Protezione UPS

La protezione contro i contatti indiretti degli UPS
La protezione contro i contatti indiretti degli UPS é particolarmente complessa in quanto gli
apparecchi a valle possono essere alimentati in due modi:
-
direttamente dalla rete o tramite inverter;
-
ad isola e cioè dalla batteria indipendentemente dalla rete
Alimentazione dalla rete
Prendiamo in considerazione la protezione di un UPS e dei relativi circuiti derivati, alimentato da
un sistema TT. Come evidenziato nello schema di seguito, un guasto a terra a monte dell'UPS,
determina sempre l'intervento dell'interruttore differenziale.
Un guasto a monte del trasformatore provoca l'intervento dell'interruttore differenziale Q1
Lo stesso intervento lo si ha anche se il guasto a terra è a valle dell'UPS,sia con circuiti alimentati
direttamente dalla rete che dall'inverter, poiché,nel secondo caso, il conduttore di neutro della rete
di alimentazione non è interrotto dal commutatore statico ed è collegato ad un polo del secondario
del trasformatore come evidenziato negli schemi.
Circuiti privilegiati alimentati direttamente dalla rete:
Un guasto a valle del trasformatore determina ugualmente l'intervento dell'interruttore differenziale Q1
Circuiti privilegiati alimentati tramite UPS:
Un guasto a valle del trasformatore provoca l'intervento dell'interruttore differenziale Q1
Funzionamento ad isola
Quando, per diversi motivi (black-out o intervento dei dispositivi di protezione), il carico privilegiato
è alimentato direttamente dalla batteria, si ha il funzionamento ad isola. Essendo il trasformatore
dell'inverter, in genere, non di isolamento e lemasse degli utilizzatori privilegiati collegate a terra
per garantire l'interruzione automatica del circuito in caso di guasti con alimentazione dallarete;
non è praticamente possibile applicare, nel funzionamento ad isola, la protezione dai contatti
indiretti mediante separazione elettrica. Il funzionamento ad isola costituisce, di fatto, un piccolo
sistema IT che favorisce la continuità di servizio in quanto non è richiesta l'interruzioneautomatica
al primo guasto. Un secondo guasto a terra però non sarebbe in grado di provocare l'interruzione
automatica del circuito nei tempi prescritti dalla Norma CEI 64-8 (413.1.5.5), in quanto la Icc è di
poco superiore alla corrente nominale (1,25 - 2 In), a meno di non proteggere ogni circuito derivato
con un proprio dispositivo differenziale. L'inconveniente però non deve preoccupare in quanto il
cortocircuito, conseguente al doppio guasto a terra, provoca, come abbiamo già detto, il distacco
dell'inverter entro pochi secondi (o decimi di secondo), e latensione alla quale è soggetta una
persona in contatto simultaneo con entrambi gli apparecchi guasti è trascurabile in quanto è pari al
prodotto tra la resistenza dei conduttori di protezione (< 0,010.) per la corrente Icc. Trattandosi
quindi di un IT, è necessario ottemperare all'obbligo normativo della segnalazione del primo
guasto. Se il carico è alimentato direttamente dalla batteria, perche è intervenuto il dispositivo
differenziale a monte dell'inverter o per mancanza dell'alimentazione di rete a seguito di un black
out, la segnalazione del primo guasto è sempre possibile come è visibile dagli schemi precedenti
in quanto:
- se è intervenuto il dispositivo di protezione differenziale, il primo guasto è di fatto segnalato
dallo stesso differenziale.
- se è in atto un black-out (mancanza MT), il differenziale posto a monte dell'inverter è
sempre in grado di funzionare grazie al conduttore di neutro che chiude il circuito verso
terra.
Nel caso l'UPS non dispone di un dispositivo di segnalazione per mancanza di tensione in rete,
l'interruttore differenziale può essere dotato diun contatto di scattato relè con azionamento di
allarme ottico acustico.
Quando il funzionamento ad isola dell'
UPS è causato dalla mancanza di tensione di rete a seguito
dell'intervento dei dispositivi di protezione contro le sovracorrenti sulla bassa tensione, la
segnalazione al primo guasto diventa un problema. L'isola è veramente "isolata", in quanto
l'interruzi
one del neutro a monte del differenziale impedisce a questi il funzionamento e la
conseguente segnalazione. Occorre però, per il caso specifico, valutare con attenzione la
probabilità che si verifichi un primo guasto a terra, nel breve tempo previsto per il funzionamento di
un UPS ad isola (max un'ora), considerandoanche la limitata estensione dei circuiti alimentati
dall'UPS.È forse più utile isolare il circuito che ha procurato il guasto e ripristinare al più presto
l'alimentazione di rete.
Per ridurre le probabilità di intervento delle batterie per l'alimentazionedei circuiti privilegiati
(funzionamento ad isola), è preferibile alimentare il circuito del commutatore statico da un proprio
dispositivo contro le sovracorrenti e i contatti indiretti (linea di by-pass). In questo caso l'UPS può
continuare a prelevare energia dalla rete anche in presenza di un primo guasto a terra, come
visibile negli schemi rappresentati di seguito.
UPS protetto da due interruttori differenziali:
Un guasto a valle del trasformatore provoca l'intervento dell'interruttore differenziale Q2
UPS protetto da due interruttori differenziali:
Il carico è alimentato dalla linea principale tramite UPS. Il guasto a terra permane senza creare condizioni di pericolo (Icc UPS x Z PE < 50V)
Alcuni UPS sono privi del commutatore statico e di linea by-pass, un guasto a valle del
trasformatore non provoca l'intervento dell'interruttore differenziale a monte e non è quindi
possibile avere la segnalazione di primo guasto a terra. Si tratta in realtà di UPS che alimentano
circuiti limitati e di piccola potenza (1-2 kVA) per i quali vale quanto detto in precedenza in
relazione alla segnalazione di intervento al primo guasto e le probabilità di un secondo guasto a
terra. In conclusione si può dire che negli UPS in questione, la protezione contro i contatti indiretti
può essere assicurata dagli interruttori differenziali installati a monte dell'UPS stesso.Ciò è
applicabile anche ai sistemi TN purché l'UPS sia protetto con interruttori differenziali
. In caso
contrario è necessario verificare che l'intervento dei dispositivi di protezione avvenga nei tempi
specificati dalla Norma CEI 64-8 per un guasto a terra15 .
Differenziali e correnti pulsanti unidirezionali
La corrente differenziale nominale Idn deve essere compatibile con la corrente di dispersione dei
filtri di ingresso dell'UPS; in caso contrariooccorre scegliere un interruttore con Idn più elevata. La
corrente di guasto a terra, immediatamente a valle del raddrizzatore, è di tipo unidirezionale e
provoca, nel toroide dell'interruttore differenziale, una variazione di flusso minore rispetto ad una
corrente alternata sinusoidale che potrebbe essere insufficiente a provocare l'intervento del
dispositivo. È necessario quindi prevedere interruttori differenziali che, entro i limiti prescritti dalla
Norma CEI 23-42 e CEI 23-44, siano in grado di intervenire anche alle correnti di guasto pulsanti
unidirezionali.
(Tratto da Impianti elettrici tipo: Il posto di lavoro nel terziario uffici Bticino)