizzazione tsd,
v o a I2t costante,
v o istantaneamente (come per la protezione istantanea).
Isd è definita Protezione Corto ritardo o Im.
b Corrente di regolazione intervento istantaneo (Ii)
Ii (eff. kA) è data in funzione di In. Ii caratterizza la protezione istantanea contro i
cortocircuiti per tutte le categorie di interruttori. Per le sovracorrenti importanti
(cortocircuiti) superiori alla soglia Ii, l’interruttore automatico deve essere in grado
di interrompere istantaneamente la corrente di guasto.
Questa protezione può essere disabilitata a seconda della tecnologia e del tipo di
interruttore (soprattutto per gli interruttori in categoria B).
Schneider Electric
9
DB102110
Le esigenze
della distribuzione elettrica
Id
Id
I cresta asimmetrica
I cresta simmetrica
Valore RMS
Icw
t
ts = 1 s
Corrente nominale ammissibile
di breve durata (ts = 1 s)
t
Relazione tra Icu e la corrente
di cresta ammissibile
Tabella per il calcolo del cortocircuito asimmetrico (CEI EN 60947.2 § 4.3.5.3.)
Icc: corrente di cortocircuito presunta simmetr.
kA (valore efficace)
4,5 y I y 6
6 < I y 10
10 < I y 20
20 < I y 50
50 < I
Coefficiente di asimmetria
k
1,5
1,7
2,0
2,1
2,2
b Potere di chiusura nominale in cortocircuito (Icm) (1)
Icm (kA cresta) è il valore della massima corrente di cortocircuito asimmetrica
che l’interruttore automatico è in grado di stabilire. La chiusura su cortocircuito
rapresenta la sollecitazione massima a cui viene sottoposto un interruttore.
b Potere di interruzione nominale estremo (Icu) (1)
Icu (kA eff.) è il valore della massima corrente di cortocircuito che l’interruttore
è in grado di interrompere ad una determinata tensione d’impiego Ue.
Viene verificato con una sequenza di prove normalizzate. Dopo questa sequenza
l’interruttore non deve essere pericoloso.
b Potere di interruzione nominale in servizio (Ics) (1)
Ics (kA eff.) è un valore dichiarato dal costruttore, espresso in % di Icu.
Rappresenta il valore della massima corrente di cortocircuito che l’ interruttore è in
grado di interrompere per 3 volte alla corrispondente tensione nominale d’impiego.
È una caratteristica molto importante: più il valore di Ics è elevato, più l’interruttore è
performante.
b Corrente nominale ammissibile di breve durata (Icw) (1)
Definito per gli interruttori automatici in categoria B.
Icw (kA eff.) è il valore di corrente massimo che l’interruttore può portare senza
danneggiamenti per tutta la durata del tempo di ritardo previsto (da 0,05 a 1 s).
Questa caratteristica viene verificata con la sequenza di prove normalizzate.
(1) Queste caratteristiche sono per una determinata tensione d’impiego Ue.
10
Schneider Electric
1.4.3. Coordinamento tra interruttori automatici
Il termine «coordinamento» si riferisce al comportamento di due apparecchi installati
in serie su un circuito elettrico in presenza di un cortocircuito.
La filiazione, protezione di sostegno o di back-up
Consiste nell’installare un interruttore a monte D1 per aiutare un interruttore a valle
D2 ad interrompere correnti di cortocircuito superiori al suo potere di interruzione
estremo IcuD2. Questo valore è indicato come IcuD2+D1.
La norma CEI EN 60947-2 riconosce la filiazione tra due interruttori.
Per i punti critici, laddove si incontrano le curve di intervento, la filiazione deve
essere verificata con prove di laboratorio.
D2
D1
E45015b
E45015a
La selettività
Consiste nel garantire il coordinamento tra dispositivi di protezione installati in serie
in modo che, in caso di guasto a valle, intervenga solo l’interruttore installato
immediatamente a monte del guasto.
La norma CEI EN 60947-2 definisce un valore di corrente Is detto limite di selettività
tale che:
b se la corrente di guasto è inferiore al valore Is interviene solo l’interruttore D2 a valle,
b se la corrente di guasto è superiore al valore Is, intervengono entrambi gli interruttori
D1 e D2.
Così come per la filiazione, la selettività deve essere verificata con prove e test dei
punti critici.
La selettività e la filiazione possono essere garantite solo dal costruttore che
riporterà i risultati ottenuti in apposite tabelle.
D1
D2
D1
D1
D2
D2
zona di
sovrapposizione
I
I
IB
Filiazione.
Icu
D2
IB Icu
Icu
D2
Icu
D1
D2+D1
Selettività.
Glossario
b Icc(D1): Corrente di cortocircuito nel punto in cui è installato D1,
b IcuD1: Potere di interruzione estremo di D1.
Schneider Electric
11
Le esigenze
della distribuzione elettrica
1.5. Tabella riepilogativa
Quadro di distribuzione terminale
Livello B
Livello C
da 800 a 6300 A
da 50 kA a 150 kA
***
da 100 a 800 A
da 20 kA a 100 kA
*
da 1 a 100 A
da 3 kA a 10 kA
*
***
***
**
interruttore di tipo aperto
o interruttore scatolato grosso calibro
interruttore
scatolato
interruttore
modulare
b
b
b (1)
v (2)
b
b
b
da 800 a 6300 A
da 50 kA a 150 kA
B
da 100 a 630 A
da 25 kA a 150 kA
A
da 1 a 125 A
da 3 kA a 25 kA
A
*
***
***
b consigliato o obbligatorio
v possibile
*** importante
** normale
* poco importante
(1) Per un impiego domestico e similare conforme alla norma CEI EN 60898.
(2) Possibile fino a 250 A.
12
Schneider Electric
031887
DB117210
Norma CEI EN 60947-2
Sganciatore
magnetotermico
elettronico
Caratteristiche prodotti
In tipica
Icu
Categoria d’impiego
Capacità di limitazione
Quadro di distribuzione
Livello A
DB116878
Caratteristiche quadro
I nominale
Icc
Tenuta termica
Icw/Tenuta elettrodinamica
Continuità
di servizio
Tipo di
interruttori
Quadro generale BT
In breve
Criteri
di coordinamento
2.1.1. Principi
La corrente di guasto presunta Icc è la corrente di cortocircuito che circolerebbe nel
circuito in assenza di limitazione nel punto di installazione del dispositivo di
protezione.
L’eliminazione in meno di un mezzo periodo della corrente di guasto, fa si che si
debba tenere conto solo della prima Icresta asimmetrica. Questa dipende dal cos ϕ di guasto
del circuito.
E45206b
La limitazione è una tecnica che permette
all’interruttore limitatore di ridurre in modo
notevole le correnti di cortocircuito in un
impianto.
I vantaggi della limitazione sono molteplici:
b attenuazione degli effetti dannosi
prodotti dalle correnti di cortocircuito
su un impianto:
v elettromagnetici,
v termici,
v meccanici,
b base della tecnica di filiazione.
2.1. La limitazione
Id
Icresta asimmetrica
Icc
IL
t
UA
Em
ts t1 t2
t
La diminuzione della corrente Icresta in IL limitata caratterizza la limitazione di un interruttore.
La limitazione consiste nel creare una forza controelettromotrice capace di opporsi
all’aumento della corrente di cortocircuito.
I tre criteri determinanti per l’efficacia della limitazione sono i seguenti:
b il tempo d’intervento, ovvero l’istante in cui compare la forza controelettromotrice (fcem),
b la velocità di crescita della forza controelettromotrice fcem,
b il valore della forza controelettromotrice fcem.
La forza controelettromotrice è la tensione d’arco UA dovuta alla resistenza dell’arco
che si forma tra i contatti dal momento della loro separazione.
La sua rapidità di evoluzione è legata alla velocità di separazione dei contatti.
Come è possibile vedere nella figura sopra riportata, a partire dall’istante Ts in cui i
contatti si separano, la forza controelettromotrice UA cresce fino al momento t1 in cui
è uguale alla tensione dell’alimentazione Em.
La corrente limitata ha così raggiunto il suo valore massimo, diminuendo e coprendo
il tempo t2. Il suo abbassamento è provocato dalla forza controelettromotrice il cui
valore è superiore a Em.
Schneider Electric
13
Criteri
di coordinamento
2.1.2. Potere di limitazione di un interruttore
Il potere di limitazione di un interruttore automatico rappresenta la sua capacità, più
o meno grande, di lasciar passare, in occasione di un cortocircuito, una corrente
limitata reale inferiore alla corrente di cortocircuito presunta.
I2cc
E45010
E45009
La sollecitazione termica (energia specifica passante) della corrente limitata è
rappresentata dall’area più scura definita dalla curva della corrente limitata I2cc (t).
In assenza di limitazione questa sollecitazione termica occuperebbe invece l’area
più estesa definita dalla curva del quadrato della corrente presunta.
Per una corrente di cortocircuito presunta Icc, una limitazione di questa corrente al
10 % si traduce con meno dell’1 % della sollecitazione termica presunta.
L’aumento della temperatura del cavo è direttamente proporzionale alla sollecitazione
termica (1).
Icc
Â
00%
2
Icc cresta transitoria
presunta
Icc cresta presunta
A
Icc cresta
limitata
0%
Corrente
presunta
100%
Corrente
limitata
< 1%
t
tcc
t
Limitazione in corrente e impulso termico.
2.1.3. Vantaggi
La limitazione attenua fortemente gli effetti dannosi prodotti dalle correnti di
cortocircuito su un impianto.
Effetti dannosi
Effetti della limitazione
dei cortocircuiti
b termici
Sollecitazione termica limitata (diminuzione
dell’ampiezza e della durata di passaggio della
corrente) quindi:
v minor riscaldamento dei conduttori,
v aumento della durata di vita dei componenti
dell’impianto.
b meccanici
Corrente di cresta limitata quindi:
v forze elettromotrici ridotte,
v meno rischi di deformazione o rottura a livello dei
collegamenti elettrici.
b elettromagnetici
Riduzione del campo magnetico quindi:
v meno rischi di disturbi dei dispositivi di misura vicini.
Quindi, la limitazione contribuisce alla durata nel tempo dell’impianto elettrico.
(1) In caso di cortocircuito si verifica un riscaldamento adiabatico dei conduttori (senza trasmissione
di calore con l’esterno per la rapidità dell’apporto di energia).
L’aumento di temperatura per un conduttore di sezione S è:
Δθ =
14
K
S2
T
T
I2dt où
0
I2dt è detto impulso termico (A2s).
0
Schneider Electric
E45044
Applicazioni ai motori
sezionamento e
protezione contro
i sovraccarichi
comando
protezione contro
i sovraccarichi
o protezione
termica
protezioni
specifiche
o interna
al motore
Partenza motore.
Funzioni
Le funzioni da assicurare su una partenza motore sono
le seguenti:
b il sezionamento,
b il comando,
b la protezione contro i sovraccarichi,
b la protezione contro i cortocircuiti,
b protezioni complementari.
Una partenza motore può essere composta da 1, 2, 3 o
4 apparecchi diversi.
Nel caso più frequente di associazione di più apparecchi
è necessario coordinare le diverse funzioni degli
apparecchi stessi.
Coordinamento dei componenti della partenza motore.
Grazie alla limitazione, gli effetti dannosi delle correnti di
cortocircuito sulla partenza motore sono fortemente attenuati.
Una buona limitazione degli interruttori permette di ottenere
facilmente un coordinamento di tipo 2 secondo la norma
CEI EN 60947-4-1, senza sovradimensionamento dei
componenti. Questo tipo di coordinamento garantisce
all’operatore un utilizzo ottimale della sua partenza motore
Tipo 1
CEI EN 60947-4-1
Il coordinamento di tipo 1 richiede che, in caso
di cortocircuito, l’avviatore non provochi danni
alle persone o agli impianti,
pur non potendo essere in grado di funzionare
ulteriormente senza riparazioni o sostituzioni di
parti.
L’isolamento deve essere mantenuto anche
dopo l’incidente.
Prima di riavviare è necessario ripristinare
la partenza motore.
Schneider Electric
Tipo 2
CEI EN 60947-4-1
Il coordinamento di tipo 2 richiede che, in caso
di cortocircuito, l’avviatore non provochi danni
alle persone o alle installazioni e sia in grado di
funzionare ulteriormente.
Il rischio della saldatura dei contatti del
contattore è ammesso, purché la loro
separazione risulti facile.
Prima di riavviare è sufficiente effettuare un
controllo rapido.
Manutenzione ridotta e rapidità di rimessa
in servizio.
15
Criteri
di coordinamento
2.1.4. Curve di limitazione
Il potere di limitazione di un interruttore è espresso da curve di limitazione che indicano:
b la corrente di cresta limitata in funzione del valore efficace della corrente di
cortocircuito presunta.
Esempio: su una partenza da 160 A con Icc presunta di 90 kA efficace, l’Icc di cresta
non limitata è di 200 kA (fattore di asimmetria di 2,2) e l’Icc limitata è di 26 kA cresta.
E45011
b l’energia specifica passante limitata (in A2s), in funzione del valore efficace
della corrente di cortocircuito presunta.
Esempio: sempre sulla partenza sopra considerata, l’effetto termico passa da oltre
100 106 A2s a 6 106 A2s.
cresta
kA
200
Icc cresta limitata
26
90 kA
kAeff
Icc eff presunta
Curva di limitazione in corrente.
2
As
energia
limitata
90 Icc eff
presunta
kAeff
Curva di limitazione in energia specifica passante.
16
Schneider Electric
In breve
2.2. La filiazione o protezione di sostegno
(back-up)
La filiazione assicura un potere di interruzione “rinforzato” agli interruttori installati a
valle di un interruttore limitatore. L’interruttore limitatore, limitando i forti valori di
corrente di cortocircuito nell’impianto, aiutano gli interruttori installati a valle.
La filiazione permette di utilizzare un interruttore con potere di interruzione inferiore
alla corrente di cortocircuito calcolata nel suo punto d’installazione.
La filiazione permette di:
b risparmiare sui componenti elettrici
e sui tempi di progettazione,
b semplificare la scelta delle protezioni,
installando interruttori con prestazioni
standard.
2.2.1. Campo d’impiego
2.2.1.1. La filiazione
b interessa tutti gli apparecchi situati a valle dell’interruttore limitatore,
b non è limitata a due apparecchi consecutivi, ma può essere realizzata anche tra
apparecchi installati in quadri diversi.
La norma d’impianto (CEI 64-8) impone che il dispositivo di protezione contro i
cortocircuiti installato a monte abbia un potere di interruzione estremo Icu superiore
o almeno uguale alla corrente di cortocircuito presunta nel punto di installazione.
Per gli interruttori installati a valle, il potere di interruzione estremo Icu da prendere in
considerazione è il potere di interruzione estremo rinforzato dal coordinamento.
2.2.1.2. Principi
E45217
E45015c
Quando i due interruttori intervengono (a partire dal punto IB), alla separazione dei
contatti di D1 una tensione d’arco UAD1 si aggiunge alla tensione UAD2 e aiuta
l’apertura dell’interruttore D2 con la limitazione complementare.
t (s)
D2
D1
D1
D2
Icc
I
UAD1
UAD2
UAD1
UAD2
IB
I
IB
Schneider Electric
Icu
Icu
(D2)
(D2 + D1)
t1 t1'
t2
t (ms)
17
Criteri
di coordinamento
L’associazione D1 + D2 permette di aumentare le prestazioni di D2 come mostrato
dalla figura 2:
b curva di limitazione D2,
b curva di limitazione rinforzata di D2 da parte di D1,
b Icu D2 rinforzata da D1.
E45208
Infatti, in conformità con le specifiche della norma CEI EN 60947-2, i costruttori
indicano direttamente e garantiscono l’Icu rinforzata con l’associazione D1 + D2.
D1
I
D2
Icc (D)
I1
IcuD2
IcuD2/rinforzato
D1 aiuta D2 a interrompere la corrente
limitazione di D2 rinforzato da D1
limitazione di D2
limitazione di D1
2.2.1.3. Vantaggi
La filiazione permette di sfruttare tutti i vantaggi della limitazione attenuando quindi
fortemente gli effetti dannosi prodotti dalle correnti di cortocircuito su un impianto,
ovvero:
b gli effetti termici
b gli effetti elettrodinamici,
b gli effetti elettromagnetici.
L’installazione di un solo interruttore limitatore permette di ottenere risparmi
sostanziali sui componenti elettrici e sui tempi di progettazione:
b semplificazione della scelta degli apparecchi con le tabelle di filiazione,
b risparmio sugli interruttori a valle. La limitazione permette di utilizzare interruttori
con prestazioni standard.
18
Schneider Electric
In breve
2.3. La selettività
2.3.1. Generalità
2.3.1.1. Principio
La selettività consiste nell’assicurare il coordinamento tra le caratteristiche di
funzionamento di interruttori installati in serie in modo che, in caso di guasto a valle,
intervenga solo l’ interruttore installato immediatamente a monte del guasto. Si avrà
un valore di corrente Is (detto limite di selettività) tale che:
b I di guasto > Is: i due interruttori aprono,
b I di guasto < Is: solo D2 apre e interrompe il guasto.
E45215a
La selettività delle protezioni rappresenta
un punto chiave per la continuità di servizio.
La selettività può essere:
b parziale,
b totale,
a seconda delle caratteristiche di
associazione delle protezioni.
Le tecniche che permettono di realizzare
la selettività si possono identificare come
segue:
b selettività amperometrica,
b selettività cronometrica,
b selettività logica.
La selettività può essere ottimizzata con
l’installazione a valle di interruttori limitatori.
D1
D2
I di guasto
0
Ir D2
Is
apre
solo D2
I di guasto
D1 e D2
aprono
Qualità della selettività
Il valore Is deve essere confrontato con il valore della lcc(D2) presunta nel punto di
installazione D2.
b selettività totale: Is > Icc(D2); la selettività si dice totale se, per tutte le correnti di
guasto, apre soltanto l’interruttore D2 installato subito a monte del guasto.
b selettività parziale: Is < Icc(D2); la selettività si dice parziale, se la condizione
sopra riportata viene verificata solo fino ad un certo valore di corrente Is (detto limite
di selettività). Per correnti superiori a Is gli interruttori D1 e D2 aprono simultaneamente.
Dati costruttore
I costruttori forniscono la qualità della selettività in modo intrinseco:
b selettività totale, se Is è uguale a IcuD1 (l’associazione non potrà mai avere a che
fare con una corrente di guasto superiore a questo valore),
b selettività parziale, limitata a Is. Il valore Is può essere superiore al valore della
Icc(D2). Vista dall’utilizzatore la selettività è quindi totale.
Glossario
b Icc(D1): Corrente di cortocircuito nel punto di installazione di D1,
b IcuD1: Potere di interruzione estremo di D1.
Schneider Electric
19
Criteri
di coordinamento
2.3.2. Tecniche di selettività
Selettività amperometrica
La selettività amperometrica è legata direttamente alla differenziazione delle soglie
di intervento di due interruttori in serie.
E45213b
b i trasformatori possono, per tensioni superiori alla loro tensione nominale,
assorbire correnti con componenti armoniche.
In questo caso la causa è la saturazione dovuta all’effetto d’isteresi.
t
D2
D1
D1
D2
I
Ir2
Ir1
Isd 2
Isd 1
Il limite di selettività Is è:
- Is = Isd2 se le soglie Isd1 e Isd2 sono troppo vicine o sovrapposte,
- Is = Isd1 se le soglie Isd1 e Isd2 sono sufficientemente distanziati.
In generale la selettività amperometrica si ottiene quando:
- Ir1 / Ir2 < 2,
- Isd1 / Isd2 > 2.
Il limite di selettività è:
- Is = Isd1.
Livello di selettività
La selettività è totale se Is > Icc(D2), o Isd1 > Icc(D2).
Questo implica in genere:
v un basso livello Icc(D2),
v una differenza importante tra i calibri degli interruttori D1 e D2.
La selettività amperometrica si applica prevalentemente a livello
di distribuzione terminale.
DB102105
Selettività cronometrica
La selettività cronometrica è un ampliamento della selettività amperometrica.
Si ottiene differenziando i tempi di intervento dei dispositivi di protezione. Questa tecnica
consiste nell’applicare una temporizzazione ∆t all’intervento corto ritardo (CR) di D1.
t
D2
D1
D1
D2
Dt
Id
Ir2
Ir1
Isd 2 Isd 1
Ii 1
Le soglie di D1 e di D2 rispettano le regole di applicazione della selettività
amperometrica.
Il limite di selettività Is dell’associazione è uguale alla soglia istantanea Ii1 di D1.
20
Schneider Electric
Livello di selettività
Sono possibili due casi di utilizzo:
b sulle partenze terminali e/o intermedie
È possibile utilizzare interruttori in categoria A con un intervento temporizzato
dell’interruttore a monte. Questo permette di prolungare la selettività
amperometrica fino alla soglia istantanea Ii1 dell’interruttore a monte: Is = Ii1.
Se Icc(D2) non è troppo elevata (caso di una partenza terminale) si ottiene la
selettività totale.
b sugli arrivi e sulle partenze del quadro generale BT
A questo livello la continuità di servizio è prioritaria: le caratteristiche del circuito
permettono l’utilizzo di interruttori in categoria B adatti ad un intervento
temporizzato. Questo tipo di interruttori ha una tenuta termica elevata.
(Corrente nominale ammissibile di breve durata = 50 % Icu per ∆t = 1s): Is = Icw.
Anche per valori di Icc(D2) elevati, la selettività cronometrica assicura
generalmente una selettività totale: Icw1 > Icc(D2).
Nota: L’utilizzo di interruttori in categoria B implica sollecitazioni termiche ed elettrodinamiche
importanti per i componenti dell’impianto elettrico.
Questi interruttori hanno infatti una soglia istantanea Ii elevata regolabile o disattivabile per
garantire se necessario la protezione delle sbarre.
E45216
Miglioramento della selettività amperometrica e cronometrica
b interruttori limitatori.
L’utilizzo di un interruttore limitatore permette di non tener conto del limite di selettività.
non limitatore
Ic
limitatore
di cortocircuito
Id
ILd
Id
Icc (D2)
Come mostrato dalla figura sopra riportata, D1 rileverà una corrente di guasto Id:
b uguale a Id in caso di interruttore non limitatore,
b uguale a ILd Id in caso di interruttore limitatore.
Il limite di selettività amperometrica e cronometrica Is dell’associazione D1 + D2
viene quindi portato ad un valore tanto maggiore quanto più l’interruttore limitatore a
valle è rapido ad intervenire.
Livello di selettività
L’utilizzo di un interruttore limitatore è molto efficace per ottenere una selettività
totale quando le regolazioni delle soglie (selettività amperometrica) e/o la soglia di
intervento istantaneo (selettività cronometrica) dell’interruttore a monte D1 sono
troppo basse rispetto alla corrente di guasto Id in D2 - Icc(D2).
Schneider Electric
21
Criteri
di coordinamento
DB116879
Selettività logica o "Zone Selective Interlocking (ZSI)"
filo pilota
D1
ordine
di attesa
D2
D3
ordine
di attesa
Selettività logica.
Questo tecnica di selettività può essere applicata solo con sganciatori elettronici
installati sugli interruttori Compact e Masterpact: la Selettività logica gestisce solo le
funzioni Corto ritardo o Protezione Terra degli aparecchi pilotati.
In particolare è esclusa la funzione Protezione Istantanea.
Regolazioni degli interruttori pilotati
b temporizzazione: è necessario rispettare ed applicare gli eventuali gradini di
temporizzazione della selettività cronometrica (∆tD1 u ∆tD2 u ∆tD3),
b soglie: è necessario rispettare la differenziazione naturale dei calibri delle
protezioni (IcrD1 u IcrD2 u IcrD3).
Principi
b Lo scambio di informazioni richiede un tempo massimo di 100 ms quindi tutti gli
sganciatori interessati dalla selettività logica devono essere temporizzati sul
secondo gradino di temporizzazione (t maggiore di 100 ms);
b tutti gli interruttori che vedono transitare una corrente superiore alla soglia di
funzionamento inviano un segnale di attesa all’interruttore installato a monte;
b l’interruttore installato immediatamente a monte del cortocircuito, non ricevendo
nessun ordine di attesa, apre istantaneamente, mentre il successivo interruttore a
monte rimane chiuso consentendo così di realizzare un intervento selettivo.
Così facendo il tempo di eliminazione del guasto è limitato al minimo indispensabile
a tutti i livelli di selettività possono essere maggiori del numero di gradini di
temporizzazione e l’affidabilità globale dell’impianto è migliorata.
Funzionamento
Un filo pilota collega in cascata i dispositivi di protezione di un’installazione (cf. figura
selettività logica). Quando si verifica un guasto ogni interruttore installato a monte
del guasto invia un segnale (uscita livello alto) provocando il passaggio in
temporizzazione dell’interruttore a monte (ingresso a livello alto).
L’interruttore installato immediatamente a monte del cortocircuito, non ricevendo
nessun ordine di attesa, apre istantaneamente,.
Livello di selettività
Consigliata e molto utilizzata negli USA, questa tecnica permette di:
v realizzare facilmente e in standard la selettività su 3 o più livelli,
v eliminare gli effetti sul circuito legati all’intervento temporizzato della protezione
in caso di guasto che interessi direttamente le sbarre a monte. Tutte le protezioni
intervengono quasi istantaneamente,
v realizzare facilmente la selettività verso il circuito a valle con interruttori non comandati.
22
Schneider Electric
2.4. Le regole di selettività
2.4.1. Regole generali di selettività
Protezione contro i sovraccarichi
Per un valore qualunque di sovracorrente la selettività è garantita in sovraccarico se
il tempo di non intervento dell’interruttore a monte D1 è superiore al tempo massimo
di interruzione dell’interruttore D2.
La condizione è realizzata se il rapporto delle regolazioni Lungo Ritardo (LR) e
Corto ritardo (CR) è superiore a 2.
Protezione contro i cortocircuiti
b selettività cronometrica
L’intervento dell’interruttore a monte D1 è temporizzato con una temporizzazione ∆t.
v Occorre rispettare le condizioni necessarie per la selettività amperometrica.
v La temporizzazione ∆t dell’interruttore a monte D1 deve essere sufficiente a
consentire l’eliminazione del guasto da parte dell’interruttore a valle.
La selettività cronometrica permette di aumentare il limite di selettività Is fino alla
soglia di intervento istantaneo dell’interruttore a monte D1.
La selettività è sempre totale se l’interruttore D1:
- è in categoria B,
- ha un valore di Icw uguale al suo potere d’interruzione in cortocircuito Icu.
La selettività è totale negli altri casi se la soglia di intervento istantaneo
dell’interruttore a monte D1è superiore all’Icc presunta in D2.
b selettività logica
La selettività è sempre totale.
E45223
b Caso generale
v Le curve tempo / corrente forniscono “chiaramente” un valore di Icc (limitata o
presunta) inferiore all’intervento Corto ritardo dell’interruttore a monte;
la selettività è quindi totale.
t
Ir2
selettività
amperometrica
Isd1
Is
In caso contrario solo delle
prove possono indicare i
limiti di selettività del
coordinamento in
particolare quando gli
interruttori sono limitatori.
Il limite di selettività Is può
essere determinato
confrontando l’andamento
delle curve:
v in energia di intervento
per l’interruttore a valle,
v in energia di non
intervento per l’interruttore
a monte.
L’eventuale punto
d’intersezione delle curve
indica il limite di selettività
Is.
I
selettività
cronometrica
I t
Ir2
Schneider Electric
Isd1
Is
I
I costruttori indicano nelle
tabelle di selettività
le prestazioni provate del
coordinamento.
23
Criteri
di coordinamento
2.5. La selettività delle protezioni
differenziali
In base al sistema di collegamento a terra (detto anche sistema di neutro) la
selettività utilizza solo il coordinamento delle protezioni contro le sovracorrenti.
Quando il guasto d’isolamento viene gestito in modo specifico da protezioni differenziali
(ad esempio, in sistema TT), è necessario garantire anche la selettività dei dispositivi
differenziali tra loro.
La selettività delle protezioni differenziali deve permettere che, in caso di guasto
d’isolamento, venga isolata solo la partenza interessata dal difetto.
L’obiettivo è ottimizzare la disponibilità dell’energia.
Esistono due tipi di selettività differenziale.
2.5.1. Selettività verticale
DB102111
Tenuto conto delle esigenze e delle norme di funzionamento la selettività deve
rispondere contemporaneamente alle condizioni amperometrica e cronometrica.
Da
DDR
Db
DDR
Selettività verticale.
Condizione amperometrica
Il dispositivo differenziale deve intervenire tra I∆n e I∆n/2, ove I∆n rappresenta il
valore della corrente di funzionamento dichiarato. Occorre quindi avere un rapporto
minimo pari a 2 tra le soglie di intervento dei dispositivi a monte e a valle.
I valori normalizzati per uso domestico indicano un rapporto pari a 3.
Condizione cronometrica
Il tempo minimo di non intervento del dispositivo a monte deve essere superiore
al tempo massimo di intervento del dispositivo a valle per tutti i valori di corrente.
Nota: Il tempo di intervento dei dispositivi differenziali deve essere sempre inferiore o uguale al
tempo indicato nelle norme d’impianto per assicurare la protezione delle persone contro i contatti
indiretti.
24
Schneider Electric
E45046
Nel campo degli interruttori differenziali per uso domestico, le norme CEI EN 61008-1
(interruttori differenziali) e CEI EN 61009-1 (interruttori automatici differenziali)
definiscono dei tempi di funzionamento.
I valori della tabella corrispondono alle curve G e S.
La curva G (Generale) corrisponde ai dispositivi di protezione a corrente differenziale
di tipo generale non temporizzati e la curva S (Selettiva) ai dispositivi differenziali
temporizzati selettivi.
t
ms
500
200
S max.
100
50
G
20
500
10
1 2
5
10
A
Id / IDn.
Curve dei tempi di funzionanemto G e S.
Valori normalizzati dei tempi di funzionanemto
Tipo
selettivo
In
A
I∆n
A
Valori normalizzati dei tempi di funzionanemto
e di non funzionamento (in secondi) a:
I∆n
2I∆n
5I∆n
500 A
> 25
> 0,030
0,5
0,2
0,15
0,15
0,13
0,06
0,05
0,04
tempo
di funzionamento
max
tempo
di
non funzionamento
min
2.5.2. Selettività orizzontale
DB102112
Definita anche selezione dei circuiti, permette il risparmio di un interruttore
differenziale a monte dell’impianto quando gli interruttori sono installati nello stesso
quadro. In caso di perdita di isolamento solo la partenza interessata al guasto viene
messa fuori servizio in quanto gli altri dispositivi differenziali non rilevano alcuna
corrente verso terra.
DDR
DDR
Selettività orizzontale.
Schneider Electric
25
In breve
Criteri
di coordinamento
La selettività e la filiazione possono
essere garantite solo dal costruttore
che registrerà i risultati dei test effettuati
in apposite tabelle.
2.6. Coordinamento delle protezioni
e norme d’installazione
La norma impianti CEI 64-8 che riguarda gli impianti elettrici degli edifici,
raccomanda un buon coordinamento tra i dispositivi di protezione. Riconosce i
principi della filiazione e della selettività degli interruttori basandosi sulla norma
prodotto CEI EN 60947-2.
Norme prodotto CEI EN 60947-2
Nell’allegato A, la norma CEI EN 60947-2 riconosce e definisce il coordinamento tra
gli interruttori automatici.
In particolare definisce le prove da effettuare.
b La selettività
Viene normalmente studiata sul piano teorico. Nei punti critici in cui le curve di
intervento si sovrappongono deve essere verificata con appositi test. È garantita dal
costruttore che registrerà il valore di Is (limite di selettività) nelle apposite tabelle.
b La filiazione o protezione di sostegno
La norma indica le misure da effettuare per verificare il coordinamento.
v Verifica mediante confronto delle caratteristiche
Nei casi pratici questo tipo di verifica è sufficiente.
È necessario dimostrare chiaramente che l’IcuD2 dell’associazione è compatible
con l’energia massima ammessa da D2 (I2t ).
v Verifica con prove
La filiazione è normalmente verificata con prove per i punti critici.
Le prove vengono realizzate con un interruttore a monte D1 regolato al massimo
di I max e un interruttore a valle D2 regolato alla soglia minima. I risultati dei test
(poteri di interruzione rinforzati dalla filiazione) sono riportati in una tabella e garantiti
dal costruttore.
Norme d’impianto
Le norma CEI 64-8 definisce l’applicazione di questi principi a seconda dello schema
di collegamento a terra considerato.
Selettività
La selettività è definita e stabilita qualunque sia il sistema di neutro utilizzato e
con qualsiasi tipo di guasto (sovraccarico, cortocircuito, guasto d’isolamento).
Tuttavia, in caso di guasto d’isolamento in sistema IT, il vantaggio della continuità di
servizio è garantito dallo schema di collegamento stesso che tollera il 1o difetto.
Tale vantaggio deve essere mantenuto con la ricerca e l’eliminazione rapida del guasto.
Filiazione
Al contrario le regole di filiazione sono date per un sistema tipo TN o TT.
Regole di base in sisema IT:
Le regole di filiazione non possono essere applicate nel sistema IT, a causa del
doppio guasto d’isolamento. Le regole da seguire sono le seguenti:
b l’interruttore deve avere un potere di interruzione superiore o uguale alla corrente
di cortocircuito trifase nel punto considerato,
b in caso di doppio guasto presunto è stabilito che la corrente di cortocircuito del
doppio guasto sarà al massimo:
v 15 % dell’Icc trifase per un Icc trifase ≤10 000 A,
v 25 % dell’Icc trifase per un Icc trifase > 10 000 A.
26
Schneider Electric
E51174
L1
L2
L3
N
PE
E51122
Sistema TT.
L1
L2
L3
N
PE
E51175
Sistema TN.
L1
L2
L3
N
PE
Sistema IT.
Nota: La norma CEI 60364 definisce 3 tipi di schemi di collegamento a terra (detti anche sistemi
di neutro) e più precisamente:
TT: Neutro del trasformatore BT collegato direttamente a terra.
Le masse degli apparecchi sono collegate a terra.
b TN: Neutro del trasformatore BT e masse degli apparecchi collegati ad una terra comune.
b IT: Neutro del trasformatore BT isolato da terra.
Le masse degli apparecchi sono collegate a terra.
Questi tre sistemi di distribuzione (e le tecniche di interruzione automatica ad essi associate)
hanno lo scopo di assicurare la protezione delle persone contro i contatti indiretti.
Schneider Electric
27
La scelta di Schneider Electric
Schneider Electric offre a catalogo gamme di interruttori automatici rispondenti a
tutte le diverse esigenze della distribuzione elettrica BT, da 0,5 a 6300 A, ovvero:
b le gamme di interruttori di potenza Masterpact NT e NW da 800 a 6300 A,
b le gamme di interruttori scatolati Compact:
v Compact NSX da 100 a 630 A
v Compact NS da 630 a 3200 A
b le gamme di interruttori modulari Multi 9 da 0,5 a 125 A,
b le gamme di interruttori protezione motore Integral/GV2/GV7.
Questi prodotti sono conformi alle norme prodotto CEI EN 60947-2.
Le possibili associazioni sono state provate secondo la norma CEI EN 60947-2
e sono garantite da Schneider Electric.
Sono a disposizione del Cliente esaustive tabelle di coordinamento, filiazione
e selettività.
28
Schneider Electric
3.1. Gli interruttori aperti
Le tecnologie delle gamme Masterpact di Schneider Electric permettono di
rispondere alle esigenze di selettività in testa all’impianto oltre che alle specifiche
esigenze di limitazione legate ad alcuni tipi di applicazioni.
3.1.1. Tecnologia dei poli
3.1.1.1. La tecnologia del polo “selettivo”
E56816
Una forte selettività richiede che venga rinforzata la tenuta elettrodinamica
dell’apparecchio. Utilizzando l’effetto di compensazione elettromagnetica a corrente
propria.
i
Fr
dfm
La pressione di contatto
è proporzionale a I2 .
1/3
A
Fm
i
2/3
i
Compensazione elettromagnetica.
Questa tecnologia è utilizzata in tutti gli interruttori Masterpact NT e NW tranne per la
caratteristica L1 dell’interruttore Masterpact NT che utilizza una tecnologia a polo
“limitatore”.
La tecnologia del polo “limitatore”
Una forte capacità di limitazione è resa possibile da:
b un polo fisso con anello di corrente con magnete a forma di U,
b un asse del polo mobile posizionato alla sua estremità.
3.1.2. Le novità tecniche dei nuovi interruttori
Masterpact per ottimizzare le prestazioni
3.1.2.1. Masterpact NT e NW N1 e H1
Questi interruttori sono adatti alle più comuni applicazioni nel settore industriale
o del grande terziario (Icc < 65 kA). Sono in grado di realizzare una selettività totale
con gli interruttori Compact NS installati a valle.
Il loro potere di interruzione è uguale alla tenuta termica
Ics = Icw
E56817
Questo permette all’apparecchio di sopportare la corrente di cortocircuito massima
per tutta la durata della temporizzazione corto ritardo.
42 kA
65 kA
I
selettività cronometrica totale
NW H1
NT H1
Icu = Ics = tenuta elettrodinamica Icw
3.1.2.2. Masterpact NW H2
Quando il livello di cortocircuito nel punto d’installazione dell’interruttore è superiore
alla sua tenuta termica, il potere di interruzione dell’interruttore dovrà essere
superiore alla sua tenuta termica Ics > Icw.
Per evitare danni all’apparecchio occorre una protezione interna che assicuri un
intervento istantaneo del dispositivo di protezione ad una soglia regolata
immediatamente al di sotto della tenuta elettrodinamica.
Schneider Electric
29
E56818
La scelta di Schneider Electric
Icc
TED
t
Campo di precisione
della soglia di
intervento
istantaneo
(±10 %)
E56819
Campo di precisione della soglia di intervento istantaneo (±10 %)
85 kA
100 kA
I
Ics = Icu
selettività cronometrica max
NW H2
Icw = tenuta termica = soglia DIN di autoprotezione
Selettività cronometrica limitata.
L’utilizzo di trasformatori di corrente in aria che consentono una misura più precisa
(assenza di saturazione), permette di avvicinarsi alla soglia della tenuta termica (Icw).
Questo migliora sensibilmente il livello di selettività permettendo quindi di eliminare
la protezione istantanea.
Questo garantisce una selettività totale con gli interruttori Compact NS installati a
valle, particolarmente utile nelle installazioni in grandi stabilimenti industriali
(Icc < 100 kA).
30
Schneider Electric
3.1.2.3. Masterpact NW H3
Con la versione NW H3 (In da 2000 A a 4000 A) si ha la possibilità di avere un
interruttore con elevato potere d’interruzione (Icu = Ics = 150 kA), mantenendo un
alto valore di corrente di breve durata ammissibile (Icw = 65 kA), per esigenze di
selettività cronometrica. Anche in questo caso, così come per la versione H2, per le
correnti di cortocircuito superiori a Icw si ha l’intervento di una soglia di
autoprotezione istantanea in corrispondenza della tenuta elettrodinamica
dell’interruttore, pari a 150 kA in valore di picco.
Per ottenere un potere d’interruzione così elevato si è resa necessaria la
realizzazione di un meccanismo di sgancio che bypassasse quello dell’unità di
controllo per le correnti superiori alla tenuta termica Icw; per queste correnti infatti
l’unità di controllo non garantisce tempi così rapidi da evitare il danneggiamento
dell’interruttore.
Il nuovo meccanismo di sgancio brevettato da Schneider, sfrutta l’azione della forza
elettromagnetica creata dalla corrente di guasto per allontanare il contatto mobile del
polo interessato dalla corrente di guasto dal contatto fisso. Il movimento del polo
grazie ad una catena cinematica viene trasmesso ad una leva, la quale libera con la
sua azione l’albero su cui sono montati i poli dell’interruttore.
E56820
Leva che libera l’albero dei poli
Sensore meccanico
Catena cinematica
L’intervento meccanico avviene in parallelo alla misura elettronica che confermerà
l’apertura dell’interruttore, indicando il guasto sul fronte dell’apparecchio.
Questo sistema permette:
b di conservare una forte tenuta termica: Icw = 65 kA 1s,
b di avere, per le correnti di cortocircuito superiori a Icw, una soglia di autoprotezione
istantanea in corrispondenza della tenuta elettrodinamica dell’interruttore, pari a
150 kA in valore di picco.
Questa caratteristica si addice perfettamente alle installazioni con più alimentazioni
con una forte corrente di cortocircuito (> 100 kA) sulle sbarre principali ed una
necessità primaria di continuità di servizio.
La selettività con gli interruttori Compact NS a valle è totale già nella versione base.
3.1.2.4. Masterpact NW e NT L1
Con la versione L1, gli interruttori NT ed NW sono limitatori e hanno elevato potere
d’interruzione (Icu = 150 kA a Vn = 400 V).
Grazie alla loro capacità di limitazione consentono ad esempio di abbattere una
corrente di cortocircuito presunta pari a 150 kA in valore efficace ad un valore di
cresta di 75 kA e 170 kA rispettivamente per Masterpact NT ed NW.
L’interruttore NW L1 (In da 800 a 2000 A) conserva una buona tenuta termica
(Icw = 30 kA).
Utilizza le tecnologie precedentemente descritte:
b polo selettivo per garantire una tenuta termica di 30 kA/400 V,
b sistema di interruzione ultra rapido in caso di corrente di cortocircuito molto
importante.
Schneider Electric
31
La scelta di Schneider Electric
E56821
Per ottenere una limitazione importante della corrente di cortocircuito anche per
questa versione è stato utilizzato il meccanismo brevettato di sgancio rapido della
versione H3.
La capacità di limitazione dipende dalla tensione d’arco creata tra il contatto fisso e il
contatto mobile al momento dell’apertura che deve avvenire in modo rapido.
Corrente di I
cc presunta
Corrente
limitata
t
Tempo iniziale di interruzione
U
UM
EM
e
Ua
t
ts
Tempo d’intervento
La particolare conformazione dei contatti dell’interruttore permette di aumentare la
forza di repulsione sul contatto mobile, favorendo la spinta dell’arco nella camera
d’interruzione.
b Utilizzo di un anello di corrente in U per aumentare la forza di repulsione.
E56822
b Utilizzo di un magnete a forma di U magnetica intorno al contatto fisso per favorire
la spinta dell’arco nella camera d’interruzione, velocemente e il più in alto possibile.
Magnete
a forma di U
32
Schneider Electric
DB116880
Camera d’interruzione
Ua
Magnete a
forma di U
Anello di
corrente in U
In presenza di una forte corrente di cortocircuito i poli si aprono leggermente, il
magnete a forma di U spinge l’arco nella camera d’interruzione. Il sistema di sgancio
provoca quindi l’apertura molto rapida dell’interruttore.
Questa tecnica risponde alle esigenze di limitazione delle correnti di guasto
garantendo al contempo un livello di selettività di 37 kA, senza eguali per questo tipo
di interruttore.
L’interruttore Masterpact NT L1 utilizza un polo limitatore che garantisce
un’apertura rapida in presenza di forti correnti di cortocircuito.
La capacità di limitazione è molto importante per questo tipo di interruttore.
NT L1 Icc presunta = 390 k e Icc limitata = 75 kÂ.
Per garantire tempi rapidi d’intervento ed ottenere una forte limitazione della corrente
di cortocircuito su apparecchi poco limitatori si utilizza un’unità di controllo che, in
presenza di un cortocircuito, consente di avere un intervento basato non sul valore
istantaneo della corrente, ma sulla pendenza del primo fronte di salita della forma
d’onda della corrente stessa; infatti la pendenza del fronte d’onda della corrente di
cortocircuito raggiunge i massimi valori negli istanti iniziali del guasto, quando la
corrente è in fase di rapida crescita, e quindi l’ordine di sgancio viene dato dall’unità
di controllo in tempi più rapidi.
Alla comparsa di una corrente di cortocircuito l’interruttore automatico a valle apre
non appena la corrente di guasto supera la sua soglia di sgancio eliminando il
guasto. Il Masterpact NT L1 a monte non interviene ma i suoi contatti si respingono
limitando le sollecitazione sul circuito.
Schneider Electric
33
La scelta di Schneider Electric
3.2. Gli interruttori scatolati
Gli interruttori scatolati Schneider Electric sono stati progettati in modo da assicurare
agli utilizzatori la massima disponibilità dell’energia.
Gli interruttori scatolati:
b rispondono in modo ottimale ai problemi di selettività,
b hanno un eccezionale potere di limitazione anche in presenza di correnti di
cortocircuito elevate e riducono in modo drastico gli effetti nocivi sulla distribuzione
intermedia.
E45014
DB116881
La gamma Compact NSX da 100 a 630 A è utilizzata principalmente:
b per la protezione della distribuzione intermedia,
b per proteggere linee che alimentano grossi carichi.
Questa gamma utilizza una tecnica innovativa: l’interruzione rotoattiva.
Contatto
fisso
Arco
elettrico
Camera
d’interruzione
Camera
d’interruzione
Corrente di
cortocircuito
Pistone
Contatto
mobile
Arco
elettrico
Camera
d’interruzione
Contatto
fisso
Interruzione rotoattiva (repulsione dei contatti)
Camera di interruzione
Interruzione rotoattiva (pressione dei gas)
Questa tecnica innovativa di limitazione delle forti correnti utilizza una nuova energia
di intervento, la pressione, consequenza dell’energia dell’arco.
Funziona nel modo seguente:
b Ogni polo dell’interruttore possiede una camera di interruzione indipendente.
Al sopraggiungere della corrente di guasto si ha una più rapida repulsione dei contatti
e l’arco elettrico viene frazionato in due parti rendendo più facile la sua estinzione.
b Uno speciale dispositivo a pistone e molla utilizza la pressione prodotta
dall’energia dell’arco per provocare, al di sopra di una soglia di circa 25 In, uno
sgancio riflesso, 3 ms circa dopo la repulsione dei contatti.
b Al di sotto di questa soglia la pressione è insufficiente a provocare l’intervento e
l’impedenza degli archi limita la corrente di cortocircuito.
Il dimensionamento degli elementi delle camere di interruzione è legato alla taglia
dell’interruttore. La limitazione sarà tanto maggiore quanto più ridotta è la taglia
dell’interruttore.
Questa tecnica innovativa assicura agli interruttori Compact NSX un potere di
limitazione eccezionale e maggiori possibilità di selettività.
La tecnica di interruzione rotoattiva limita sul nascere le correnti di cortocircuito
riducendo così le sollecitazioni sugli impianti.
3.2.1. Sganciatori
Gli interruttori Compact NSX integrano uno sganciatore magnetotermico o elettronico.
La regolazione delle soglie Lungo Ritardo (LR) permette di assicurare la selettività
amperometrica.
La protezione Corto ritardo (CR) è regolata in standard con una minitemporizzazione da 5 a 7 ms (a seconda della taglia dell’interruttore), che permette
una selettività cronometrica per cortocircuiti di valore medio al di sopra della soglia di
intervento Corto ritardo (punto 1.4. norma CEI EN 60947-2)
34
Schneider Electric
3.3. Gli interruttori modulari
E45221
Gli interruttori di tipo modulare Multi 9 offrono prestazioni e caratteristiche adatte a
rispondere alle esigenze della distribuzione terminale:
i
Fm
i
b corrente nominale da 0,5 a 125 A,
b potere di interruzione fino a 50 kA secondo
CEI EN 60947-2,
b curve di intervento B, C, D, K, Z e MA,
b sistema d’installazione semplice e sicuro su guida DIN,
b Blocco Vigi agganciabile direttamente ai dispositivi
di protezione.
Gli interruttori modulari Multi 9 funzionano secondo
i principi dell’azionatore magnetico, permettendo uno
sviluppo molto rapido dell’energia dell’arco.
i
Schneider Electric
35
In breve
La scelta di Schneider Electric
3.4. Le regole della selettività
da 1 a 6300 A
3.4.1. Regole generali di selettività
(in distribuzione)
Gli interruttori Masterpact N e H
assicurano una selettività totale con tutti
gli interruttori installati a valle se sono
soddisfatte le quattro seguenti condizioni:
b il rapporto tra le regolazioni lungo
ritardo dei due apparecchi è dell’ordine di
1,6 al massimo,
b il rapporto tra le regolazioni corto ritardo
è dell’ordine di 1,5,
b le regolazioni dei ritardi intenzionali
sono compatibili,
b la regolazione del valore istantaneo, se
presente, deve essere impostata su OFF.
3.4.1.1. Protezione contro i sovraccarichi
b interruttori a monte e a valle equipaggiati di sganciatore magnetotermico.
La selettività amperometrica degli interruttori Schneider Electric è realizzata se il
rapporto delle soglie di intervento:
v termico è superiore a 1,6,
v magnetico è superiore a 2.
b interruttore a monte equipaggiato di uno sganciatore elettronico e a valle di uno
sganciatore magnetotermico.
La selettività amperometrica degli interruttori Schneider Electric è realizzata se il
rapporto delle soglie di intervento:
v Lungo Ritardo (LR) e termico è superiore a 1,6 (1) o 2,5,
v Corto ritardo (CR) e magnetico è superiore a 1,5.
v interruttori a monte e a valle equipaggiati di uno sganciatore elettronico.
La selettività amperometrica degli interruttori Schneider Electric è realizzata se il
rapporto delle soglie di intervento:
v Lungo Ritardo (LR) è superiore a 1,2 (1) o 1,6,
v Corto ritardo (CR) è superiore a 1,5.
(1) Sganciatore a monte con soglia LR temporizzabile.
3.4.1.2. Protezione contro i cortocircuiti
b selettività cronometrica
La selettività cronometrica degli interruttori delle gamme Schneider Electric si ottiene
differenziando i tempi di intervento dei dispositivi di protezione; in particolare deve
esserci la differenza di un gradino di temporizzazione tra la protezione a monte e la
protezione a valle.
b selettività logica
La selettività è sempre totale.
3.4.2. Regole di selettività per Masterpact NT e NW
3.4.2.1. Masterpact NT e NW tipo H1 e N1
La selettività cronometrica è sempre totale con un interruttore Masterpact N1 o H1
installato a monte (Icw = Icu), qualunque sia l’interruttore installato a valle.
3.4.2.2. Masterpact NW tipo H2 e H3
DB102113
NW20 H2
E45225
La selettività cronometrica è assicurata fino alla soglia della tenuta termica ovvero:
b 85 kA per un interruttore Masterpact NW H2,
b 65 kA per un interruttore Masterpact NW H3.
A livello del quadro generale BT:
v senza dubbio la selettività non è totale (fig. 1) tra un arrivo D1 e una partenza D2.
D1
100 kA
Sbarre
D2
Sbarre
D1
Selettività limitata a 85 kA
Selettività totale
D2
36
Schneider Electric
3.4.3. Regole di selettività “naturale” tra Compact NSX
3.4.3.1. Selettività tra interruttori di distribuzione
I nuovi interruttori Compact NSX consentono di realizzare semplici regole di
selettività.
3.4.3.2. Protezione contro i sovraccarichi: selettività amperometrica
Come per il caso generico, la selettività amperometrica tra interruttori Compact NSX
è realizzata se il rapporto delle soglie di intervento:
b Lungo Ritardo (LR) è superiore da 1,2 a 2,5,
b Corto ritardo (CR) è superiore da 1,5 a 2,
a seconda dei tipi di sganciatori che equipaggiano gli interruttori.
3.4.3.3. Protezione contro le correnti di cortocircuito ridotte:
selettività cronometrica
L’intervento dell’interruttore a monte D1 è leggermente temporizzato fino allo
sgancio riflesso.
Dal momento che l’interruttore a valle è di calibro inferiore (A) il suo intervento sarà
molto più rapido e aprirà in un tempo inferiore alla temporizzazione dell’interruttore a monte.
Questa selettività, cronometrica, è applicabile fino alla soglia di sgancio riflesso
dell’interruttore a monte (circa 25 In).
La protezione tra interruttori Compact NSX è selettiva se il rapporto tra le taglie
(calibri) degli interruttori è superiore a 2.
3.4.3.4. Protezione contro le correnti di cortocircuito elevate:
selettività energetica
Le tecniche innovative dell’interruzione rotoattiva e dello sgancio riflesso degli
interruttori Compact NSX garantiscono un potere di limitazione eccezionale ed una
differenziazione naturale delle curve di intervento di D2 / non intervento di D1.
3.4.3.5. Principio
E56826
E56827
Quando i dispositivi di protezione D1 e D2 rilevano una corrente di cortocircuito
molto elevata, i contatti degli apparecchi si aprono contemporaneamente limitando
la corrente.
b L’energia dell’arco, importante a livello di D2, provoca il suo intervento.
b L’energia dell’arco, limitata a livello di D1, non è sufficiente a provocarne l’intervento.
L’interruttore a valle, di taglia inferiore, sarà più limitatore e sgancerà con una
limitazione in corrente tale che l’energia di guasto sarà ampiamente inferiore alla
soglia di intervento dell’interruttore a monte.
NSX100 NSX250
100 A
250 A
10000
1000
I2 t
D1
100
D2
10
D
D1
ND
t (s)
1
D
D2
.1
.01
.001
.5
1
10
100
300
x 100 A
Icu2 Icu1 I
Diagramma tempi/correnti.
Diagramma energia.
Curve di intervento di un interruttore Compact NSX100 e 250 e tipi di selettività.
Questa tecnica permette di rendere standard la selettività tra gli apparecchi.
La protezione tra Compact NSX è selettiva se il rapporto tra le taglie degli interruttori
è superiore a 2.
Questa selettività, prolungamento delle selettività amperometrica e cronometrica,
è detta “selettività energetica”.
Schneider Electric
37
E56824
La scelta di Schneider Electric
3.4.4 La selettività rinforzata mediante filiazione
con gli interruttori Compact NSX
ID/IN1
D1
Nelle applicazioni che utilizzano gli interruttori tradizionali, quando si realizza la
filiazione tra due apparecchi, si ha l’intervento dell’interruttore a monte D1 che aiuta
l’interruttore a valle D2 ad interrompere la corrente. Il limite di selettività avrà un
valore Is al massimo uguale al potere d’interruzione IcuD2 dell’interruttore a valle.
La tipologia costruttiva dei nuovi interruttori Compact NSX e l’innovativa tecnica di
interruzione rotoattiva con correnti di cortocircuito elevate, permette di aumentare il
limite di selettività.
b L’interruttore Compact NSX a valle (D2) rileva una corrente di cortocircuito molto
importante. Lo sgancio riflesso provoca un intervento molto rapido della protezione
(< 1 ms) con un’eccezionale limitazione della corrente di guasto.
b L’interruttore Compact NSX a monte (D1) rileva una corrente di guasto molto
ridotta. Questa corrente genera una repulsione dei contatti (curva RC).
La repulsione dei contatti provoca una tensione dell’arco che limita ancora
maggiormente la corrente di cortocircuito.
Tuttavia la pressione generata dall’arco non è sufficiente a provocare lo sgancio
riflesso.
In questo modo l’interruttore Compact NSX D1 aiuta l’interruttore Compact NSX D2
ad interrompere la corrente senza sganciare.
Il limite di selettività Is può superare il potere di interruzione IcuD2 dell’interruttore a
valle e raggiungere il potere di interruzione rinforzato mediante filiazione.
UA D1
ts
t's
t
PD1
Riflesso
t
ts
ID/IN2
D2
La selettività diventa quindi totale con un’ottimizzazione dei costi.
E56825
UA D2
I t
t
PD2
Riflesso
ts
t's
Icu2 Icu1
t
Selettività
amperometrica
Selettività
cronometrica
Selettività
energetica
Selettività rinforzata mediante filiazione.
Selettività rinforzata mediante filiazione (curve).
Vantaggi della selettività totale offerta in standard dagli interruttori Compact NSX
Il vantaggio immediato è quello di rendere naturale la selettività totale con gli
interruttori Compact NSX quando:
v la differenziazione delle temporizzazioni LR e CR è superiore o uguale a 1,6,
v la differenziazione delle taglie degli interruttori è superiore o uguale a 2,5.
La figura sopra illustrata mostra i tre tipi di selettività
38
Schneider Electric
3.4.5. Applicazioni particolari
3.4.5.1. Confronto con i fusibili
Questa regole può essere confrontata con quella utilizzata per le associazioni di
fusibili in cui il rapporto delle correnti nominali (calibro) deve essere superiore a 1,6.
Tuttavia rispetto alle associazioni con fusibili:
b si utilizzano interruttori di distribuzione,
b le tabelle di selettività rinforzata create con i risultati delle prove permettono
spesso di scendere a percentuali paragonabili,
b la possibilità di ottenere la selettività e la filiazione con degli interruttori installati
a valle (selettività rinforzata),
b interruttore protezione motore,
b gli interruttori di protezione motore sono dimensionati in modo da adattarsi perfettamente
al calibro del motore, mentre il fusibile deve essere sovradimensionato rispetto alla
corrente nominale del motore.
L’associazione può sfruttare tutte le possibilità di funzioni complementari integrate
agli interruttori. La percentuale di selettività è quindi equivalente.
I tal senso gli interruttori Compact NSX associano:
b la qualità dei fusibili rispetto a correnti di cortocircuito elevate,
b le qualità naturalmente superiori delle regole di selettività per la gestione delle
correnti di sovraccarico e di cortocircuito ridotte,
b i vantaggi legati alla ricchezza di funzioni e alle opzioni di comunicazione degli
interruttori.
3.4.5.2. Selettività tra un interruttore di distribuzione
e un interruttore di protezione motore
E45032
Le qualità degli interruttori Compact NSX permettono il loro impiego nelle applicazioni
di protezione motore.
D1
D2
M
M
M
Selettività degli interruttori di protezione motore.
3.4.6. Sintesi
La tabella sottostante riassume tutte le condizioni necessarie per ottenere una
selettività totale.
Interr. a monte
D1
TM
Micrologic
Applicazione
Interr. a valle D2
Rapporto
delle taglie
Rapporto minimo tra le regolazioni
a monte e a valle
Protezione termica
Protezione magnetica
Distribuzione
TM o Multi 9
Micrologic
u 2,5
u 2,5
u 1,6
u 1,6
u2
u 1,5
Partenza motore
MA + relè termico separato
Magnetotermico motore
TM o Multi 9
Micrologic
MA + relè termico separato
Magnetotermico motore
Micrologic
u3
u3
u 1,6
u 1,3
u3
u3
u 1,3
u2
u2
u 1,5
u 1,5
u 1,5
u 1,5
u 1,5
Distribuzione
Partenza motore
u 2,5
u 2,5
Schneider Electric
39
Regole per la selettività
e la filiazione
4.1. Tabelle di selettività
Le tabelle di selettività riportate nella sezione “Allegati tecnici” indicano le possibilità
di selettività degli interruttori Schneider Electric tra loro.
I risultati forniti sono frutto del confronto tra le caratteristiche degli interruttori o le
prove effettuate, a seconda che sia o meno realizzata la filiazione.
4.1.1.1. Condizioni d’impiego
Le tabelle indicano le condizioni di impiego, dal momento che gli interruttori possono
essere utilizzati per applicazioni di distribuzione o protezione motore.
4.1.1.2. Lettura delle tabella
Le caselle scure o contenenti la lettera “T” indicano una selettività totale tra gli
interruttori a monte e a valle, alle condizioni d’impiego indicate nella sezione “Allegati
tecnici” (Guida BT).
Le altre caselle indicano una selettività parziale (limite di selettività indicato), o
nessuna selettività (caselle senza indicazione valore).
4.1.1.3. Tabelle di selettività rinforzata mediante filiazione
con interruttori Compact NSX
Con gli interruttori Compact NSX la filiazione realizzata tra due apparecchi permette
di aumentare il limite di selettività.
Quest’ultimo può raggiungere il potere di interruzione rinforzato mediante filiazione e
la selettività diventa in tal caso totale.
In questo caso sono disponibili delle tabelle di selettività “rinforzata” con questo tipo
di interruttori (vedi Guida BT).
4.2. Tabelle di filiazione
Le tabelle riportate nella sezione “Allegati tecnici” indicano, per le applicazioni di
distribuzione 220/240 V e 400/415 V tra fasi e protezione motore, le possibilità di
filiazione conformi alla norma CEI EN 60947-2 tra i seguenti tipi di interruttori:
b Multi 9 con Multi 9,
b Compact NS, Compact NSX, Masterpact con Multi 9 e tra loro.
Nel caso specifico di interruttori utilizzati in monofase su rete TN, si utilizza la tabella
220/240 V.
Nota: Le tabelle di filiazione si riferiscono a sistemi TN o TT.
Non sono applicabili in caso di sistemi IT.
4.2.1.1. Caso di più trasformatori in parallelo
In questo caso occorre utilizzare tabelle specifiche che indicano i tipi di interruttori da
installare sulle partenze di alimentazione e principali in caso di 2 o 3 trasformatori in
parallelo.
Le tabelle sono redatte in base ai seguenti principi:
b potenza di cortocircuito della rete a monte di 500 MVA,
b i trasformatori collegati sono identici (20 kV/410 V) e con tensione di cortocircuito
normale,
b la corrente di cortocircuito sulle sbarre non tiene conto delle impedenze dei
collegamenti (caso più sfavorevole),
b presenza di tutte le condizioni di collegamento in parallelo dei trasformatori,
ovvero i trasformatori hanno:
v stesso valore di Ucc,
v stesso rapporto di trasformazione,
v un rapporto delle potenze y 2.
L’Icc è dato a titolo indicativo; potrà differire in funzione dei valori di Ucc in % dati dai
produttori dei trasformatori, quindi i poteri di interruzione rinforzati mediante
filiazione sono dati per valori superiori.
40
Schneider Electric
DB102109
4.3. Studio della selettività
MT / BT da 1 a 6300 A
1
Livello A
Solefuse 43 A
Quadro
generale BT
1600 A
NW16N1 Micrologic 5.0
cran 1
2
23 kA
70 kA
3
NS1000H
cran 0
1000 A
Quadro di distribuzione
potenza
industria / terziario
Livello B
Distribuzione
stabilimento 1
65 kA
4
NSX400N
400 A
NSX100N
Quadro di
distribuzione
100 A
Partenze
non
prioritarie
Partenze prioritarie
50 kA
5
100 A
NSX160F
100 A
NSX100F-MA
37 kW
Quadro di
distribuzione
Cassetta di
distribuzione
Livello C
29 kA
C60H-D
16 A
Illuminazione, riscaldamento…
Utilità edificio
Distribuzione
Schema semplificato di un’installazione tipo che riassume la maggior parte dei casi riscontrabili in pratica.
La figura mostra il coordinamento delle diverse protezioni in una rete di distribuzione
MT/BT.
Schneider Electric
41
E45029
Regole per la selettività
e la filiazione
10 000
5 000
2 000
1 000
NW16N1
Micrologic 5.0A
tsd = 0,1 s ON
Ii OFF
500
200
100
F1
20 kV
1000 kVA
400 V
D1
50
28
23 kA
F1 = Solefuse 43 A
10
5
(s)
2
1
.5
max cran 0,4
.2
.1
cran 0,1
min cran 0
.02
.01
.005
.002
0,3 kA
1,6 kA
8 kA
Icc = 23 kA
IBT
Selettività NW16N1/Fusibile.
4.3.1. A livello del quadro generale BT
4.3.1.1. Selettività con il circuito MT
I due dispositivi di protezione sono installati “in serie”. I vantaggi di continuità
di servizio legati alla selettività tra le protezioni non risultano quindi interessanti.
Tuttavia l’interesse della selettività MT/BT risiede soprattutto nel fatto che l’intervento
di rimessa in servizio è meno impegnativo lato BT (migliore accessibilità, regolazione).
Il confronto delle curve di intervento riferite al secondario del trasformatore MT/BT
mostra che la selettività tra l’interruttore Masterpact NW16 e un fusibile da 43 A è:
b totale: se l’interruttore Masterpact interviene senza ritardo intenzionale,
b quasi totale: se l’interruttore Masterpact NW interviene con un ritardo intenzionale
al gradino 0,1 (Micrologic 5.0 A: ritardo intenzionale regolabile dal gradino 0,1 ON a
0,4 ON) nella peggiore delle ipotesi il limite di selettività è di 20 kA (1).
(1) La messa in parallelo dei 3 trasformatori produce un’Icc comune sulle sbarre di 70 kA, mentre
ciascuno degli interruttori di alimentazione ha un Icc di 20 kA.
Nota: la selettività è totale con un interruttore MT a monte.
4.3.1.2. Selettività con il circuito BT a valle
In base alla regola di selettività indicata a pagina 36, l’interruttore Masterpact
NW16N1 al gradino 0,1 è totalmente selettivo con tutti gli interruttori installati a valle:
b se questi ultimi hanno un ritardo intenzionale regolato ad un gradino inferiore.
In tal caso non devono avere ritardo intenzionale (gradino 0),
b se il rapporto dei calibri è y a 1,2, vedere pagina 39.
In tal caso l’interruttore Masterpact NW16N1 è totalmente selettivo con l’interruttore
NS1000A installato a valle.
4.3.2. Filiazione
Non vi è filiazione tra gli interruttori NW16N1 e NS1000A.
42
Schneider Electric
Schneider Electric mette a disposizione dei Clienti il software i-project MT/BT di
aiuto alla scelta degli interruttori, che ottimizza la scelta, il coordinamento e le
regolazioni degli interruttori in funzione del tipo d’installazione.
4.3.3. A livello del quadro di distribuzione di potenza w
L’utilizzo della tecnica di "selettività rinforzata mediante limitazione" permette
b l’utilizzo di interruttori Compact NSX tipo N a valle con l’aumento del loro potere di
interruzione mediante filiazione tra l’interruttore NS1000H e gli interruttori NSX400 /
NSX100.
b la selettività totale, fino all’Icc presunta, con l’installazione a valle di interruttori
standard (tipo N) grazie alla selettività rinforzata fino al potere di interruzione
dell’interruttore a monte. A livello dell’installazione (fig. pagina 41), l’interruttore
NSX100N alimenta le partenze non prioritarie. Questo consentirebbe di tollerare una
selettività parziale con una soluzione ottimizzata della protezione. Al contrario
l’interruttore NSX400N alimenta dei carichi che richiedono un’elevata disponibilità di
energia elettrica. È richiesta la selettività totale per l’utilizzatore, ottenibile di base
con gli interruttori Compact NSX.
4.3.4. A livello del quadro di distribuzione x
A valle dell’interruttore NSX400N, il coordinamento con l’interruttore NSX160N è
possibile anche grazie alla selettività rinforzata mediante limitazione:
b con aumento del potere di interruzione dell’interruttore NSX160N (fino a 50 kA),
b con aumento della selettività (fino al potere di interruzione rinforzato
dell’interruttore NSX160N di 50 kA).
La selettività è totale.
Nota: A questo coordinamento si applica la regola di selettività tra interruttori Compact NSX
riportata a pagina 38.
.
4.3.4.1. Interruttore di protezione motore
Coordinamento verso la distribuzione a monte
La potenza del motore (37 kW) richiede al di sotto dei 400 V una protezione con un
interruttore NSX100F-MA. Le prestazioni del coordinamento sono identiche a quelle
stabilite per la protezione di distribuzione, ovvero:
b aumento del potere di interruzione dell’interruttore NSX100F-MA,
b aumento della selettività (fino al potere di interruzione rinforzato dell’interruttore
NSX100F-MA di 50 kA).
Nota: La protezione mediante fusibile si realizzerebbe in questo caso installando un fusibile aM
con caratteristiche analoghe ad un fusibile da 160 A. Il rapporto di selettività interruttore/
interruttore o fusibile/fusibile è in tal caso identico.
Coordinamento a livello della partenza motore
Le notevoli qualità di limitazione dell’interruttore NSX160N assicurano un
coordinamento tipo 2 con componenti di protezione standard: relè di protezione relè
termici e contattori.
Questo coordinamento è garantito da Schneider Electric.
Nota: La protezione mediante fusibile implica un sovradimensionamento dei componenti della
partenza motore per ottenere un coordinamento tipo 2.
4.3.5. A livello del quadro di distribuzione terminale y
Malgrato il livello d’Icc in questo punto dell’installazione, le prestazioni di
coordinamento tra gli interruttori Compact NSX e gli interruttori M9 permettono di
realizzare una selettività totale anche con l’utilizzo di un interruttore modulare
C60H–D o -MA.
La selettività totale di questa installazione è realizzata tra:
b la MT e BT,
b sui 5 livelli della distribuzione BT.
Schneider Electric
43
Note
44
Schneider Electric
L’organizzazione commerciale Schneider Electric
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LEES GTB 313 AI
In ragione dell’evoluzione delle Norme e dei materiali,
le caratteristiche riportate nei testi e nelle illustrazioni
del presente documento si potranno ritenere
impegnative solo dopo conferma da parte di
Schneider Electric.
1-0708