Guida al Sistema Bassa Tensione

Indice Generale
Guida al Sistema Bassa Tensione
1 Introduzione
2 Le norme
3 Caratteristiche della rete
4 Protezione dei circuiti
5 Caratteristiche degli apparecchi di protezione
e manovra
6 Protezione delle persone
7 Protezione degli apparecchi utilizzatori
8 Quadri prefabbricati
9 Il sistema di installazione modulare
1
Indice
1 - Introduzione
n Generalità
pag. 4
n Studio di una installazione
pag. 7
3
Introduzione
Generalità
Scopo della Guida BT
La guida non vuol essere né un libro né un catalogo tecnico, ma uno strumento
di lavoro destinato a soddisfare molteplici esigenze.
L’obiettivo è quello di aiutare il progettista e l’utilizzatore di reti elettriche a scegliere
le apparecchiature che meglio si adattano all’impianto.
La complessità degli impianti di distribuzione di energia elettrica spesso rende
difficile questa scelta per la diversità dei problemi da risolvere e la varietà di materiali
elettrici che il progettista deve scegliere.
La guida è il complemento indispensabile ai cataloghi dei prodotti di bassa tensione.
Questo documento intende fornire informazioni pratiche e presenta, sotto forma
di tabelle sempre illustrate da uno o più esempi, i problemi che si pongono
al momento della definizione delle apparecchiature da installare.
Talvolta i dati presenti nelle tabelle di questa guida sono necessariamente
approssimati.
In ogni caso i risultati sono sempre in favore della sicurezza e rispettano quanto
indicato dalla norma CEI 64-8 VI Edizione.
Qualora si desideri un calcolo più preciso si consiglia l’impiego del Software I-project
MT/BT.
Contenuti della presente edizione
Il successo avuto dalle precedenti edizioni della Guida BT presso i nostri Clienti
ci ha motivati a preparare ed a pubblicare questa nuova edizione.
In essa, abbiamo provveduto ad aggiornare i contenuti tecnici legati all’evoluzione
della gamma di prodotti (miglioramento di prestazioni, nuovi prodotti, ecc.).
Il tutto è stato organizzato in uno spirito di continuità rispetto alle precedenti edizioni,
per fornire ai nostri Clienti informazioni teoriche e pratiche per l’uso coordinato
dei prodotti del Sistema BT Schneider, oltre che regole generali di impiantistica
di bassa tensione applicabili in un più ampio contesto.
In questa opera di aggiornamento, abbiamo spesso tenuto in evidenza
i suggerimenti che ci sono stati rivolti dai nostri Clienti, a cui vanno dunque
i nostri ringraziamenti.
La nostra speranza è che questa edizione venga accolta con favore, contribuendo
così a rinsaldare i legami di collaborazione con tutti i nostri Clienti.
Il Software i-project MT/BT
I concetti espressi nella Guida BT sono alla base della realizzazione del Software
i-project MT/BT.
La conoscenza della guida consentirà una migliore comprensione delle procedure
di calcolo messe in atto dal software e quindi un migliore sfruttamento pratico
dello stesso software per la progettazione rapida degli impianti in modo sicuro
ed economico.
Il Software i-proiect MT/BT è un programma destinato a chi opera nel settore
dell’impiantistica elettrica ed è di supporto allo studio dell’impianto elettrico
di media e bassa tensione e alla realizzazione del documento di progetto.
4
Funzione dell’interruttore automatico
L’interruttore svolge un ruolo determinante nell’impianto elettrico.
Le sue funzioni fondamentali sono quelle di sezionamento e protezione
di una rete elettrica.
Una scelta appropriata dell’interruttore automatico garantisce una sicurezza globale
dei beni, delle persone e dei cicli produttivi.
Scelta dell’interruttore automatico
La scelta di un interruttore automatico deve essere fatta in funzione:
cc delle caratteristiche della rete sulla quale viene installato;
cc della continuità di servizio desiderata;
cc delle diverse regole di protezione da rispettare.
Caratteristiche della rete
Tensione
La tensione nominale dell’interruttore automatico deve essere maggiore
o uguale alla tensione tra le fasi della rete.
Frequenza
La frequenza nominale dell’interruttore automatico deve corrispondere
alla frequenza della rete.
Gli apparecchi funzionano indifferentemente alle frequenze di 50 o 60 Hz
(per impiego su reti a 400 Hz vedere a pag. 344, per impiego su reti a corrente
continua vedere a pag. 335).
Corrente di impiego/corrente nominale
La regolazione della protezione termica dello sganciatore dell’interruttore
automatico deve essere maggiore o uguale alla corrente d’impiego della linea sulla
quale è installato e deve essere minore o uguale alla corrente ammissibile (portata)
della conduttura.
Corrente di cortocircuito/potere di interruzione
Il potere di interruzione dell’interruttore automatico deve essere almeno uguale
alla massima corrente di cortocircuito che può verificarsi nel punto in cui esso
è installato.
A pag. 62 è proposto un metodo che permette di determinare la corrente
di cortocircuito in un punto qualsiasi dell’impianto.
Eccezione: il potere di interruzione dell’interruttore automatico può essere inferiore
alla corrente di cortocircuito,se a monte esiste un dispositivo:
cc che abbia il potere di interruzione corrispondente alla corrente di cortocircuito nel
punto della rete dove è installato;
cc che limiti l'energia specifica passante (I2t) e la corrente di cresta a valori inferiori
a quelli ammissibili dall’interruttore automatico a valle e dai conduttori
(vedere le curve di limitazione da pag. 246 e le tabelle di filiazione da pag. 260).
Numero di poli
Il sistema di distribuzione (TT, TN, IT) e la funzione richiesta (protezione, manovra,
sezionamento) determinano il numero dei poli degli apparecchi (vedere a pag. 22).
Continuità di servizio
In funzione delle esigenze di continuità di servizio di una rete (regolamenti
di sicurezza, vincoli di esercizio ecc.) il progettista può essere portato a scegliere
degli interruttori automatici che assicurino:
cc una selettività totale tra due apparecchi installati in serie;
cc una selettività parziale (vedere le tabelle di selettività a pag. 278).
5
Introduzione
Generalità
Regole di protezione
Protezione delle persone contro i contatti indiretti
Le misure di protezione contro i contatti indiretti tramite interruzione automatica
del circuito dipendono dal sistema di distribuzione impiegato (vedere a pag. 18).
Nel sistema TT (schema caratteristico a pag. 23) la protezione è assicurata
dai dispositivi differenziali a corrente residua DDR (vedere a pag. 350).
Nel sistema IT o TN (schemi caratteristici a pag. 24 e 26) la protezione è in generale
assicurata dai dispositivi di protezione contro i cortocircuiti.
La corrente di regolazione magnetica di questi apparecchi permette di determinare,
nel rispetto della protezione delle persone, la lunghezza massima dei cavi in
funzione della loro sezione (vedere a pag. 382).
Inoltre nel sistema IT l’impianto deve essere costantemente sorvegliato da un
controllore permanente d’isolamento CPI (vedere a pag. 28).
Protezione dei cavi
cc L'interruttore automatico, in caso di sovraccarico, deve intervenire in tempi
compatibili con la caratteristica di sovraccaricabilità del cavo.
Questa verifica si effettua confrontando la corrente nominale dello sganciatore
con la portata del cavo (vedere a pag. 48).
cc L'interruttore automatico, in caso di cortocircuito, non deve lasciar passare
un'energia specifica superiore a quella che può essere sopportata dal cavo.
Questa verifica si effettua confrontando la caratteristica I2t del dispositivo di
protezione con l’energia specifica ammissibile del cavo K2S2 (vedere a pag. 76).
cc In casi particolari in cui la protezione termica dell'interruttore automatico è
sovradimensionata, oppure l'interruttore non è munito di sganciatori termici,
è necessario assicurarsi che la corrente di cortocircuito all'estremità più lontana
della linea provochi l'apertura dell'interruttore automatico per mezzo
degli sganciatori magnetici.
Ne risulta una lunghezza massima protetta in funzione della sezione del cavo
(vedere a pag. 79).
Protezione dei condotti sbarre
cc L’interruttore automatico posto a monte del condotto sbarre deve proteggere
lo stesso dagli effetti della corrente di corto circuito che si possono identificare
nell’effetto dinamico, con il valore della corrente di cresta, e dall’effetto termico
che a sua volta può essere identificato con la corrente di breve durata.
Questi due valori, riportati nelle caratteristiche tecniche dei condotti identificano,
per questi, il limite massimo di sopportabilità che non dovrà essere mai superato.
Il coordinamento della protezione con il condotto sta in questo, cioè l’interruttore
dovrà evitare di lasciare passare una corrente di cresta o di breve durata superiore
a quella del condotto.
cc Per la protezione alle persone la soglia magnetica dell’interruttore dovrà avere
una taratura tale che sia inferiore alla corrente di corto circuito di fondo linea
(pag. 38)
Protezione dei diversi componenti elettrici
Alcune apparecchiature necessitano di protezioni con caratteristiche speciali.
è il caso dei motori (vedere a pag. 403) dei trasformatori BT/BT (vedere a pag. 418),
delle batterie di condensatori (vedere a pag. 422) e dei circuiti alimentati
dai generatori (vedere a pag. 416).
Realizzazione dei quadri elettrici
La recente evoluzione del concetto di sicurezza dei quadri elettrici ha posto
all’attenzione generale l’esigenza di realizzare quadri di bassa tensione
in conformità alle relative norme CEI.
A questo argomento è dedicato un capitolo (vedere a pag. 430) che fornisce i criteri
fondamentali per la corretta determinazione delle caratteristiche tecniche dei quadri,
sia nel campo delle applicazioni domestiche e similari che in quello industriale.
Avvertenze
La Guida BT e il Software i-project costituiscono un mezzo di ausilio per una
progettazione preliminare e veloce degli impianti elettrici di bassa tensione.
Tutti i rischi per ciò che concerne la progettazione sono assunti dall’utente.
L’utente dovrà inoltre controllare la rispondenza della guida e dei programmi
alle proprie esigenze, interpretando criticamente i risultati per verificare
la congruenza con le scelte progettuali utilizzate.
Schneider Electric si riserva di modificare il contenuto di questi documenti
in relazione all’evoluzione normativa e di prodotto.
6
Introduzione
Studio di una installazione
Ci proponiamo di studiare il seguente
impianto in un sistema di neutro TN.
Tra ogni trasformatore e l’interruttore
di arrivo corrispondente ci sono 5 m
di cavo unipolare e tra un interruttore
di arrivo e un interruttore di partenza
c’è 1 m di sbarre in rame.
Tutti i cavi sono in rame e la temperatura
ambiente è di 40°C.
Caratteristica dei cavi
lunghezza [m]
40
riferimento cavi
S1
Ib [A]
350
35
S2
110
80
S3
29
30
S4
230
50
65
10
S5
S6
S7
65
22
17
modalità di posa
cavo unipolare PVC su passerella
perforata con 4 circuiti vicini
cavo multipolare XLPE
su passerella con 4 circuiti vicini
cavo multipolare PVC
in canaletta con 2 circuiti vicini
cavo multipolare XLPE
su passerella con 2 circuiti vicini
cavo multipolare XLPE a parete
cavo multipolare XLPE in tubo
cavo multipolare PVC in tubo
2 x 800 kVA
20 kV/400 V
D0
D'0
PEN
PEN
A
D4
D1
S1
B
D7
S7
N
PE
S4
PEN
Ausiliari
PE
D
D2
S2
D5
D6
PEN
C
S6
S5
D3
S3
PE
P = 37 kW
N
PE
PE
Utilizzatori F.M.
U
U
P = 12 kW
Illuminazione:
30 lampade fluorescenti per fase (2 x 58W)
Determinazione della corrente nominale
degli interruttori
La tabella di pag. 400 permette di determinare la corrente nominale dell’interruttore
terminale D3 di protezione al circuito d’illuminazione in funzione della potenza,
del tipo e del numero di lampade.
Per le altre partenze si considera la corrente nominale dell’interruttore di taglia
immediatamente superiore alla corrente d’impiego calcolata.
riferimento
interruttori
D0 e D’0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
potenza
800 kVA
30 lampade/fase 2 x 58 W
corrente
d’impiego [A]
1155
350
110
29
230
65
22
17
corrente
nominale [A]
1250
400
125
32
250
80
25
20
Determinazione della sezione del cavo
Dalle tabelle a pag. 50 e seguenti si ricavano i coefficienti di correzione
in funzione delle modalità di posa e le rispettive sezioni minime dei cavi.
riferimento
cavi
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
In interruttori
[A]
400
125
32
250
80
25
20
coefficiente
Ktot
0,64
0,68
0,61
0,75
0,91
0,91
0,87
Iz
[A]
373
131
38
258
98
27
21
sezione
minima [mm2]
300
50
16
120
16
4
2,5
7
Introduzione
Studio di una installazione
Determinazione della caduta di tensione
Le tabelle da pag. 57 permettono di determinare la caduta di tensione
per i diversi cavi.
Il cos ϕ medio dell'installazione è 0,9. Occorre verificare in seguito,
che la somma delle cadute di tensione lungo la linea sia inferiore al 4%.
Calcolo della caduta di tensione dei diversi circuiti
cc Circuito di illuminazione
∆u = 0,65 + 0,78 + 1,33 = 2,76%
cc Circuito di forza motrice (65 A)
∆u = 0,63 + 1,86 = 2,49%
cc Circuito di forza motrice (22 A)
∆u = 0,63 + 3,15 = 3,78%
cc Circuito ausiliario
∆u = 0,60% = 0,6%
riferimento
cavi
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
I d’impiego
[A]
350
110
29
230
65
22
17
sezione
[mm2]
300
50
16
120
16
4
2,5
lunghezza
[m]
40
35
80
30
50
65
10
∆u%
0,65
0,78
1,33
0,63
1,86
3,15
0,60
Determinazione della corrente di cortocircuito
La tabella a pag. 66 permette di ottenere il valore della corrente di cortocircuito
sulle sbarre di parallelo in funzione della potenza e del numero di trasformatori.
Le tabelle a pag. 68 permettono di determinare la corrente di cortocircuito
nei differenti punti in cui sono installate le protezioni.
riferimento
A
B
C
D
sezione [mm2]
lunghezza [m]
300
50
120
40
35
30
Scelta del dispositivo di protezione
Icc [kA]
45
27
13
23
Per scegliere il dispositivo di protezione è sufficiente verificare che:
Pdi ≥ Icc.
Per la scelta dell'interruttore automatico si utilizzino le tabelle a pag. 127 e seguenti.
riferimento
D0 e D’0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
8
interruttore
NS1250N
NSX400N
NSX160F
C60H
NSX250N
NSX100B
C60L
NG125L
sganciatore
Micrologic 2.0
Micrologic
TM125D
C32
TM250D
TM80D
C25
C20
La selettività delle protezioni
Le tabelle di selettività da pag. 273 permettono di determinare i limiti di selettività
tra i diversi livelli di distribuzione. Per acquistare significato, i limiti di selettività
devono essere confrontati con i valori della corrente di cortocircuito calcolati
precedentemente.
I limiti di selettività tra gli interruttori D0-D1, D0-D4 e D0-D7 sono moltiplicati
per il numero di trasformatori in parallelo.
Esempio
La selettività tra un NS1250N e un NSX400N è totale.
2 x 800 kVA
20 kV / 400 V
D0
NS1250N
D0
NS1250N
Micrologic 2.0
Micrologic 2.0
45 kA
PEN
A
totale
D1
NSX400N
Micrologic
Totale
D4
NSX250N
TM250D
S1
B
Totale
Totale
PEN
27 kA
D7
NG125L
C20
S4
PEN
Totale
PE
S7
N
PE
Totale
23 kA
D
D2
NSX160F
TM125D
S2
C
10 kA
13 kA
PEN
Ausiliari
D5
NSX160B
TM80D
S6
S5
S3
D3
C60H
C32
PE
N
PE
D6
C60L
C25
PE
U
U
Utilizzatori
Applicazione della tecnica di filiazione
L’applicazione della tecnica di filiazione permette di installare interruttori con potere
di interruzione inferiore alla corrente di cortocircuito nel punto di installazione.
Le tabelle a pag. 260 permettono di effettuare il coordinamento tra due apparecchi.
Nel caso di trasformatori in parallelo si possono utilizzare le tabelle da pag. 72
per la scelta degli interruttori a valle delle sbarre di parallelo.
I limiti di selettività tra gli interruttori così scelti è in genere inferiore a quello ottenuto
con la soluzione standard.
2 x 800 kVA
20 kV / 400 V
D’0
NS1250N
D0
NS1250N
Micrologic
Micrologic
45 kA
PEN
A
D1
NSX400F
Micrologic
Totale
B
Totale
Totale
PEN
totale
D4
NSX250N
TM250D
S1
27 kA
PEN
D7
NG125L
C20
S4
Totale
PE
S7
23 kA
N
PE
Totale
D
D2
NSX160B
TM125D
C
S2
10 kA
PEN
13 kA
Ausiliari
D5
NSX100B
TM80D
S6
S5
S3
N
PE
D3
C60N
C32
D6
C60N
C25
PE
PE
U
Utilizzatori
U
9
Introduzione
Studio di una installazione
Verifica della protezione delle persone
Nel sistema di distribuzione TN si deve verificare la massima lunghezza del cavo
protetto dal rispettivo interruttore automatico.
Le tabelle da pag. 382 indicano, in funzione della regolazione della protezione
magnetica, la lunghezza del cavo per la quale è assicurata la protezione delle
persone con SF = SPE.
L’esempio della tabella sottostante è basato sullo schema ottenuto
con il miglioramento della selettività.
riferimento
cavi
S1
S2
S3
S4
S5
S6 (1)
S7
interruttori
NSX400N Micrologic
NSX160F TM125D
C60H C32
NSX250N TM250D
NSX100B TM80D
C60L C25
NG125L C20
sezione
[mm2]
300
50
16
120
16
4
2,5
lunghezza
[m]
40
35
80
30
50
65
10
lunghezza
massima [m]
153
141
170
122
69
55
41
(1) La protezione delle persone non è assicurata per il cavo S6 di sezione 4 mm2.
Le soluzioni possibili sono:
cc aumentare la sezione del cavo a 6 mm2; così facendo la lunghezza massima protetta è di 82 m;
cc utilizzare un interruttore C60L con sganciatore B25 che assicura una lunghezza massima
protetta di 109 m con il cavo da 4 mm2;
cc installare un dispositivo differenziale.
10