QT 11 finale

Name, department/event, date
Daniel Butta ABB SACE 19/07/2010
Guida alla realizzazione di un quadro elettrico secondo le Norme CEI EN
61439 Parte 1 e Parte 2
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Agenda
 Struttura
della nuova serie CEI EN 61439 e principali novità
 Caratteristiche
 Verifica
elettriche nominali, gradi IP e IK
dei requisiti di prestazione:
 limiti
di sovratemperatura
 tenuta
al cortocircuito
 proprietà
 Indicazioni
 Verifiche
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dielettriche
per l’installazione degli interruttori ABB in un quadro
individuali e certificazione del quadro elettrico
Prima parte
Domande iniziali
1) La norma CEI EN 61439-1
 Contiene
le regole generali per tutti i quadri di bassa tensione
 Si
applica ai quadri soggetti a prove di tipo (AS) e parzialmente
soggetti a prove di tipo (ANS)
 E’
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la norma relativa ai Quadri di potenza
Prima parte
Domande iniziali
2) Il costruttore originale
 Mette
la targa col suo nome e la matricola sul quadro
 Esegue
 Esegue
le verifiche individuali su ogni quadro realizzato
le verifiche di progetto associate al quadro in accordo alla
Norma applicabile
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Prima parte
Domande iniziali
3) La corrente nominale ammissibile di breve durata Icw
 Serve
 Può
per specificare la tenuta al cortocircuito del quadro
essere moltiplicata per il fattore nominale di contemporaneità
RDF
 Viene
definita, per uno stesso circuito del quadro, insieme alla
corrente di cortocircuito condizionata Icc
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CEI EN 61439-1 e CEI EN 61439-2
 CEI
EN 61439-1 “Apparecchiature assiemate di protezione
e di manovra per bassa tensione (quadri BT) Parte 1:
Regole generali
 CEI
EN 61439-2 “Apparecchiature assiemate di protezione
e di manovra per bassa tensione (quadri BT) Parte 2:
Quadri di potenza
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La struttura della nuova CEI EN 61439
CEI EN 61439
Titolo
Apparecchiature assiemate di protezione
e manovra (quadri BT)
CEI EN 61439-1
Regole generali
CEI EN 61439-2
Quadri di potenza
CEI EN 61439-3
Quadri di distribuzione
CEI EN 61439-4
Quadri per cantiere
CEI EN 61439-5
Cassette di distribuzione per reti pubbliche
CEI EN 61439-6
Condotti sbarre
 Parte
1 (Regole generali): è la norma base con le prescrizioni e le regole
comuni a tutti i quadri BT; si usa congiuntamente alla Norma specifica.
 Parte
X (Norma specifica): è la norma di riferimento per la specifica
tipologia di quadro; è quella che serve per la marcatura del quadro
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Relazione tra CEI EN 60439 e CEI EN 61439
CEI EN 61439
CEI EN 60439
CEI EN 61439-1
CEI EN 60439-1
in vigore
CEI EN 61439-2
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sostituiscono
in vigore fino al 31 ottobre 2014
in vigore
CEI EN 61439-6
CEI EN 60439-2
in preparazione
CEI EN 61439-3
in vigore
CEI EN 60439-3
in preparazione
CEI EN 61439-4
in vigore
CEI EN 60439-4
in preparazione
CEI EN 61439-5
in vigore
CEI EN 60439-5
in preparazione
in vigore
 La CEI EN 60439-1 era una Norma generale e di prodotto
perché parlava di quadri AS e ANS e riguardava i quadri di
potenza
 La CEI EN 60439-1 è stata sostituita da: 61439-1 e 61439-2
CEI EN 61439 Parte 1: Regole generali
 E’
la Norma base alla quale fanno riferimento le Norme specifiche
 Si
applica alle “Apparecchiature assiemate di protezione e manovra per
bassa tensione” (quadri elettrici)
 La
tensione nominale è ≤ 1000 V c.a. e ≤ 1500 V c.c.
 Contiene
le regole generali, le definizioni, le proprietà, le prescrizioni di
costruzione e prestazione e le verifiche comuni a tutti i quadri BT
 Deve
essere di riferimento alle successive norme (di prodotto) della serie
 Non
si può utilizzare da sola per specificare un quadro o per determinarne
la conformità.
 Per
ogni tipo di quadro sono necessarie due norme: la Norma generale
CEI EN 61439-1 e la Norma specifica del quadro 61439-X.
 La
marcatura si esegue usando la Norma specifica del quadro realizzato
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CEI EN 61439 Parte 2: Quadri di potenza
 Quadro
di bassa tensione utilizzato per distribuire e controllare l’energia per
tutti i tipi di carichi previsti per applicazioni industriali, commerciali e
applicazioni similari in cui non sono previste operazioni da parte di persone
comuni.
 E’
lo stesso quadro trattato dalla Norma CEI EN 60439-1
 Si
applicano tutte le prescrizioni della Parte 1: “Regole generali”
 Contiene
i requisiti relativi a: parti estraibili (distanze di sezionamento),
forme di segregazione e fattore di contemporaneità
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Novità (Scompare la distinzione tra AS e ANS)
 Scompare
 AS
la distinzione tra quadri:
(quadri totalmente sottoposti a prove di tipo)
 ANS
(quadri parzialmente sottoposti a prove di tipo)
 In
favore del concetto di verifiche di progetto di un quadro o di un
sistema di quadri.
 Le
prove di tipo non sono più l’unico modo per dimostrare la conformità
del quadro alla Norma.
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Novità (Verifiche di progetto)
 Le
verifiche di progetto si eseguono su un quadro prototipo o su parti di
quadro per dimostrare che il progetto soddisfa la Norma applicabile.
 La
verifica di progetto può essere fatta con uno o più metodi equivalenti ed
alternativi che consistono in prove (ex prove di tipo), calcoli o l’applicazione
delle regole di progetto.
Verifiche di progetto
 Verifica
con prova (di tipo)
 Verifica
con calcoli
 Verifica
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con le regole di progetto
Novità (Verifiche di progetto)
 Prove
di verifica: prove di laboratorio fatte su un quadro prototipo o su parti
di quadro per verificare che il progetto soddisfa le prescrizioni della Norma
applicabile; le prove di verifica sono equivalenti alle “prove di tipo”.
 Verifica
con calcoli: applicazione dei metodi di calcolo, definiti nelle
specifiche norme (es: CEI 17-43 per la sovratemperatura, CEI 17-52 per
la tenuta al cortocircuito), per la verifica del quadro.
 Regola
di progetto: specifica regola per il progetto di un quadro che può
essere applicata in alternativa alla prova
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Esempio: Regole di progetto
 Tensione
di tenuta ad impulso
 Verifica
con le regole di progetto (in alternativa alla prova) prevede di
accertare, con misure fisiche o misure dei disegni di progetto, che le
distanze d’isolamento in aria siano almeno 1,5 volte i valori specificati nella
Tabella 1 della CEI EN 61439-1
Tab.1
d min_misurata = 14 × 1,5 = 21 mm
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Novità (Tabella D.1 della CEI EN 61439-1)
 Modalità
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disponibili per verificare la conformità del quadro alla Norma
Novità (Tabella D.1 della CEI EN 61439-1)
Caratteristica da verificare
Verifica con prove
Verifica con calcoli
Verifica con regole di progetto
SI
SI
SI
SI
SI
(Lista di controllo della Tab. 13
insieme ad un sistema di
riferimento provato)
SI
Volume maggiore
Tensione di tenuta a frequenza di
esercizio Ui
SI
(Metodo della CEI 17-43 oppure
il metodo delle potenze)
NO
Tensione di tenuta ad impulso Uimp
SI
NO
SI
Tenuta al cortocircuito
Limiti di sovratemperatura
NO
Distanze minime in aria > 1,5
volte
di quelle in Tab.1
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Novità (Costruttore originale e Costruttore del quadro)
 Costruttore
originale: organizzazione che ha fatto il progetto originale e le
verifiche associate al quadro (o al sistema di quadri) in accordo alla Norma
applicabile.
 Il
costruttore originale progetta, realizza e verifica un sistema di quadri,
definito da una serie completa di componenti meccanici ed elettrici
(involucri, sbarre, unità funzionali) che possono essere assemblati,
seguendo le istruzioni del costruttore originale, per ottenere quadri
differenti.
 Il
costruttore originale dovrà:
 Progettare
 Eseguire
 Fornire,
la linea di quadri;
le verifiche di progetto sui prototipi;
tramite cataloghi o guide di montaggio, le istruzioni per la
scelta dei componenti e il montaggio del quadro.
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Novità (Costruttore originale e Costruttore del quadro)
 Costruttore
del quadro: organizzazione che si assume la responsabilità del
quadro finito (mette la targa sul quadro).
 Il
costruttore del quadro dovrà:
 Scegliere
e montare i componenti seguendo le istruzioni del costruttore
originale;
 Eseguire
 Il
le verifiche individuali (collaudo) su ogni quadro realizzato.
costruttore del quadro:
 Mette
il nome sulla targhetta e si assume la responsabilità sulla
conformità del quadro alla Norma.
 Può essere lo stesso oppure può essere diverso dal Costruttore originale
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Caratteristiche elettriche nominali
 Tensioni
nominale del quadro (Un): è la tensione d’impiego del circuito
principale del quadro.
 Tensione
nominale d’impiego di un circuito del quadro (Ue): è il valore di
tensione che, unitamente alla corrente nominale, determina l’utilizzo del
circuito cui si riferisce. Se differente dalla tensione nominale (Un) del
quadro, il costruttore deve dichiarare l’appropriata tensione nominale di
impiego di quel circuito. Solitamente in un quadro vengono dichiarate una
o più tensioni d’impiego (Ue) riferite ai circuiti ausiliari.
 Tensione
nominale di isolamento (Ui): è il valore di tensione, di un circuito
del quadro, al quale fanno riferimento la tensione di prova d’isolamento
(prova di tenuta a frequenza di esercizio, per 5s) e le distanze
d’isolamento superficiali.
Un ≤ Ui
Ue ≤ Ui
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Caratteristiche elettriche nominali
 Tensione
nominale di tenuta ad impulso (Uimp): è il valore di picco di un
impulso di tensione che un circuito può sopportare in condizioni specificate;
a questo valore si riferiscono le distanze d’isolamento in aria.
 Uimp
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≥ sovratensioni transitorie che si verificano nel sistema elettrico.
Caratteristiche elettriche nominali
 Corrente
nominale (InA): è la più piccola tra:
 la
somma delle correnti nominali dei circuiti di entrata che funzionano
in parallelo;
 la
corrente complessiva che le sbarre principali sono in grado di
distribuire nella specifica configurazione del quadro.
 Corrente
nominale di un circuito del quadro (InC): è la corrente che un
circuito deve essere in grado di portare senza che la sovratemperatura,
nelle diverse parti del circuito, superi i limiti stabiliti dalla norma, nelle
condizioni di prova definite dalla norma.
 Fattore
nominale di contemporaneità RDF: è il valore, espresso per unità,
della corrente nominale, assegnato dal costruttore del quadro, con il quale
possono essere caricati contemporaneamente e continuativamente i
circuiti d’uscita di un quadro tenendo in considerazione le mutue influenze
termiche.
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Caratteristiche elettriche nominali
 Le Norme specifiche indicano i valori convenzionali di RDF in funzione del
numero di circuiti di uscita.
 L’RDF
va indicato tra le caratteristiche nominali del quadro, se non indicato
si considera pari a 1.
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Caratteristiche elettriche nominali
Entrata
 Es:
Uscita
Uscita
Uscita
Uscita
Uscita
RDF = 0,8
 Significa
che i cinque circuiti di uscita possono essere caricati contemporaneamente e
continuativamente, al massimo, con una corrente pari a I = 0,8 × InC
 Per
ogni circuito di uscita deve essere:
I ≥ Ib
 InC=
 Ib
corrente nominale del circuiti d’uscita
= corrente di impiego del circuito
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Caratteristiche elettriche nominali
 La
corrente nominale ammissibile di breve durata Icw è il valore efficace
della corrente di cortocircuito, dichiarato dal costruttore del quadro, che il
quadro stesso può sopportare senza danneggiarsi nelle condizioni di
prova prefissate, definite in funzione della corrente e del tempo. Ad un
quadro possono essere assegnati valori diversi di Icw per durate diverse
(es: 1 s, 0,2 s; 0,5 s o 3 s).
I2× t = Icw2 × t (genericamente t = 1s).
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Caratteristiche elettriche nominali
 La
corrente nominale ammissibile di picco Ipk è il valore di picco della
corrente di cortocircuito, dichiarato dal costruttore del quadro, che il
quadro stesso può sopportare nelle condizioni di prova prefissate.
Serve per definire gli sforzi elettrodinamici.
Ipk = Icw × n
Tabella 7
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Caratteristiche elettriche nominali
 La
corrente nominale di cortocircuito condizionata Icc: è il valore della
corrente presunta di cortocircuito, fissata dal costruttore, che il
circuito, protetto da un dispositivo di protezione (limitatore di corrente)
specificato dal costruttore del quadro, può sopportare in modo
soddisfacente per il tempo di funzionamento del dispositivo, in
condizioni di prova specificate.
 Frequenza
nominale (fn): È il valore della frequenza al quale fanno
riferimento le condizioni di funzionamento del quadro. E’ ammessa
una variazione del ± 2%
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Grado di protezione IP di un quadro
 Il
grado di protezione IP indica il livello di protezione dell’involucro contro
l’accesso a parti pericolose, contro l’ingresso di corpi solidi e di acqua.
 Con
il codice IP si identifica il grado di protezione in conformità alla Norma
CEI EN 60529.
 La
prima cifra indica il grado di protezione dell’involucro contro l’ingresso di
corpi solidi e contro il contatto delle persone con parti interne pericolose.
 La
seconda cifra indica il grado di protezione dell’involucro contro
l’ingresso dannoso dell’acqua.
 La
lettera addizionale indica il grado di protezione per le persone contro
l’accesso a parti pericolose.
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Grado di protezione IP di un quadro
 Il
grado di protezione IP, se non diversamente specificato dal costruttore,
vale per l’intero quadro, montato ed installato come nell’uso ordinario (ad
esempio a porta chiusa).
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Grado di protezione IP di un quadro
 Per
i quadri chiusi, il grado IP deve essere almeno uguale a 2X dopo
l’installazione, in accordo con le istruzioni fornite dal costruttore del quadro.
 Il
grado di protezione per il fronte e per il retro del quadro deve essere
almeno uguale a IP XXB
IP 2X
IP XXB
10 mm
15 mm
Parte attiva
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Schermo in plexiglass
Grado di protezione IP di un quadro
 Le
superfici orizzontali accessibili fino ad una altezza di 1,6 m, rispetto alla
base del quadro, dovranno avere grado di protezione almeno uguale a
IPXXD.
 Per
i quadri previsti per l’uso all’esterno e senza protezione supplementare
(es: tettoia), la seconda cifra caratteristica del codice IP deve essere
almeno uguale a 3.
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Grado di protezione IK degli involucri
 Il
grado IK indica il livello di protezione fornito dall’involucro contro gli
impatti meccanici dannosi.
 Il
grado di protezione dell’involucro viene indicato con il codice IK.
 Ciascun
gruppo numerico caratteristico del codice IK rappresenta il valore
dell’energia d’impatto, in joule, che l’involucro può sopportare.
 In
genere il grado IK si applica all’involucro completo
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Verifica dei requisiti di prestazione
 Verifica
dei limiti di sovratemperatura
 Verifica
delle prestazioni in cortocircuito
 Verifica delle proprietà dielettriche
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Verifica dei limiti di sovratemperatura
 Metodi
di verifica
 Prova:
Prova in laboratorio con corrente
 Regole
di derivazione: Derivazione (da un progetto provato) di varianti
simili
 Calcoli:
Metodo di calcolo secondo la CEI 17-43 (IEC 60890) oppure
con il metodo delle potenze
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Verifica dei limiti di sovratemperatura
 Verifica
con prova (con corrente nei circuiti)
 Il
quadro (prototipo) è sottoposto alla prova di riscaldamento con
temperatura media dell’aria ambiente ≤ 35°C.
 Si
fa passare in ogni circuito del quadro la rispettiva corrente nominale
 Raggiunto
il regime termico (∆T < 1K/h) , si rilevano le sovratemperature
raggiunte e mantenute a regime.
 Le
sovratemperature misurate, per i diversi componenti, non devono
superare i limiti ammessi indicati nella Tabella 6 della CEI EN 61439-1.
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Verifica dei limiti di sovratemperatura
 Verifica
 Tab.6:
Limiti di sovratemperatura
 Terminali
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con prova (con corrente nei circuiti)
per conduttori esterni isolati (terminali del quadro): 70K
Verifica dei limiti di sovratemperatura
 Verifica
con prova (con corrente nei circuiti)
 Per
i componenti installati in quadro si considerano i limiti di
sovratemperatura in accordo con le prescrizioni delle rispettive norme di
prodotto, tenendo in considerazione la temperatura interna al quadro.
∆T = T interna – T amb (ext)
T amb (ext) = 35 °C
 Per
gli interruttori ABB installati in quadro valgono i seguenti limiti di
sovratemperatura:
 85K
ai terminali se non sono collegati direttamente a conduttori isolati
 70K
ai terminali se sono collegati a conduttori esterni isolati
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Verifica dei limiti di sovratemperatura
 Verifica
con regole di derivazione
 Metodo per la verifica di varianti non provate, derivate da configurazioni simili verificate con
prove.
 Procedura usata per la verifica dei quadri mediante derivazione da configurazioni simili
provate (rispondenti a precise regole comparative rispetto ai quadri testati).
 I quadri verificati in questo modo devono essere conformi a quanto segue:
hanno le unità funzionali confrontabili (es: stesso schema elettrico di base, apparecchi della stessa
taglia e serie, con la stessa disposizione fisica e fissaggio, stessa struttura di montaggio, identico tipo e
disposizione dei conduttori) con quelle usate nella prova;
  hanno lo stesso tipo di costruzione come quello usato per la prova;
 hanno le stesse o maggiori dimensioni esterne di quelle usate per la prova;
hanno le stesse o migliorative condizioni di raffreddamento (stesse o maggiori aperture di
ventilazione);
  hanno la stessa o inferiore forma di segregazione interna di quella usata per la prova;
 hanno la stessa o minore potenza dissipata nello stesso scomparto;
 hanno lo stesso o ridotto numero di circuiti di uscita per ogni scomparto.
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Verifica dei limiti di sovratemperatura
 Verifica
 Calcolo
  con calcoli
con il metodo delle potenze
Si può applicare a quadri a scomparto singolo con In ≤ 630 A
Condizioni di applicabilità del metodo:
 le
potenze dissipate dai componenti sono fornite dal loro
costruttore;
 le
potenze dissipate sono distribuite uniformemente;
 la
corrente nominale dei circuiti del quadro non è > dell’80%
della specifica corrente convenzionale termica in aria libera degli
apparecchi di manovra;
 le
parti strutturali e gli apparecchi sono disposti in modo da non
ostacolare, se non in maniera modesta, la circolazione dell’aria;
 i
conduttori che portano correnti superiori a 200 A e le parti
strutturali sono disposti in modo da minimizzare le perdite per
correnti parassite.
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Verifica dei limiti di sovratemperatura
 Metodo
 delle potenze
La Pinv. dall’involucro e la ∆T sono fornite dal costruttore;
 oppure
 Si simula il riscaldamento del quadro vuoto con resistori calibrati e si ricava la P
dissipabile dall’involucro; al regime termico, si misura la ∆T dell’aria nella parte
superiore dell’involucro (le temperature non devono superare i valori di Tab.6).
 Si verifica che la potenza dissipata all’interno del quadro dagli apparecchi e dai
conduttori è inferiore di quella dissipabile dall’involucro.
 Risultati
 da ottenere
Per gli apparecchi di manovra o per i componenti elettrici nei circuiti principali, si
deve verificare che:
 Il
carico continuativo non supera il carico ammissibile alla temperatura
dell’aria all’interno del quadro e ≤ 80%In
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Verifica dei limiti di sovratemperatura
 Declassamento
della corrente nominale
 Temperatura
 Tmax
T4N250 fisso con terminali anteriori
 80%InCB
 InCB
 Ib
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interna al quadro = 65°C
= 0.8 × 250 = 200 A
a 65°C = 235 A
≤ 80%In e Ib ≤ In (65°C)
Verifica dei limiti di sovratemperatura
 Verifica
 Calcolo
 Si
 con calcoli
con il metodo della CEI 17-43
può applicare a quadri con In ≤ 1600 A
Condizioni di applicabilità del metodo:
 le potenze dissipate dai componenti sono fornite dal loro costruttore;
 la ripartizione della potenza dissipata all’interno dell’involucro è uniforme;
la corrente nominale di ciascun circuito del quadro non è > dell’80% della corrente
nominale in aria libera degli apparecchi di manovra installati nel circuito;
 le parti strutturali e gli apparecchi sono disposti in modo da non ostacolare, se non in
maniera modesta, la circolazione dell’aria;
 la sezione delle aperture d’uscita dell’aria è almeno 1,1 volte la sezione delle aperture
di entrata;
  non ci sono più di tre diaframmi orizzontali per ogni scomparto;
i conduttori che portano correnti superiori a 200 A e le parti strutturali sono disposti in
modo da minimizzare le perdite per correnti parassite.
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Verifica dei limiti di sovratemperatura
 Calcolo
 Risultati
con il metodo della CEI 17-43
da ottenere
 Per
gli apparecchi di manovra o per i componenti elettrici nei circuiti
principali, si deve verificare che:
 il
carico continuativo non supera il carico ammissibile alla temperatura
dell’aria calcolata e ≤ 80%In.
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 Ib
≤ InCB (alla temperatura calcolata) e
 Ib
≤ 0.8×InCB (in aria libera)
Verifica dei limiti di sovratemperatura
 Declassamento
della corrente nominale
 Temperatura
 Tmax
T6H800 fisso con terminali anteriori
 80%InCB
 InCB
 Ib
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interna al quadro = 60°C
= 0.8 × 800 = 640 A
a 60°C = 760 A
≤ 80%In e Ib ≤ In (60°C)
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Scopo:
 Verificare
che il quadro è in grado di sopportare gli sforzi
elettrodinamici e le sollecitazioni termiche dovute al
manifestarsi di un cortocircuito.
 L’utilizzatore
deve specificare, al momento dell’ordine, le
condizioni di cortocircuito nel punto di installazione.
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Verifica
della tenuta al cortocircuito
 Non
è necessaria la verifica al cortocircuito, dei circuiti principali, nei
seguenti casi:
 per
un quadro che ha corrente nominale di breve durata o corrente
nominale di cortocircuito condizionata non superiori a 10 kA;
 per
i quadri protetti da dispositivi limitatori di corrente aventi una
corrente di picco limitata non superiore a 17 kA, in corrispondenza della
corrente presunta di cortocircuito massima ammissibile, ai terminali del
circuito di entrata del quadro.
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Verifica
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della tenuta al cortocircuito
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Corrente
di cortocircuito e idoneità del quadro all’impianto
 La
verifica della tenuta alla corrente di cortocircuito si basa principalmente
su due parametri del quadro che sono:
 la
corrente nominale ammissibile di breve durata Icw;
 la
corrente nominale di cortocircuito condizionata Icc.
 In
base ad uno di questi due valori e alla corrente presunta di cortocircuito
dell’impianto, è possibile stabilire se il quadro è idoneo o meno ad essere
installato in un determinato punto dell’impianto.
 Si
deve essere verificare che i poteri d’interruzione degli apparecchi
(eventualmente tramite back-up) all’interno del quadro siano compatibili
con i valori di cortocircuito dell’impianto.
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Correnti
 La
di cortocircuito del quadro
corrente nominale ammissibile di breve durata Icw
 La
Icw serve per specificare la tenuta al cortocircuito del quadro quando
non è presente un interruttore automatico (limitatore) all’ingresso o a monte
del quadro.
I2× t = Icw2 × t (generalmente t = 1s).
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Correnti
 La
di cortocircuito del quadro
corrente nominale ammissibile di picco Ipk
 Serve
per definire gli sforzi elettrodinamici
Ipk = Icw × n
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Correnti
 La
 Il
di cortocircuito del quadro
corrente nominale di cortocircuito condizionata Icc
valore della Icc viene specificato quando:
 è
presente un interruttore automatico (limitatore) all’ingresso del
quadro;
 è
presente, a monte del quadro, un dispositivo di protezione
(limitatore) esterno che protegge il quadro; il costruttore deve
indicare le caratteristiche del dispositivo (corrente nominale, potere
di interruzione, corrente limitata ed energia specifica lasciata
passare).
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Corrente
che specifica la tenuta al cortocircuito
 Icw
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19 luglio 2010 | Slide 51
 Icc/Icw
 Icc
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Idoneità
del quadro all’impianto
 Si
stabilisce se il quadro è idoneo ad essere installato nell’impianto
basandosi principalmente sui valori di:
 Corrente
nominale ammissibile di breve durata Icw e corrente nominale
ammissibile di picco Ipk (parametro del quadro)
 oppure
 Corrente
nominale di cortocircuito condizionata Icc (parametro del
quadro).
 Corrente
di cortocircuito presunta nel punto di installazione Icp (parametro
dell’impianto); viene specificata dall’utilizzatore quando ordina il quadro.
 Si deve verificare che i poteri d’interruzione degli apparecchi (eventualmente tramite
back-up) all’interno del quadro siano compatibili con i valori di cortocircuito
dell’impianto.
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Idoneità
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del quadro all’impianto
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Esempio
Dati impianto esistente:
Vn = 400 V
Dati del quadro:
Icw = 35 kA
Dati impianto dopo l’aumento di potenza:
Vn = 400 V
fn = 50 Hz
fn = 50 Hz
Icp = 35 kA
Icp = 60 kA
Essendo la Icw del quadro minore della corrente di cortocircuito dell’impianto, per verificare che il quadro
esistente sia ancora compatibile, si deve:
- determinare i valori di I2t e di Ip lasciati passare dall’interruttore posto a monte del quadro e verificare che
siano inferiori a quelli che il quadro può sopportare;
- verificare che i dispositivi di protezione posti all’interno del quadro abbiano l’adeguato potere di interruzione,
singolarmente o per Back-up.
Il quadro ha Icw = 35 kA da cui:
I2t quadro = (35)2x1 =1225 MA2s;
Ipk quadro = 35 x 2,1 = 73.5 kA
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
A monte del quadro, viene installato un nuovo interruttore scatolato Tmax T6H630 (Icu=70 kA a 415V)
Dalle curve di limitazione del picco e dell’energia specifica passante risulta:
- Ip interruttore = 56 kA;
- I2t interruttore = 13.1 MA2s.
Curva di limitazione del picco
Curva dell’energia specifica passante
Ip= 56 kA
13.1 MA2s
Icp= 60kA
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Icp= 60kA
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Riassumendo:
Per il quadro
Per l’interruttore a monte:
- I2t quadro = (35)2x1 =1225 MA2s;
- I2t interruttore = 13.1 MA2s;
- Ipk quadro = 35 x 2,1 = 73.5 kA.
- Ip interruttore = 56 kA.
 Essendo:
 I2t
quadro > I2t interruttore
 Ipk
 Il
quadro > Ip interruttore
quadro (struttura e sistema sbarre) è idoneo ad essere installato nell’impianto
 Interruttori installati nel quadro:
 Assumendo
che gli interruttori installati all’interno del quadro siano interruttori tipo Tamx T1,
T2 e T3 versione N con Icu=36 kA a 415 V; il potere di interruzione è inferiore alla corrente
di cortocircuito presunta di 60kA.
 Dalle
tabelle di Back-up risulta che questi interruttori sono idonei ad essere installati
nell’impianto, poiché il loro potere di interruzione è aumentato a 65 kA grazie all’interruttore
T6H posto a monte.
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Dalle
Tabelle di coordinamento
 Back-up
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Sistema
di distribuzione e tenuta al cortocircuito
 Il
dimensionamento del sistema di distribuzione del quadro è realizzato
considerando la corrente nominale che lo attraversa e la corrente di
cortocircuito presunta dell’impianto.
 Le
tabelle fornite dal costruttore permettono la scelta della sezione della
barra, in funzione della corrente nominale e forniscono le distanze alle
quali devono essere posti i supporti reggibarre per garantire la tenuta al
cortocircuito.
 Per
scegliere il sistema di distribuzione compatibile con i dati di
cortocircuito dell’impianto si deve seguire la seguente procedura:
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Sistema
 E’
 di distribuzione e tenuta al cortocircuito
noto il dispositivo di protezione a monte del sistema di distribuzione
Dal valore della Icw del sistema di distribuzione si ricava:
 Ipk
 I2t
sist = Icw × n
sist = Icw2 × t (dove t è pari ad 1 secondo)
 In corrispondenza del valore della corrente di cortocircuito presunta dell’impianto
si determina:
 il valore della corrente di picco limitata dall’interruttore: Ip int;
 l’energia specifica lasciata passare dall’interruttore: I2t int.
 Se:
 Ip
 int < Ipk sist e I2t int < I2t sist
allora il sistema di distribuzione è idoneo.
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Sistema
 E’
di distribuzione e tenuta al cortocircuito
noto il dispositivo di protezione a monte del sistema di distribuzione
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Sistema
di distribuzione e tenuta al cortocircuito
 Non
è noto il dispositivo di protezione a monte del sistema di
distribuzione
 Icp
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(presunta) < Icw (sistema)
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 La
verifica può essere effettuata con uno dei seguenti metodi:
 Prova:
Prova in laboratorio
 Regole
di progetto: Prototipo già provato e le regole di progetto della
Tabella 13
 Confronto
con un prototipo di riferimento: Confronto con il prototipo di
riferimento e calcoli secondo la CEI 17-52
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Verifica
 Si
con regole di progetto
confronta il quadro da verificare con un prototipo già testato in
laboratorio utilizzando la lista di controllo della Tabella 13.
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Verifica delle prestazioni in cortocircuito
 Verifica
con regole di progetto
 Non è richiesta la prova di laboratorio se, confrontando il quadro da verificare con
un progetto di riferimento (già testato) servendosi Tabella 13, si risponde “SI” alle
prescrizioni riguardanti il confronto.
 La risposta NO al quesito comporta la verifica, della caratteristica alla quale il
quesito si riferisce, con una prova oppure con calcoli (CEI 17-52) e confronto con
un prototipo provato (soddisfare i punti 6,8,9 e 10 di Tab.13).
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Domande ?
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Seconda Parte
Domande iniziali
1) La verifica della tensione di tenuta a frequenza di esercizio
 Si
può fare con calcoli
 Si
può fare con le regole di progetto
 Si
può fare esclusivamente con una prova
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Seconda Parte
Domande iniziali
2) La tensione nominale di tenuta ad impulso Uimp
 Serve
 E’
per definire le distanze di isolamento superficiali
minore della tensione nominale Un del quadro
 Deve
essere > delle sovratensioni transitorie che si verificano nel
sistema elettrico
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19 luglio 2010 | Slide 67
Seconda Parte
Domande iniziali
3) Il costruttore del quadro
 E’,
insieme al costruttore originale, responsabile del quadro finito
 Esegue
le verifiche individuali su ogni quadro realizzato
 Fornisce
tutte la indicazioni per la scelta dei componenti e il
montaggio del quadro
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19 luglio 2010 | Slide 68
Verifica delle proprietà dielettriche
 Tensione
 Tensione
di tenuta a frequenza di esercizio
nominale di isolamento (Ui)
 L’idoneità
dei circuiti del quadro a sopportare le sovratensioni temporanee
(es: guasto fase-terra sul lato MT) e l’integrità dell’isolamento solido si
verificano con la tensione di tenuta a frequenza di esercizio.
 Con
questa prova si definisce la tensione nominale di isolamento Ui,
attraverso la quale si definiscono le distanze di isolamento superficiali.
 La
verifica della tensione di tenuta a frequenza di esercizio è possibile solo
attraverso la prova con tensione applicata.
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19 luglio 2010 | Slide 69
Verifica delle proprietà dielettriche
 Tensione
di tenuta a frequenza di esercizio
 Si
applica la tensione a frequenza di esercizio (compresa tra 45Hz e
65Hz), con i valori indicati in Tabella 8 e 9, e si mantiene per 5s.
 Tab
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8: Circuiti principali
 Tab
9: Circuiti ausiliari
Verifica delle proprietà dielettriche
 Tensione
 Prova
 di tenuta a frequenza di esercizio
con tensione applicata
La tensione si applica:
- tra i poli del circuito principale collegati insieme (compresi i circuiti di comando
e ausiliari collegati al circuito principale) e l’involucro messo a terra (con tutti gli
apparecchi di manovra in posizione di chiuso);
- tra ciascun polo del circuito principale e tutti gli altri poli collegati tra loro e con
l’involucro messo a terra (con tutti gli apparecchi di manovra in posizione di
chiuso).
- tra ciascun circuito ausiliario non collegato al circuito principale e:
- il circuito principale;
- gli altri circuiti;
- l’involucro messo a terra.
 La prova è superata se non si verifica nessuna scarica superficiale.
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19 luglio 2010 | Slide 71
Verifica delle proprietà dielettriche
 Distanze
di isolamento superficiali
 E’
la minima distanza tra due parti conduttrici misurata lungo la superficie
del materiale isolante.
Distanze d’isolamento superficiali
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19 luglio 2010 | Slide 72
Verifica delle proprietà dielettriche
 Distanze
 Gruppo
 Grado
 I
di isolamento superficiali (in funzione di:)
del materiale
di inquinamento
quadri per applicazioni industriali sono utilizzati in genere in ambienti con
grado di inquinamento 3; presenza di inquinamento conduttore o di
inquinamento secco non conduttore che diventa tale in seguito alla
condensazione di umidità.
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19 luglio 2010 | Slide 73
Verifica delle proprietà dielettriche
 Tab.2:
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19 luglio 2010 | Slide 74
Distanze di isolamento superficiali
Verifica delle proprietà dielettriche
 Tensione
 Tensione
di tenuta ad impulso
nominale di tenuta ad impulso (Uimp):
 La
capacità dei circuiti del quadro di sopportare le sovratensioni transitorie
(dovute a fulminazioni o a manovre sugli apparecchi di interruzione MT) è
verificata con la tensione di tenuta ad impulso.
 Con
questa prova si determina la tensione nominale di tenuta ad impulso
Uimp del quadro, attraverso la quale si definiscono le distanze di
isolamento in aria.
 Per
il coordinamento dell’isolamento si deve identificare la Uimp del quadro
in base alle sovratensioni che potrebbero verificarsi nel punto dell’impianto
dove si prevede d’installare il quadro.
 Per
il quadro deve valere:
 Uimp
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19 luglio 2010 | Slide 75
≥ sovratensioni transitorie dell’impianto
Verifica delle proprietà dielettriche
 Tensione
 Categorie
di tenuta ad impulso
di sovratensione
 Per
convenzione si divide l’impianto in quattro zone che
corrispondono a quattro categorie di sovratensione (valori
decrescenti di sovratensioni attese):
 Categoria IV: zona di inizio dell’impianto
 Categoria III: livello dei circuiti di distribuzione
 Categoria II: livello di apparecchi utilizzatori
 Categoria I: livelli protetti in modo speciale
(es: dispositivi elettronici)
 Le categorie si definiscono in base alla distanza dalla
sorgente di alimentazione
 All’inizio
dell’impianto è richiesta una maggior tenuta alla
sovratensione per il maggior disservizio che si avrebbe
a seguito di un eventuale cedimento dell’isolamento
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19 luglio 2010 | Slide 76
Verifica delle proprietà dielettriche
 Tensione
 Stabilita
di tenuta ad impulso
la categoria di sovratensione in base al punto di installazione del quadro nell’impianto
e la tensione nominale del sistema di alimentazione, si può definire, in accordo alla Tabella G.
1, il valore nominale della tensione di tenuta ad impulso da assegnare al quadro.
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19 luglio 2010 | Slide 77
Verifica delle proprietà dielettriche
 Tensione
 Il
di tenuta ad impulso
valore della tensione di prova è definito dalla Tabella 10 in funzione della
Uimp dichiarata
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19 luglio 2010 | Slide 78
Verifica delle proprietà dielettriche
 Tensione
 Prova
 di tenuta ad impulso
con tensione applicata
Si applica al quadro l’impulso di tensione 5 volte per ciascuna polarità ad intervalli di
almeno 1 s come segue:
- tra i poli del circuito principale collegati insieme (compresi i circuiti di comando
e ausiliari collegati al circuito principale) e l’involucro messo a terra (con tutti gli
apparecchi di manovra in posizione di chiuso);
- tra ciascun polo del circuito principale e gli altri poli collegati tra loro e
l’involucro messi a terra (con tutti gli apparecchi di manovra in posizione di
chiuso).
 I circuiti ausiliari non collegati ai circuiti principali devono essere messi a terra
 La prova si considera superata se non si rileva alcun tipo di scarica.
 Si deve verificare che tutti gli apparecchi incorporati sono idonei per la Uimp
specificata
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19 luglio 2010 | Slide 79
Verifica delle proprietà dielettriche
 Distanze
 Le
di isolamento in aria
minime distanze di isolamento in aria sono date in funzione di:
 Tensione
nominale di tenuta ad impulso Uimp;
 Distribuzione
del campo elettrico (non omogeneo) e grado di inquinamento
(grado di inquinamento 3).
 © ABB Group
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Tabella 1: Minime distanze di isolamento in aria
Verifica delle proprietà dielettriche
 Tensione
 Verifica
di tenuta ad impulso
con le regole di progetto
 Prevede
di accertare, con misure fisiche o misure dei disegni di progetto,
che le distanze d’isolamento in aria siano almeno 1,5 volte i valori
specificati nella Tabella 1 della CEI EN 61439-1
d min_misurata = 14 × 1,5 = 21 mm
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19 luglio 2010 | Slide 81
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
 Posizionamento
degli interruttori
 Ridurre
i percorsi delle correnti più elevate per ridurre la potenza dissipata
all’interno del quadro (benefici dal punto di vista termico).
 Quadri
a singolo scomparto
 Posizionamento
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19 luglio 2010 | Slide 82
consigliato
 Posizionamento
non consigliato
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
 Posizionamento
 Quadri
degli interruttori
multi-scomparto
 Nel
caso di quadri multi-scomparto è consigliabile, se possibile,
posizionare l’interruttore generale nella colonna centrale.
 Soluzione
economicamente
più vantaggiosa
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19 luglio 2010 | Slide 83
 Soluzione
economicamente meno
vantaggiosa
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
 Posizionamento
 Si
degli interruttori
consiglia di mettere in basso gli apparecchi attraversati da una corrente
prossima al valore nominale (più carichi) ed in alto gli apparecchi
attraversati da una corrente lontana dal valore nominale (più scarichi).
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19 luglio 2010 | Slide 84
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
 Connessione
 Terminali
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19 luglio 2010 | Slide 85
degli interruttori con il sistema sbarre
posteriori verticali
 Terminali
posteriori orizzontali
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
 Connessione
 Emax
E4 con terminali posteriori verticali
 I
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19 luglio 2010 | Slide 86
degli interruttori con il sistema sbarre
terminali posteriori verticali favoriscono
la dissipazione termica
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
 Indicazioni
per la connessione degli interruttori con il sistema
sbarre
 Indicazioni sulla sezione minima dei cavi e delle sbarre in accordo alla Norma di
prodotto CEI EN 60947-2
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19 luglio 2010 | Slide 87
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
 Indicazioni
sbarre
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19 luglio 2010 | Slide 88
per la connessione degli interruttori con il sistema
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
 Ammaraggio
 Massima
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19 luglio 2010 | Slide 89
dei conduttori in prossimità degli interruttori
distanza in mm a cui posizionare il primo setto di ancoraggio
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
 Ammaraggio
 Massima
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19 luglio 2010 | Slide 90
dei conduttori in prossimità degli interruttori
distanza in mm a cui posizionare il primo setto di ancoraggio
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
 Distanze
d’installazione degli interruttori scatolati Tmax T, SACE Tmax XT
 Distanze di isolamento per installazione in cubicolo metallico
 Tmax T
 SACE Tmax XT
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19 luglio 2010 | Slide 91
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
 Distanze
d’installazione degli interruttori scatolati Tmax T, SACE Tmax XT
 Distanza minima tra due interruttori affiancati
 Tmax T
 SACE Tmax XT
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19 luglio 2010 | Slide 92
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
 Distanze
d’installazione degli interruttori scatolati Tmax T, SACE Tmax XT
 Distanza minima tra due interruttori sovrapposti
 Tmax T
 SACE Tmax XT
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19 luglio 2010 | Slide 93
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
 Distanze
 Emax X1
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19 luglio 2010 | Slide 94
d’installazione degli interruttori Emax ed Emax X1
 Emax E1÷ E6
Verifiche individuali e certificazione del quadro
 Il
costruttore originale offre un sistema di quadri a
Norme CEI EN che non richiedono ulteriori prove di
laboratorio o verifiche ma le sole prove individuali
(collaudo del quadro).
 Per
ottenere ciò è necessario utilizzare le carpenterie
(con i relativi accessori), gli interruttori (modulari,
scatolati e aperti) e i sistemi di distribuzione
rispettando i criteri di scelta e le istruzioni di
montaggio fornite dal costruttore originale.
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19 luglio 2010 | Slide 95
Verifiche individuali e certificazione del quadro
 Verifiche
 Individuali (Collaudo del quadro)
A cura del costruttore del quadro, devono essere effettuate su tutti i quadri al
termine dell’assemblaggio e del cablaggio.
1) Verifiche di costruzione
 Grado
di protezione IP dell’involucro
 Distanze
d’isolamento in aria e superficiali
 Protezione
contro la scossa elettrica ed integrità dei circuiti di protezione
 Installazione
 Circuiti
degli apparecchi di manovra e dei componenti
elettrici interni e collegamenti
 Terminali
per conduttori esterni
 Funzionamento
meccanico
2) Verifiche di prestazione
 Proprietà
dielettriche
 Cablaggio
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19 luglio 2010 | Slide 96
e funzionamento
Verifiche individuali e certificazione del quadro
 Proprietà
 Verifica
dielettriche
individuale con tensione applicata
 Si
applica, per 1s, la tensione di prova alla frequenza di esercizio, con il
valore efficace definito dalla norma.
 Tabella
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19 luglio 2010 | Slide 97
8: Circuiti principali
 Tabella
9: Circuiti ausiliari
Verifiche individuali e certificazione del quadro
 Proprietà
 Prova
 dielettriche
con tensione applicata
La tensione si applica:
- tra i poli del circuito principale collegati insieme (compresi i circuiti di comando e
ausiliari collegati al circuito principale) e l’involucro messo a terra (con tutti gli
apparecchi di protezione e manovra in posizione di chiuso);
- tra ciascun polo del circuito principale e tutti gli altri poli collegati tra loro e con
l’involucro messo a terra (con tutti gli apparecchi di protezione e manovra in
posizione di chiuso).
- tra ciascun circuito ausiliario non collegato al circuito principale e:
- il circuito principale;
- gli altri circuiti;
- l’involucro messo a terra.
 La prova è superata se non si verifica nessuna scarica superficiale.
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Verifiche individuali e certificazione del quadro
 Proprietà
 Verifica
dielettriche
individuale della resistenza d’isolamento
 In
alternativa alla prova di tensione applicata, limitatamente ai quadri fino a
250 A, è sufficiente la misura di un’opportuna resistenza elettrica
d’isolamento.
 Si
applica, tra i circuiti e la massa, una tensione di 500 V c.c e l’esito è
positivo se, per ciascun circuito provato, la resistenza d’isolamento è
almeno di 1000 Ω/V, riferiti alla tensione nominale verso terra di ciascun
circuito.
 Es:
 R
Un = 415 V (Uo = 240 V)
= 1000 × 240 = 240 kΩ
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Verifiche individuali e certificazione del quadro
 Distanze
d’isolamento in aria
 Se le effettive distanze d’isolamento in aria sono:
 minori dei valori indicati in Tab.1, si deve fare la prova di tenuta all’impulso di
tensione;
 uguali o maggiori dei valori definiti in Tab.1 (ma inferiori a 1,5 volte), la verifica si
deve eseguire con una misura fisica;
 uguali o maggiori di 1,5 volte i valori indicati in Tab.1, la verifica si deve eseguire con
un esame a vista.
Tab 1
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Verifiche individuali e certificazione del quadro
 Rispondenza
 In
alle Norme CEI EN 61439
accordo alle norme tecniche il costruttore deve:
 Apporre
una targa che riporta:
 Nome
o marchio di fabbrica del costruttore;
 Numero
 Data
di matricola del quadro;
di costruzione;
 Specifica
 Allegare
Norma tecnica di riferimento (61439-X).
la documentazione tecnica specifica che riporta le caratteristiche e
le prestazioni nominali del quadro (dati di targa) e le istruzioni per
l’installazione, l’uso e la manutenzione del quadro.
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Verifiche individuali e certificazione del quadro
 Documentazione
 Ai
finale
fini giuridici il costruttore del quadro deve:
 realizzare
 marcare
il quadro a regola d’arte;
il quadro CE (per forniture in Europa) in modo visibile e leggibile;
 mettere
la targa col suo nome e la matricola sul quadro;
 allegare
i manuali d’uso e manutenzione del quadro e dei componenti;
 redigere
e conservare, per almeno 10 anni, la dichiarazione di conformità e
il fascicolo tecnico.
 Anche
se non richiesto dalle leggi e dalle norme, fornisce al committente il
certificato di collaudo
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Domande ?
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19 luglio 2010 | Slide 103
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