Indagine sul funzionamento e sulle verifiche degli Interruttori Differenziali

Supplemento al n. 1 di TuttoNormel - Gennaio 2019 - Poste Italiane s.p.a. - Sped. in A.P. - D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) art. 1, comma 1, DCB Torino - In caso di mancato recapito restituire
al mittente c/o cmp-To nord che si impegna a pagare la tassa di restituzione - Direttore responsabile: Vito Carrescia - Editore: TNE s.r.l. - Strada dei Ronchi 29 - 10133 Torino.
supplemento
Funzionamento
dei differenziali
I risultati di una ricerca
a livello nazionale
AL VOSTRO FIANCO PER LA SICUREZZA
Perché avvalersi di ELLISSE
PROFESSIONALITÀ
SERIETÀ
ELLISSE è stato il primo organismo ad essere abilitato
dal Ministero dello Sviluppo Economico ad effettuare
le verifiche degli impianti ai sensi del DPR 462/01.
ELLISSE è specializzata nelle verifiche degli impianti
di terra, impianti elettrici nei luoghi con pericolo di
esplosione e dispositivi di protezione contro le
scariche atmosferiche.
È inoltre un soggetto abilitato ad effettuare le verifiche
delle attrezzature di lavoro di cui al DLgs 81/08,
Allegato VII.
COMPETENZA
ELLISSE rispetta in modo rigoroso i requisiti di
indipendenza e le incompatibilità previste dalla
normativa vigente e dunque non effettua, né direttamente né tramite società collegate, attività di progettazione, installazione e manutenzione degli impianti
e/o attrezzature di lavoro.
Ad esempio ELLISSE non esegue le verifiche di
manutenzione previste dalle norme CEI né dal DLgs
81/08, non predispone documenti di valutazione del
rischio di fulminazione, documenti di classificazione
delle zone con pericolo di esplosione, ecc.
GARANZIA
ELLISSE:
• ha uno staff tecnico con un’esperienza pluriennale
nell’attività di verifica ed un ruolo di primaria importanza
in ambito normativo;
• dispone di notevoli competenze, a livello di direzione
tecnica, in materia di responsabilità connesse alla
sicurezza nei luoghi di lavoro;
• in conformità alla norma CEI EN 17020 aggiorna
costantemente i propri verificatori sull’evoluzione
normativa tecnica e di legge.
La serietà e la competenza di ELLISSE rappresentano
una garanzia per le aziende verificate, che sanno di
affidarsi ad un Organismo affidabile, che:
• esegue la verifica a regola d’arte;
• garantisce assistenza tecnica in relazione ai
risultati dell’ispezione in caso di contestazioni
da parte degli organi di controllo;
• consente il puntuale rispetto degli obblighi di
legge in relazione alle verifiche;
• gestisce lo scadenziario delle verifiche periodiche
per conto del datore di lavoro.
www.ellisse.org
Supplemento al n. 1 di TuttoNormel - Gennaio 2019 - Poste Italiane s.p.a. - Sped. in A.P. - D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) art. 1, comma 1, DCB Torino - In caso di mancato recapito restituire
al mittente c/o cmp-To nord che si impegna a pagare la tassa di restituzione - Direttore responsabile: Vito Carrescia - Editore: TNE s.r.l. - Strada dei Ronchi 29 - 10133 Torino.
DIRETTORE
Prof. Vito Carrescia
COMITATO
FUNZIONAMENTO
DEI DIFFERENZIALI
DI REDAZIONE
Prof. G. Cantarella, Prof. V. Cataliotti,
Ing. M. D’Addato, Ing. F. D’Arcangelo,
Prof. M. Delfanti, Prof. F. Gagliardi,
Ing. G. Lo Piparo, Ing. G. Montanino,
Avv. A. Oddo, Per. Ind. U. Paroni,
Ing. M. Rho, Per. Ind. G. Saputi,
Ing. V. Scarioni, Per. Ind. M. Silingardi,
Ing. C. Turconi, Ing. G. Zappa
Editore
TNE srl - Strada dei Ronchi, 29
10133 Torino
Redazione
TuttoNormel - Strada dei Ronchi, 29
10133 Torino
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fax 011 661.81.05 r.a.
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I risultati di una ricerca a livello nazionale
PRESENTAZIONE
Gli interruttori differenziali sono i
protagonisti della sicurezza elettrica
negli impianti elettrici utilizzatori in
bassa tensione.
Nel 1992 il Politecnico di Torino condusse un’indagine sulla qualità degli
interruttori differenziali, grazie alla
collaborazione degli ispettori di venticinque ASL e dell’ISPESL.
I risultati della ricerca misero in evidenza tra l’altro il tasso di guasto
degli interruttori differenziali nelle
diverse condizioni di installazione.
Tale ricerca ha costituito per lungo
tempo un’iniziativa unica a livello
mondiale, a causa delle difficoltà che
l’effettuazione di un’indagine del genere comporta.
Dopo venticinque anni, la società
ELLISSE, il primo organismo abilitato
dal Ministero dello sviluppo econo-
mico ad effettuare le verifiche degli
impianti ai sensi del DPR 462/01,
ha promosso una nuova indagine a
livello nazionale sugli interruttori
differenziali.
TuttoNormel è lieta di pubblicare
i risultati di tale ricerca, svolta su
oltre 23.000 interruttori differenziali installati nei luoghi di lavoro, i
quali costituiscono un contributo alla
conoscenza su un tema fondamentale
per la sicurezza elettrica. La diffusione di tali risultati tra gli operatori
del settore elettrico può costituire
uno stimolo per migliorare l’installazione e favorire il regolare controllo
degli interruttori differenziali negli
impianti elettrici e dunque la sicurezza delle persone.
Prof. Vito Carrescia
1
Supplemento gennaio 2019
1. Introduzione
Gli interruttori differenziali hanno aumentato in modo decisivo la sicurezza degli impianti elettrici
utilizzatori di bassa tensione.
Nei sistemi TT non è possibile conseguire la sicurezza contro i contatti indiretti senza interruttore differenziale, salvo situazioni particolari; il solo impianto di terra garantisce la sicurezza in pochi casi fortuiti.
In altri termini, se l’interruttore differenziale non funziona, in caso di guasto a terra tutte le masse
assumono una tensione in genere prossima a quella di fase, con grave pericolo per le persone.
La misura della resistenza di terra è necessaria per stabilire il coordinamento con la corrente differenziale nominale di intervento Idn, tuttavia una resistenza di terra di decine o centinaia di ohm è
in genere sufmciente. Ridurre ulteriormente la resistenza di terra non migliora di molto la sicurezza.
L’attenzione del verimcatore deve quindi spostarsi dal valore della resistenza di terra all’efmcienza
dell’interruttore differenziale.
Nei sistemi TN gli interruttori differenziali non sono indispensabili, poiché il guasto franco a terra
corrisponde ad un cortocircuito monofase a terra e si possono utilizzare i dispositivi di sovracorrente per interrompere l’alimentazione.
Ciò nonostante, viene fatto largo uso di interruttori differenziali anche nei sistemi TN, spesso per
evitare di controllare che il tempo di intervento delle protezioni di sovracorrente per un guasto
franco a terra sia compatibile con la protezione del corpo umano (Uo/Zs ö Ia). L’efmcienza degli
interruttori differenziali è dunque importante anche nei sistemi TN. 1
Nei confronti dei contatti diretti, una volta attuate le misure di protezione passive (isolamento,
barriere, ostacoli), l’unico dispositivo di protezione “attivo”, cioè che può aprire il circuito in caso
di imprudenza dell’utente o di fallimento delle protezioni passive, è l’interruttore differenziale con
Idn õ 30 mA, il quale è imposto dalla norma CEI 64-8 come protezione supplementare contro i
contatti diretti nelle situazioni di maggiore pericolo elettrico, TNE 9/13, pag. 18. Tale protezione
supplementare scompare se l’interruttore differenziale non interviene.
Inmne, l’interruttore differenziale (Idn õ 300 mA) è l’unico dispositivo sensibile alle correnti di guasto a terra, le quali possono innescare un incendio, mentre se modeste non sono interrotte dai
dispositivi contro le sovracorrenti.
In demnitiva, gli interruttori differenziali costituiscono la chiave di volta della sicurezza elettrica
negli impianti utilizzatori di bassa tensione, mg. 1.
Se in un arco cede la chiave di volta crolla l’intero arco; così se non funziona l’interruttore differenziale viene meno la sicurezza elettrica. E gli interruttori differenziali hanno un elevato tasso di
guasto; non per niente devono essere dotati di un tasto di prova, che la norma impone di azionare periodicamente; inoltre devono essere provati con un apposito strumento con la corrente Idn.
Donde l’importanza di valutare l’efmcienza degli interruttori differenziali.
1
Purtroppo, gli interruttori differenziali sono spesso incompatibili con le correnti di dispersione di apparecchiature e
macchine industriali e intervengono, specie alla loro inserzione a causa di mltri verso terra. Sicché tali interruttori differenziali vengono cortocircuitati e così viene meno ogni sicurezza contro i contatti indiretti.
2
Supplemento gennaio 2019
Chiave di volta
Fig. 1 - L’interruttore differenziale è la chiave di volta della sicurezza negli impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione.
2. La raccolta dati
La raccolta dei dati si è svolta nei primi cinque mesi dell’anno 2017; hanno partecipato 67 verimcatori
ELLISSE, Allegato 1, ai quali va un caloroso ringraziamento perché senza la loro collaborazione
per la raccolta dei dati relativi agli interruttori differenziali, alla loro modalità di installazione e alle
condizioni ambientali, la ricerca non sarebbe stata possibile.
I luoghi dove provare gli interruttori differenziali sono stati scelti in modo da essere per quanto
possibile diversi tra loro per tipo di attività lavorativa, per condizioni di installazione e ambientali.
Le prove in campo sono state effettuate con strumenti di misura di differenti costruttori, regolarmente tarati e certimcati.
3. La composizione del campione
Sono stati sottoposti a indagine 23.075 interruttori differenziali modulari (in breve “differenziali”)
installati nei luoghi di lavoro.
Sono stati raccolti ventuno dati per ogni differenziale, tabella A e tabella B.
Al termine dell’indagine, sono stati raccolti in campo, inseriti a terminale ed elaborati circa mezzo
milione di dati, mg. 2.
Per campione si vuole qui intendere l’insieme degli interruttori differenziali provati nell’indagine,
senza alcun riferimento al “campione preformato” delle tipiche indagini statistiche su un numero
ridotto di elementi rappresentativo della realtà.
In considerazione del grande numero di interruttori differenziali, si può comunque assumere che
il campione sia sufmcientemente rappresentativo degli interruttori differenziali installati nei luoghi
di lavoro del nostro Paese.
Tuttavia, si tratta di casi in cui il datore di lavoro ha afmdato ad ELLISSE la verimca periodica
3
Supplemento gennaio 2019
Tabella A - Dati acquisiti per ogni differenziale.
Tabella B - Dati generali e del quadro dove è installato il
differenziale.
Dati dell’interruttore differenziale
Numero di poli
Dati generali
Data della veriÀca
Corrente nominale In
Provincia di installazione
Corrente differenziale nominale di intervento Idn
Anno di installazione
Tipo di attività svolta nel luogo di lavoro
Impianto soggetto a regolare manutenzione
Presenza degli sganciatori di sovracorrente
Dati relativi al quadro
Intervento con la corrrente Idn
Presenza atmosfera salina/corrosiva
Tempo di intervento a Idn
Presenza di polveri
Azionamento del tasto di prova ogni sei mesi
Ambiente umido
Funzionamento con il tasto di prova
Installazione al chiuso o all’aperto
Selettività con il differenziale a monte
Esposizione alla pioggia/spruzzi
Richiusura a Àne prova del differenziale
Grado di protezione IP
21 dati
Dati raccolti
tramite scheda
Elaborati
~ 500.000 dati
Fig. 2 - Quantità di dati raccolti ed elaborati ai fini della ricerca.
dell’impianto di terra ai sensi del DPR 462/01 e dunque il campione è forse polarizzato verso i
luoghi dove la sicurezza è più curata.
La mg. 3 mostra il numero di interruttori differenziali provati, ai mni della ricerca, per ogni mese.
3.1 Composizione geograÀca del campione
Le prove sono state effettuate in 76 province d’Italia con una densità prevalente nel Nord Italia,
dove il tessuto produttivo (luoghi di lavoro) è maggiormente sviluppato, mg. 4.
4
Supplemento gennaio 2019
NUMERO DI DIFFERENZIALI VERIFICATI OGNI MESE
5890
4875
4426
3796
gen-17
feb-17
mar-17
apr-17
4088
mag-17
Fig. 3 - Numero di differenziali verificati, ai fini della ricerca, per ogni mese.
COMPOSIZIONE GEOGRAFICA
DEL CAMPIONE
Percentuale
Bassa
Alta
Fig. 4 - Composizione del campione in relazione alla regione.
3.2 Composizione del campione per tipo di attività
Le prove sono state effettuate in diversi tipi di attività lavorativa, mg. 5.
Il campione comprende pochi cantieri edili, perché le verimche di cui al DPR 462/01 sono svolte
solo nei cantieri di durata maggiore di due anni e dove la sensibilità alla sicurezza è maggiore.
5
Supplemento gennaio 2019
COMPOSIZIONE DEL CAMPIONE - TIPO DI ATTIVITÀ
45,5%
Terziario (alberghi,
uffici, artigiani,
supermercati, ecc.)
34,8%
Ambiente industriale
8,1%
Altro
7,6%
Locale medico
1,6%
2,4%
Cantiere - campeggio
porto - darsena - cava
Ambienti agricoli
Fig. 5 - Composizione del campione secondo il tipo di attività.
Anche il settore agricolo è poco rappresentato (2,4%), a causa della diffusa presenza di aziende
familiari, le quali non sono soggette all’obbligo di verimca di cui al DPR 462/01, e forse anche per
una scarsa attenzione da parte del settore alla sicurezza degli impianti elettrici.
3.3 Composizione del campione per ubicazione degli interruttori differenziali
Gli interruttori differenziali provati erano installati soprattutto in quadri al chiuso (97%) e solo in
minima parte all’aperto (3%), mg. 6.
Questo risente del piccolo numero (< 1,6%) di cantieri, campeggi, darsene, ecc., verimcati, mg. 5.
3.4 Composizione del campione per tipo di interruttori differenziali
Gli interruttori differenziali provati sono stati distinti in relazione a:
• numero di poli (2P o 3P/4P);
• presenza degli sganciatori di sovracorrente;
• anno di installazione;
• corrente differenziale nominale Idn;
• corrente nominale In.
Numero di poli e presenza degli sganciatori di sovracorrente
Gli interruttori differenziali modulari possono essere dotati di sganciatori di sovracorrente (CEI EN
6
Supplemento gennaio 2019
COMPOSIZIONE DEL CAMPIONE - UBICAZIONE
97%
Interruttori al chiuso
3%
Interruttori all’aperto
Fig. 6 - Composizione del campione in relazione all’ubicazione degli interruttori differenziali.
COMPOSIZIONE DEL CAMPIONE - SGANCIATORI DI SOVRACORRENTE E NUMERO DI POLI
2P
3P/4P
2P
3P/4P
91,5%
8,5%
interruttori CON sganciatori di sovracorrente
interruttori SENZA sganciatori di sovracorrente
Fig. 7 - Composizione del campione secondo la presenza di sganciatori di sovracorrente e il numero di poli.
61009-1) o esserne privi (CEI EN 61008-1). Nel secondo caso, si parla comunemente di interruttori
differenziali puri. 2
Il campione è costituito in gran parte da interruttori differenziali con sganciatori di sovracorrente
(91,5%) e con prevalenza di interruttori bipolari, mg. 7. 3
2
3
Gli acronimi utilizzati dalle norme sono:
- RCBO, residual current operated circuit-breaker with integral overcurrent protection (differenziale con sganciatori
di sovracorrente);
- RCCB, residual current operated circuit-breaker without integral overcurrent protection (differenziale puro).
Gli interruttori bipolari sono il 54,3% degli interruttori con sganciatori di sovracorrente e il 59,8% di quelli senza sganciatori di sovracorrente.
7
Supplemento gennaio 2019
COMPOSIZIONE DEL CAMPIONE - ANNO DI INSTALLAZIONE
41,9%
Tra il 2000 e il 2010
30,7%
Tra il 1990 e il 2000
5,8%
Ante 1990
1,3%
20,3%
Dopo il 2010
Non noto
Fig. 8 - Composizione del campione secondo l’anno di installazione.
Anno di installazione
Stabilire l’anno di installazione dei componenti di un impianto elettrico è spesso difmcile.
Per gli interruttori si aggiunge la complicazione che molte volte sono stati installati in un anno
diverso da quello del quadro, perché sostituiti successivamente. La mancanza di un’adeguata
documentazione aggiornata sull’impianto, complica la situazione.
Ai mni della ricerca, si è perciò preferito fare riferimento al periodo di installazione, come segue:
• ante 1990;
• tra il 1990 e il 2000;
• tra il 2000 e il 2010;
• dopo il 2010.
La composizione del campione, mg. 8, mette in evidenza che nei luoghi di lavoro (oggetto delle
verimche ELLISSE) gli impianti ante 1990 sono una minoranza (5,8%).
Corrente differenziale nominale di intervento Idn
Un interruttore differenziale modulare può avere una corrente nominale differenziale di intervento (Idn)
di 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA, 500 mA, 1 A.
Il campione è costituito per la maggior parte di interruttori differenziali con Idn = 30 mA (77,1%)
e Idn = 300 mA (18,7%), mg. 9.
Gli interruttori differenziali di corrente Idn = 10 mA e Idn = 100 mA sono poco diffusi (rispettivamente
0,3% e 0,1%, mg. 9), sicché nella successiva mg. 10 non compaiono, poiché la loro distribuzione
per anno di installazione sarebbe poco signimcativa. 4
4
Per lo stesso motivo, i differenziali da 10 mA e 100 mA non sono riportati nelle mg. 20 e mg. 33.
8
Supplemento gennaio 2019
COMPOSIZIONE DEL CAMPIONE - CORRENTE Idn
77,1%
30 mA
0,3%
10 mA
0,1%
18,7%
100 mA
300 mA
2,9%
500 mA
0,9%
1A
Fig. 9 - Composizione del campione secondo la corrente differenziale nominale di intervento Idn.
COMPOSIZIONE DEL CAMPIONE - CORRENTE Idn E ANNO DI INSTALLAZIONE
85%
79,7%
76%
Ante 1990
77%
69,7%
Tra il 1990 e il 2000
Tra il 2000 e il 2010
Dopo il 2010
Non noto
24,7%
19% 17,6%19,1%
11,6%
30 mA
300 mA
3,3% 3,9% 1,9% 3,3% 3,1%
2,3% 1,1% 0,8% 0,6% 0,3%
500 mA
1A
Fig. 10 - Composizione del campione in relazione alla corrente Idn e all’anno di installazione.
La composizione del campione in relazione all’anno di installazione e alla corrente Idn, è riportata
in mg. 10, da cui emerge che la distribuzione degli interruttori differenziali in relazione alla corrente Idn
non cambia signimcativamente con l’anno di installazione.
9
Supplemento gennaio 2019
Tabella C - Distribuzione degli interruttori differenziali di una data corrente Idn in relazione alla corrente nominale In.
In
Idn
6A
10 A
16 A
20 A
25 A
32 A
40 A
50 A
63 A
80 A
100 A
125 A
30 mA
2,2%
26,6%
38,6%
4,6%
12,8%
8,2%
3,5%
0,8%
2,2%
0,1%
0,2%
0,2%
300 mA
1,8%
12,9%
18,8%
5,9%
15,9%
16,3%
8,3%
3,4%
10,7%
1,5%
2,2%
2,3%
500 mA
1,2%
14,3%
15,5%
4,4%
11,3%
12,0%
13,3%
4,4%
16,4%
3,5%
2,5%
1,2%
1A
0,0%
2,6%
1,7%
0,0%
4,3%
6,9%
12,1%
6,9%
31,0%
4,3%
14,7%
15,5%
Totale
2,1%
23,7%
34,3%
4,8%
13,2%
9,7%
4,7%
1,4%
4,3%
0,4%
0,7%
0,7%
Corrente nominale In
La tabella C mostra la distribuzione degli interruttori differenziali in base alla loro corrente nominale In,
per i diversi valori della corrente differenziale nominale di intervento Idn (esclusi 10 mA e 100 mA).
L’ultima riga della tabella indica la distribuzione degli interruttori differenziali in relazione alla sola
corrente nominale In.
Il campione è costituito per la maggior parte da interruttori differenziali con In = 16 A (34,3%)
seguiti da quelli con In = 10 A (23,7%), In = 25 A (13,2%) e In = 32 A (9,7%), tabella C.
4. Modalità di prova
Secondo la norma CEI 64-8, art. 61.3.6: “L’efmcienza della interruzione automatica della alimentazione mediante dispositivi di protezione a corrente differenziale deve essere verimcata generando
una corrente differenziale di valore non superiore a Idn mediante l’uso di adatte apparecchiature
di prova senza misurare il tempo di intervento”.
Per effettuare la prova è stata iniettata la corrente Idn (sinusoidale a 50 Hz) e si è registrato
l’eventuale intervento dell’interruttore differenziale, insieme al tempo di intervento, ancorché non
richiesto dalla norma.
Non si è tenuto conto del comportamento dei vari tipi di interruttori differenziali (AC, A, B, F), nei
confronti delle correnti verso terra unidirezionali, continue o multifrequenza. Dopotutto, si tratta di
un aspetto secondario della sicurezza elettrica, poiché le correnti verso terra non sinusoidali si
stabiliscono soltanto se il guasto a terra è a valle di un elemento non lineare e dunque costituiscono un sottoinsieme delle correnti verso terra. Peraltro, tutti gli interruttori differenziali devono
comunque intervenire con la corrente Idn sinusoidale a 50 Hz.
La corrente di prova è stata applicata istantaneamente (con la funzione a gradino dello strumento)
e non gradualmente (funzione a rampa). Quest’ultima modalità di prova è più severa, ma poco
frequente nella realtà (guasto a terra progressivo). 5
5
La verimca è stata condotta unicamente con l’immissione della corrente di prova a 0° e non anche con la polarità invertita a 180°, perché l’eventuale ritardo (10 ms circa) dovuto alla polarizzazione del relè differenziale non era oggetto
di indagine.
10
Supplemento gennaio 2019
Solo dopo aver effettuato la prova strumentale, il verimcatore azionava il tasto di prova per accertarne l’efmcienza.
In questo modo, il comportamento dell’interruttore differenziale con la corrente di prova pari a Idn
non è stato innuenzato dal precedente intervento dell’interruttore a seguito dell’azionamento del
tasto di prova.
Difatti, l’azionamento del tasto di prova provoca una corrente differenziale mno a 2,5 Idn sicché
favorisce l’eventuale scollamento dei contatti del relè differenziale. 6
Al termine delle prove (strumentale e tramite tasto di prova), veniva controllata la corretta richiusura meccanica dell’interruttore.
Inmne, il verimcatore riscontrava a vista, in base ai dati di targa degli interruttori, l’eventuale selettività (totale, parziale, assente) dell’interruttore provato nei confronti dell’interruttore differenziale
a monte. 7
5. Quando un interruttore differenziale è guasto
Se un interruttore differenziale non interviene con la corrente Idn è sicuramente guasto.
Potrebbe essere ritenuto “guasto” anche un interruttore differenziale che interviene in un tempo
eccessivo, in relazione a quello:
a) stabilito dalla norma di prodotto, oppure
b) richiesto dalla norma impianti ai mni della protezione delle persone.
Il criterio a) è molto severo, perché i limiti di tempo stabiliti per un interruttore nuovo verrebbero
applicati ad un interruttore già in esercizio anche da molti anni.
Secondo le norme di prodotto in vigore, un interruttore differenziale (non ritardato) deve rispettare
i seguenti tempi di intervento: 8
• corrente verso terra pari a Idn: entro 300 ms;
• corrente verso terra pari a 2 Idn: entro 150 ms;
• corrente verso terra pari a 5 Idn: entro 40 ms.
L’approccio b) è complesso, perché il giudizio dipende dalla funzione svolta dall’interruttore, come
di seguito indicato.
Nei confronti di un contatto indiretto, bisogna distinguere i sistemi TT dai sistemi TN.
6
7
8
Il valore effettivo della corrente provocata dall’azionamento del tasto di prova ammessa dalla norma cambia con il
valore di Idn dell’interruttore differenziale e con l’edizione della norma di prodotto a cui l’interruttore è conforme.
La selettività è totale solo se il differenziale a monte è di tipo S (ritardato) ed ha una Idn tre volte maggiore della Idn del
differenziale a valle. La selettività è parziale se il differenziale a monte non è di tipo S, ma ha una Idn maggiore della Idn del
differenziale a valle. Negli altri casi, la selettività è assente.
Norme CEI EN 61009-1 e CEI EN 61008-1 relative agli interruttori differenziali per impianti domestici e similari, rispettivamente con e senza sganciatori di sovracorrente.
11
Supplemento gennaio 2019
t
(ms)
t
(ms)
Curva di sicurezza
corrente-tempo
10000
10000
5000
5000
2000
2000
1000
Curva di sicurezza
tensione-tempo
500
1000
500
200
200
100
100
Differenziale
(non ritardato)
50
50
20
Caratteristica di intervento
di un differenziale Idn = 30 mA
20
10
10
20
50
100
200
500 1000 U (V)
Fig. 11 - Confronto tra la curva di sicurezza tensione
- tempo in condizioni ordinarie e le tensioni totali in
un sistema TT protetto con interruttori differenziali.
2
5
10
20
50 100 200
500
I
(mA)
Fig. 12 - Confronto tra la curva di sicurezza corrente
- tempo e la caratteristica d’intervento di un interruttore differenziale Idn = 30 mA.
La norma CEI 64-8 non impone un tempo di intervento per i sistemi TT, poiché i tempi stabiliti dalle norme relative agli interruttori differenziali soddisfano con ampio margine la curva di sicurezza
tensione/tempo, mg. 11. 9
In un sistema TN, in caso di un guasto franco a terra, la norma CEI 64-8 richiede l’interruzione
dell’alimentazione entro:
• 5 s per i circuiti di distribuzione e per i circuiti terminali protetti da dispositivi contro le sovracorrenti con corrente nominale, o regolata, In > 32 A;
• 400 ms per gli altri circuiti terminali (tensione nominale 230/400 V, condizioni ordinarie).
In un sistema TN, la corrente di guasto franco a terra supera largamente 5 Idn salvo casi eccezionali. Alla corrente 5 Idn corrisponde un tempo di intervento massimo secondo la norma di
prodotto di 40 ms, quindi con un ampio margine rispetto ai tempi suindicati.
In entrambi i casi (sistemi TT e TN), la situazione più pericolosa si ha ovviamente quando l’interruttore differenziale non interviene, perché il guasto può permanere nel tempo, salvo l’occasionale
intervento dei dispositivi di sovracorrente nei sistemi TT, più probabile nei sistemi TN.
Inoltre, nel sistema TT tutte le masse collegate allo stesso impianto di terra dell’apparecchio guasto
assumono una tensione prossima alla tensione di fase.
9
In mg. 11 la curva di sicurezza si riferisce alle tensioni di contatto, mentre le tensioni assunte dalle masse nel sistema TT
protetto dal differenziale sono tensioni totali di terra (resistenza di terra per la corrente verso terra), quindi il margine
di sicurezza è ancora più ampio, Fondamenti di sicurezza elettrica, Edizioni TNE, mg. 6.11.
12
Supplemento gennaio 2019
TASSO DI GUASTO DEGLI INTERRUTTORI DIFFERENZIALI
96,7%
Interviene a Idn
3,3%
NON interviene a Idn
Fig. 13 - Interruttori differenziali che intervengono con la corrente Idn.
Nei sistemi TN, invece, una tensione in genere di poco superiore alla metà di quella di fase è
assunta dalla massa dell’apparecchio guasto; inoltre, solo una parte degli apparecchi assumono
una tensione minore o uguale. 10
Nel complesso, un interruttore differenziale difettoso è più pericoloso in un sistema TT che in un
sistema TN.
Se il differenziale svolge la funzione addizionale di protezione contro i contatti diretti (Idn õ 30 mA)
la caratteristica d’intervento dell’interruttore differenziale va confrontata con la curva di sicurezza
corrente-tempo, mg. 12.
Anche in questo caso, i margini di sicurezza sono ampi: alla corrente di 30 mA corrisponde un
tempo di sopportabilità di circa 2 s (invece di 300 ms) e per correnti superiori a 5 Idn = 150 mA
sono accettabili tempi intorno a 200 ms (anziché 40 ms). 11
Stante quanto sopra, si può prescindere dal tempo di intervento e ritenere guasto un differenziale
soltanto se non interviene con la corrente Idn.
6. Il tasso di guasto
La mg. 13 mostra la percentuale di differenziali che intervengono, e di quelli che non intervengono,
con una corrente verso terra pari a Idn.
Il tasso di guasto (percentuale di differenziali guasti) è del 3,3%. 12
10
11
12
Fondamenti di sicurezza elettrica, Edizioni TNE, mg. 7.7 e mg. 7.8.
La corrente attraverso il corpo umano difmcilmente supera 230 V/1000 1 = 230 mA.
Da non confondere il tasso di guasto, qui inteso come percentuale di oggetti guasti, con il tasso di guasto demnito
ai mni dell’afmdabilità (funzione del tempo di esposizione al rischio). Quest’ultimo è il rapporto tra il numero di oggetti
che si guastano nell’unità di tempo e il numero di oggetti sopravvissuti (non affetti dal guasto considerato), Fondamenti di sicurezza elettrica, Edizioni TNE, pag. 42.
13
Supplemento gennaio 2019
Nella precedente indagine svolta dal Dipartimento di ingegneria elettrica del Politecnico di Torino
(Polito) nel 1990-1992, il tasso di guasto (ambienti non residenziali) era del 7,6%. 13
I due dati non sono però direttamente confrontabili, per i motivi di seguito illustrati.
Nel campione Polito i differenziali all’aperto erano circa il 13,5% (TNE 11/93, tab. 2.C), mentre nel
campione ELLISSE i differenziali all’aperto sono soltanto il 3%, mg. 6. E il tasso di guasto cambia
dagli uni agli altri. Il confronto va quindi fatto con il tasso di guasto dei differenziali al chiuso della
ricerca Polito, pari al 7%, TNE 11/93, mg. 7. 14
Inoltre, nella ricerca Polito i differenziali erano sottoposti a quattro prove con la corrente Idn ed a
una prova con la corrente 5 Idn. 15
Era ritenuto difettoso un interruttore differenziale che non apriva in una delle cinque prove, oppure
che apriva in un tempo superiore a quello previsto dalla norma di prodotto. 16
I differenziali che non intervenivano alla prima prova a Idn erano il 77% del totale degli interruttori
difettosi, TNE 11/93, tab. 12.A. 17
Il tasso di guasto della ricerca Polito da confrontare con il tasso di guasto della ricerca ELLISSE
è dunque 0,77 x 7% = 5,4%.
La ricerca Polito si riferiva, inmne, a differenziali installati prima del 1991, TNE 11/93, mg. 5, mentre
nella ricerca ELLISSE soltanto il 5,8% dei differenziali sono installati prima del 1990, mg. 8.
La mg. 14 mostra il tasso di guasto secondo la ricerca ELLISSE in relazione all’anno di installazione dei differenziali.
La mg. 15 mette a confronto il tasso di guasto, in relazione all’anno di installazione, nella ricerca
ELLISSE con quello della ricerca Polito (Appendice, mg. 15) moltiplicato per 0,77 per renderlo
confrontabile con i risultati della ricerca ELLISSE.
13
14
15
16
17
La ricerca Polito fu coordinata da G. Cantarella, V. Carrescia, R. Tommasini e fu possibile grazie alla collaborazione
degli ispettori di 25 ASL e dell’ISPESL, TNE 11/93.
La diversità del campione trova una sua giustimcazione. I tecnici ASL/ISPESL potevano accedere liberamente in tutti
i luoghi di lavoro, mentre i tecnici ELLISSE hanno accesso solo nei luoghi dove il datore di lavoro richiede le verimche
di cui al DPR 462/01.
Le mgure di TNE 11/93 citate nel testo sono riportate nell’appendice in fondo a questo fascicolo, con il numero
originale della mgura.
Uno degli scopi della ricerca Polito era lo studio del fenomeno di incollamento dei contatti del relè differenziale,
attraverso la misura della corrente minima di intervento e del tempo di intervento relativo a più prove successive.
I tempi di intervento prescritti dalle norme negli anni ‘90 erano diversi dagli attuali:
Idn
2 Idn
5 Idn
30 mA
0,5 s
0,2 s
0,04 s
> 30 mA
2s
0,2 s
0,04 s
Gli altri interruttori erano difettosi per il tempo di intervento superiore a quello previsto dalle norme di prodotto:
il 3% degli interruttori difettosi con la corrente Idn e il 9,9% degli interruttori difettosi con la corrente 5 Idn, TNE 11/93,
tab. 12.A.
14
Supplemento gennaio 2019
TASSO DI GUASTO - ANNO DI INSTALLAZIONE
6,3%
3,7%
3,2%
2,0%
Ante ‘90
1990-2000
2000-2010
Dopo 2010
Fig. 14 - Andamento del tasso di guasto in relazione all’anno di installazione degli interruttori differenziali.
Tasso
di guasto
Ricerca Polito
11,2%
11,5%
Ricerca ELLISSE
7,9%
6,3%
3,6%
< 1976
1976-1980
1981-1985
1986-1991
~ 3,3%
Data di installazione
Fig. 15 - Tasso di guasto in relazione alla data di installazione degli interruttori differenziali secondo la ricerca
Polito e la ricerca ELLISSE.
Nel seguito si è cercato di stabilire eventuali innuenze sul tasso di guasto degli interruttori differenziali in relazione alle seguenti variabili:
• azionamento periodico del tasto di prova;
• presenza degli sganciatori di sovracorrente;
• numero di poli dell’interruttore differenziale;
• corrente nominale dell’interruttore differenziale In;
• corrente differenziale nominale di intervento Idn;
• attività lavorativa dove l’interruttore differenziale è installato;
• presenza di atmosfera salina/corrosiva;
• presenza di polveri;
• grado di protezione IP del quadro in presenza di polveri;
• presenza contemporanea di atmosfera salina/corrosiva e di polveri;
• ubicazione dell’interruttore differenziale al chiuso o all’aperto;
• condizioni ambientali migliori e peggiori.
15
Supplemento gennaio 2019
TASSO DI GUASTO - AZIONAMENTO DEL TASTO DI PROVA OGNI SEI MESI
3,84%
2,05%
Tasto di prova
NON azionato ogni 6 mesi
Tasto di prova
azionato ogni 6 mesi
Fig. 16 - Influenza sul tasso di guasto dell’azionamento del tasto di prova ogni sei mesi.
TASSO DI GUASTO - SGANCIATORI DI SOVRACORRENTE
3,82%
3,27%
SENZA sganciatori
di sovracorrente (differenziali puri)
CON sganciatori
di sovracorrente
Fig. 17 - Influenza sul tasto di guasto della presenza degli sganciatori di sovracorrente.
Azionamento periodico del tasto di prova
Il tasso di guasto degli interruttori differenziali che non vengono provati ogni sei mesi è circa il
doppio degli interruttori differenziali che sono provati ogni sei mesi, mg. 16. Ciò perché aumenta la
probabilità che si incollino i contatti del relè differenziale, inoltre non vengono sostituiti gli interruttori
che si sono rivelati difettosi a seguito dell’azionamento del tasto di prova.
Presenza degli sganciatori di sovracorrente
Non risulta una differenza signimcativa tra il tasso di guasto degli interruttori differenziali con e
senza sganciatori di sovracorrente, mg. 17.
Numero di poli dell’interruttore
Gli interruttori differenziali tripolari/quadripolari hanno un tasso di guasto (4,1%) maggiore di quello
degli interruttori bipolari (2,7%), mg. 18.
16
Supplemento gennaio 2019
TASSO DI GUASTO - NUMERO DI POLI
4,1%
2,7%
Tripolari
o quadripolari
Bipolari
Fig. 18 - Influenza sul tasso di guasto del numero di poli dell’interruttore differenziale.
TASSO DI GUASTO - CORRENTE In
6,5%
6,2%
5,4%
5,1%
4,5%
4,6%
3,9%
3,8%
2,3%
6A
2,7%
10 A
4,6%
2,4%
16 A
20 A
25 A
32 A
40 A
50 A
63 A
80 A
100 A
125 A
Fig. 19 - Influenza sul tasso di guasto della corrente nominale dell’interruttore differenziale.
Corrente nominale In
L’andamento del tasso di guasto con la corrente nominale In dell’interruttore differenziale è grosso
modo crescente, mg. 19.
L’aumento del tasso di guasto con il numero di poli dell’interruttore differenziale e con la sua
corrente nominale è verosimilmente dovuto ai motivi indicati a pag. 27.
Corrente differenziale nominale di intervento Idn
Il tasso di guasto aumenta con la corrente differenziale nominale di intervento Idn, mg. 20.
17
Supplemento gennaio 2019
TASSO DI GUASTO - CORRENTE Idn
6,6%
5,8%
4,2%
3,0%
30 mA
300 mA
500 mA
1A
Fig. 20 - Andamento del tasso di guasto con la corrente differenziale nominale di intervento Idn.
TASSO DI GUASTO - TIPO DI ATTIVITÀ LAVORATIVA
6,5%
6,6%
5,6%
3,5%
2,5%
2,6%
Locale
medico
Terziario
(alberghi,
uffici, artigiani)
Ambiente
industriale
Cantiere,
campeggio,
porto, darsena
Ambienti
agricoli
Altro
Fig. 21 - Influenza sul tasso di guasto del tipo di attività lavorativa dove l’interruttore è installato.
Le correnti In e Idn non sono completamente indipendenti, perché spesso con la corrente In aumenta anche la corrente Idn. Ciò può spiegare il motivo per cui il tasso di guasto ha un andamento
analogo all’aumentare di In e Idn.
Attività lavorativa dove l’interruttore differenziale è installato
Il tasso di guasto dei differenziali varia con l’attività lavorativa svolta nel luogo di installazione.
In particolare, il tasso di guasto è maggiore nei cantieri, campeggi e luoghi similari (6,5%) e negli
ambienti agricoli (6,6%), mg. 21.
Anche se il numero di differenziali provati in tali luoghi, mg. 5, è ridotto e dunque il dato è poco
attendibile, verosimilmente l’aumento del tasso di guasto in questi luoghi è causato dalle peggiori
condizioni ambientali e dal ridotto numero di azionamenti del tasto di prova ogni sei mesi.
18
Supplemento gennaio 2019
TASSO DI GUASTO - ATMOSFERA SALINA/CORROSIVA
6,3%
3%
Assenza di
atmosfera salina/corrosiva
Presenza di
atmosfera salina/corrosiva
Fig. 22 - Influenza sul tasso di guasto dell’esposizione all’atmosfera salina/corrosiva.
TASSO DI GUASTO - POLVERI
5,6%
2,8%
Assenza di polveri
Presenza di polveri
Fig. 23 - Influenza sul tasso di guasto della presenza di polveri.
Presenza di atmosfera salina/corrosiva
Il tasso di guasto raddoppia in presenza di atmosfera salina/corrosiva, mg. 22.
Presenza di polveri
Il tasso di guasto passa da 2,8% in assenza di polveri a 5,6% in presenza di polveri, mg. 23.
Presenza contemporanea di polveri e di atmosfera salina/corrosiva
Se nell’ambiente, sono presenti la polvere e l’atmosfera salina/corrosiva, la situazione peggiora
ulteriormente: il tasso di guasto passa dal 5,6% al 9,6%, mg. 24.
L’innuenza dell’atmosfera salina/corrosiva e delle polveri sul tasso di guasto trova conferma, fatte
le debite proporzioni, sulla ricerca Polito, TNE 11/93, mgg. 10 - 11.
Grado di protezione IP del quadro in presenza di polveri
In presenza di polveri, se il grado di protezione IP del quadro dove sono installati gli interruttori
19
Supplemento gennaio 2019
TASSO DI GUASTO - ATMOSFERA SALINA/CORROSIVA + POLVERI
9,6%
6,3%
5,6%
Presenza di polveri
Presenza atmosfera
salina/corrosiva
Presenza atmosfera
salina/corrosiva e polveri
Fig. 24 - Influenza sul tasso di guasto della presenza simultanea di polveri e di atmosfera salina/corrosiva.
TASSO DI GUASTO - POLVERI E GRADO IP
14,5%
4,2%
Grado IP adeguato
Grado IP non adeguato
Fig. 25 - Influenza sul tasso di guasto del grado di protezione IP del quadro in presenza di polveri.
differenziali non è adeguato, il tasso di guasto balza a 14,5% (se il grado di protezione IP è
adeguato, il tasso di guasto vale 4,2%), mg. 25.
Ubicazione dell’interruttore al chiuso o all’aperto
Gli interruttori differenziali installati (in quadri) all’aperto presentano un tasso di guasto più che
doppio (7,5%) rispetto agli interruttori installati al chiuso (3,2%), mg. 26. 18
Per i quadri al chiuso la presenza di proiezioni d’acqua peggiora la situazione: in modo contenuto
(6,8%), se il grado di protezione IP del quadro è adeguato; in modo più marcato (18,5%) se il
grado di protezione è inadeguato, mg. 27. 19
18
19
Per installazione al chiuso si intende un ambiente protetto dal tetto e dalle pareti sui quattro lati.
La banca dati non consente di effettuare un analogo confronto statisticamente signimcativo per i quadri installati all’aperto.
20
Supplemento gennaio 2019
TASSO DI GUASTO - UBICAZIONE
7,5%
3,2%
Differenziali al chiuso
Differenziali all’aperto
Fig. 26 - Influenza sul tasso di guasto della ubicazione degli interruttori al chiuso o all’aperto.
TASSO DI GUASTO - PROIEZIONI D’ACQUA
18,5%
6,8%
6,4%
Proiezioni
d’acqua SI
Proiezioni
d’acqua NO
2,5%
Proiezioni
d’acqua NO
Grado IP adeguato
Proiezioni
d’acqua SI
Grado IP non adeguato
Fig. 27 - Influenza sul tasso di guasto delle proiezioni d’acqua (interruttori al chiuso).
Condizioni ambientali migliori e peggiori
Per rendere ancora più evidente l’innuenza delle condizioni ambientali sul tasso di guasto, sono
stati considerati gli interruttori differenziali installati in un quadro al chiuso nelle:
• condizioni ambientali migliori: assenza di atmosfera salina/corrosiva, polveri e proiezioni d’acqua,
grado di protezione IP adeguato;
• condizioni ambientali peggiori: presenza di atmosfera salina/corrosiva, polveri e proiezioni d’acqua,
grado di protezione IP inadeguato.
La mg. 28 mostra il confronto tra i tassi di guasto nelle condizioni ambientali migliori (1,9%) e
peggiori (38,9%). 20
20
Il risultato è poco attendibile per via del ridotto numero di interruttori provati nelle condizioni peggiori in confronto a
quelli nelle condizioni migliori.
21
Supplemento gennaio 2019
TASSO DI GUASTO - CONDIZIONI AMBIENTALI
38,9%
1,9%
Condizioni
ambientali migliori
Condizioni
ambientali peggiori
Fig. 28 - Tasso di guasto nelle condizioni ambientali migliori e peggiori.
7. Il tempo di intervento
Il tempo di intervento (con la corrente di prova pari a Idn) è di seguito analizzato per due sottoinsiemi
di interruttori differenziali, in relazione al valore della corrente differenziale nominale di intervento:
• Idn õ 30 mA,
• Idn > 30 mA,
anche se i limiti normativi del tempo di intervento non cambiano con la corrente Idn, pag. 11.
Il tempo medio di intervento degli interruttori differenziali provati è di 38,9 ms per gli interruttori
con Idn õ 30 mA e di 65,4 ms per gli interruttori con Idn > 30 mA, mg. 29. 21
Solo una minima parte di interruttori differenziali interviene, con la corrente di prova pari a Idn,
in un tempo superiore a 300 ms, tabella D.
La mg. 30 mostra la distribuzione del tempo medio di intervento (con la corrente di prova pari a Idn)
degli interruttori differenziali.
I differenziali che intervengono (con la corrente di prova pari a Idn) in un tempo maggiore di 300 ms
(limite stabilito dalle norme di prodotto) sono soltanto lo 0,6%, mg. 30.
Questo risultato, unito all’ampio margine di sicurezza rispetto al tempo utile per rispettare i tempi
massimi stabiliti dalle norme di prodotto e per soddisfare la norma CEI 64-8, par. 5, fa sì che il
tempo di intervento non sia un parametro di cui preoccuparsi e giustimca la demnizione di interruttore
differenziale guasto unicamente in base al mancato intervento alla corrente di prova pari a Idn, par. 5.
Quanto suindicato spiega anche la scelta dell’attuale edizione della norma CEI 64-8 di non tenere
conto del tempo di intervento nelle verimche degli interruttori differenziali.
In sede internazionale, la tendenza è invece quella di misurare anche i tempi di intervento e confrontarli con quelli della norma di prodotto. Come a volte accade, le regole impiantistiche sono
basate su argomentazioni teoriche, a tavolino, senza una base sperimentale come quella che
emerge dall’insieme delle ricerche sul campo, mg. 31.
21
Gli interruttori differenziali con Idn > 30 mA possono essere di tipo S (ritardato) e dunque avere tempi di intervento
maggiori di 300 ms.
22
Supplemento gennaio 2019
Tabella D - Percentuale di interruttori differenziali provati con la corrente Idn che superano (o non superano)
il tempo limite di 300 ms.
Interruttori differenziali
Idn ” 30 mA
Idn > 30 mA
Tempo di intervento
%
t ” 300 ms
99,7%
t > 300 ms
0,3%
t ” 300 ms
98,2%
t > 300 ms
1,8%
TEMPO MEDIO DI INTERVENTO A Idn
65,4 ms
38,9 ms
Interruttori con Idn ≤ 30 mA
Interruttori con Idn > 30 mA
Fig. 29 - Tempo medio di intervento degli interruttori differenziali con la corrente di prova pari a Idn.
DISTRIBUZIONE DEL TEMPO MEDIO DI INTERVENTO A Idn
79,4%
10,3%
t ≤ 50 ms
8,0%
1,7%
0,6%
100 ms < t ≤ 200 ms
50 ms < t ≤ 100 ms
t > 300 ms
200 ms < t ≤ 300 ms
Fig. 30 - Distribuzione del tempo medio di intervento degli interruttori differenziali (con la corrente di prova
pari a Idn).
23
Supplemento gennaio 2019
Fig. 31 - Una prova vale 10 000 opinioni.
TEMPO MEDIO DI INTERVENTO - NUMERO DI POLI
70,2 ms
58,7 ms
49,5 ms
32,1 ms
2P
3P/4P
2P
Idn ≤ 30 mA
3P/4P
Idn > 30 mA
Fig. 32 - Influenza sul tempo d’intervento del numero di poli dell’interruttore.
TEMPO MEDIO DI INTERVENTO - CORRENTE Idn
204,2 ms
56,9 ms
68,1 ms
39,1 ms
30 mA
300 mA
Fig. 33 - Influenza sul tempo d’intervento della corrente Idn.
24
Supplemento gennaio 2019
500 mA
1A
TEMPO MEDIO DI INTERVENTO - CORRENTE In
156,1 ms
109,0 ms
94,6 ms
79,2 ms
40,1 ms
6A
32,8 ms
36,2 ms
10 A
16 A
43,7 ms
44,1 ms
20 A
25 A
58,4 ms
57,3 ms
58,5 ms
32 A
40 A
50 A
63 A
80 A
100 A
125 A
Fig. 34 - Influenza sul tempo d’intervento della corrente In.
I differenziali tripolari/quadripolari provati con la corrente Idn hanno mediamente un tempo di intervento maggiore dei differenziali bipolari, mg. 32.
Il tempo di intervento aumenta anche con la corrente Idn, mg. 33 e con la corrente nominale In, mg. 34.
Come già detto il numero di poli e le correnti In e Idn, non sono indipendenti perché, in genere,
crescono insieme.
Non sono state trovate altre variabili che innuiscono in modo signimcativo sul tempo di intervento.
8. Il tasto di prova
Il tasto di prova di cui è dotato ogni differenziale serve per accertare se il relè differenziale e il
meccanismo di sgancio sono funzionanti; inoltre, se azionato periodicamente, riduce la probabilità
che i contatti del relè differenziale si incollino. 22
Dalla ricerca è risultato che il 97,4% degli interruttori differenziali funzionano azionando il tasto
di prova, mg. 35.
Tuttavia, azionando il tasto di prova si individua soltanto il 41,4% degli interruttori differenziali
difettosi; ovvero, con il tasto di prova funzionano anche molti interruttori che non intervengono
con la corrente di prova Idn, mg. 36.
Il che non deve sorprendere; infatti con il tasto di prova si sollecita l’interruttore con una corrente
superiore a Idn (mno a 2,5 Idn). 23
22
23
Anche se l’interruttore differenziale viene aperto manualmente, i contatti del relè differenziale rimangono chiusi.
Per provocare la loro apertura bisogna determinare una corrente differenziale chiudendo il tasto di prova, in modo
che una corrente nuisca tra un polo in uscita e un polo in ingresso dell’interruttore, per il tramite di una resistenza.
Nella ricerca Polito la percentuale era del 24%, TNE 11/93, pag. 11. Per un confronto con la ricerca ELLISSE, bisogna
tenere conto che il tasso di guasto Polito va moltiplicato per 0,77, quindi la percentuale del 24% diventa 24/0,77 = 31%.
25
Supplemento gennaio 2019
FUNZIONAMENTO CON IL TASTO DI PROVA DEI DIFFERENZIALI
97,4%
Intervengono
con il tasto di prova
2,6%
NON intervengono
con il tasto di prova
Fig. 35 - Funzionamento dei differenziali azionando il tasto di prova.
FUNZIONAMENTO CON IL TASTO DI PROVA DEI DIFFERENZIALI CHE NON INTERVENGONO A Idn
58,6%
Funzionano
con il tasto di prova
41,4%
Non funzionano
con il tasto di prova
Fig. 36 - La maggior parte degli interruttori differenziali che non intervengono a Idn funzionano invece azionando il tasto di prova.
Per contro lo 0,7% degli interruttori che intervengono con la corrente di prova pari a Idn non interviene azionando il tasto di prova; evidentemente perché il circuito di prova è guasto (ad es. è
bruciata la resistenza), mg. 37.
Secondo la guida CEI 23-98, All. D, il tasto di prova dovrebbe essere azionato ogni sei mesi,
salvo diversa indicazione del costruttore. Ciò evita lunghi periodi di inattività del relè differenziale
e contribuisce a ridurre la probabilità di incollamento dei suoi contatti.
Ciò nonostante, solo per il 30,6% dei differenziali, il tasto di prova viene azionato ogni sei mesi, mg. 38.
La percentuale di differenziali il cui tasto di prova non viene azionato ogni sei mesi aumenta con
il numero di poli dell’interruttore, mg. 39.
26
Supplemento gennaio 2019
FUNZIONAMENTO CON IL TASTO DI PROVA DEI DIFFERENZIALI CHE INTERVENGONO A Idn
99,3%
Funzionano
con il tasto di prova
0,7%
Non funzionano
con il tasto di prova
Fig. 37 - Solo una minima parte dei differenziali che intervengono a Idn non funziona azionando il tasto di prova.
AZIONAMENTO DEL TASTO DI PROVA OGNI SEI MESI
69,4%
Tasto di prova
NON azionato ogni 6 mesi
30,6%
Tasto di prova
azionato ogni 6 mesi
Fig. 38 - Il tasto di prova della maggioranza dei differenziali non viene azionato ogni sei mesi.
Gli interruttori tripolari/quadripolari proteggono spesso una parte dell’impianto più ampia degli
interruttori bipolari, sicché l’utente è più restio nell’azionare il tasto di prova per non mettere fuori
tensione tale parte di impianto.
Ciò spiega, almeno in parte, il maggior tasso di guasto degli interruttori tripolari/quadripolari
rispetto ai bipolari, mg. 18.
La frequenza di azionamento del tasto di prova ogni sei mesi varia anche con la corrente nominale In dell’interruttore differenziale, mg. 40. La corrente nominale In e il numero di poli crescono
di pari passo, sicché le motivazioni su mancato azionamento del tasto di prova sono analoghe.
La percentuale di interruttori differenziali provati ogni sei mesi con il tasto di prova varia con il
tipo di attività svolta nel luogo di lavoro, mg. 41. È minima negli ambienti industriali e agricoli (20%)
e “massima” negli ambienti ad uso medico (57,9%).
27
Supplemento gennaio 2019
AZIONAMENTO DEL TASTO DI PROVA OGNI SEI MESI - NUMERO DI POLI
33,8%
2P
26,4%
3P/4P
Fig. 39 - Percentuale di interruttori differenziali provati ogni sei mesi con il tasto di prova al variare del numero
di poli dell’interruttore.
AZIONAMENTO DEL TASTO DI PROVA OGNI SEI MESI - CORRENTE In
35,62%
34,55%
31,36%
32,95%
26,95%
26,76%
23,44%
20,41%
18,75%
16,9%
6A
10 A
16 A
20 A
25 A
32 A
40 A
50 A
63 A
80 A
17,20%
100 A
19,46%
125 A
Fig. 40 - Percentuale di interruttori differenziali provati ogni sei mesi con il tasto di prova al variare della corrente nominale In dell’interruttore.
9. La selettività
Un impianto con un sistema di protezione non selettivo non si può considerare a regola d’arte.
Se la corrente Idn del differenziale a monte (non ritardato) supera la corrente del differenziale a
valle, la selettività è parziale, perché per correnti verso terra superiori alla corrente Idn del differenziale a monte intervengono entrambi gli interruttori. 24
24
Il differenziale a monte potrebbe anche intervenire per correnti verso terra superiori a metà della propria Idn.
28
Supplemento gennaio 2019
AZIONAMENTO DEL TASTO DI PROVA OGNI SEI MESI - TIPO DI ATTIVITÀ LAVORATIVA
57,9%
34,9%
34,9%
28,7%
20,0%
20,0%
Ambiente
industriale
Locale
medico
Cantiere,
campeggio,
porto, darsena
Ambienti
agricoli
Terziario
(alberghi,
uffici, artigiani)
Altro
Fig. 41 - Percentuale di interruttori differenziali provati ogni sei mesi con il tasto di prova al variare del tipo di
attività svolta nel luogo di lavoro.
SELETTIVITÀ TRA INTERRUTTORI DIFFERENZIALI
66,7%
Selettività totale
9,5%
Selettività assente
23,8%
Selettività parziale
Fig. 42 - Selettività tra interruttori differenziali.
Per conseguire la selettività totale occorre che il differenziale a monte sia ritardato e abbia una Idn
almeno pari a tre volte quella del differenziale a valle.
La ricerca ha evidenziato come la selettività totale sia assicurata in due casi su tre. È invece
parziale nel 23,8% dei casi e completamente assente nel 9,5% dei casi, mg. 42. 25
25
Nella ricerca Polito non fu presa in considerazione la selettività.
29
Supplemento gennaio 2019
RICHIUSURA DOPO LA PROVA
99,6%
Si richiudono
dopo la prova
0,4%
Non si richiudono
dopo la prova
Fig. 43 - Richiusura degli interruttori differenziali dopo la prova.
10. Richiusura dopo la prova
Al termine della prova, talvolta gli interruttori differenziali presentano problemi di tipo meccanico
alla loro richiusura (0,4%), mg. 43.
Il fenomeno non è dunque frequente; tuttavia, ad evitare problemi nel lungo periodo è opportuno
in questi casi sostituire l’interruttore.
11. Conclusioni
Prima di sintetizzare i risultati della ricerca è opportuno ricordare che il campione sottoposto a
indagine è relativo ai luoghi di lavoro per i quali è stata richiesta ad ELLISSE la verimca periodica
degli impianti di cui al DPR 462/01.
Se si tenesse conto anche di tutti gli altri luoghi di lavoro, cioè di quelli dove la verimca degli impianti
ai sensi del DPR 462/01 non viene effettuata, i risultati potrebbero ragionevolmente peggiorare.
Tasso di guasto
La percentuale di interruttori differenziali che non intervengono con corrente verso terra pari a Idn
è mediamente pari al 3,3% (tasso di guasto).
Il tasso di guasto sale al 6,3% per gli interruttori differenziali installati prima del 1990.
Gli interruttori differenziali il cui tasto di prova non viene azionato ogni sei mesi hanno un tasso
di guasto doppio degli interruttori differenziali che sono provati ogni sei mesi.
Il tasso di guasto è maggiore nei campeggi, cantieri, darsene, e similari (6,5%) e negli ambienti
agricoli (6,6%).
Il tasso di guasto aumenta con il numero di poli, con la corrente nominale In e con la corrente
differenziale nominale di intervento Idn (le tre variabili non sono tra loro indipendenti).
30
Supplemento gennaio 2019
La presenza di atmosfera salina/corrosiva e di polveri provocano un aumento del tasso di guasto:
• atmosfera salina/corrosiva: dal 3% al 6,3%;
• polveri: dal 2,8% al 5,6%.
Se, in presenza delle polveri, il grado di protezione IP del quadro in cui gli interruttori differenziali
sono installati non è adeguato, il tasso di guasto arriva al 14,5%.
Gli interruttori differenziali installati all’aperto sono penalizzati rispetto agli interruttori differenziali
installati al chiuso: tasso di guasto 7,5% rispetto a 3,2%.
Ma se in un ambiente chiuso ci sono proiezioni d’acqua e il grado di protezione IP del quadro
è inadeguato il tasso di guasto sale al 18,5%.
Tempo di intervento
Il tempo di intervento degli interruttori differenziali provati con la corrente Idn è largamente inferiore
a quello richiesto dalle norme di prodotto e dalle norme impianti ai mni della sicurezza.
Per questo motivo, l’attuale norma CEI 64-8, giustamente, non richiede di misurare il tempo di
intervento nelle verimche periodiche degli interruttori differenziali.
Tasto di prova
L’azionamento del tasto di prova è importante per verimcare l’efmcienza dell’interruttore differenziale
e ridurre inoltre la probabilità che i contatti del relè differenziale si incollino.
Ciò nonostante, circa il 70% dei differenziali non sono provati con il tasto di prova ogni sei mesi,
verosimilmente per via degli inconvenienti dovuti all’interruzione dell’alimentazione elettrica in molte
realtà lavorative.
È appena il caso di ricordare che se il tasto di prova non viene azionato ogni sei mesi, il costruttore
del differenziale potrebbe addossare la responsabilità di un eventuale infortunio al datore di lavoro.
Selettività
Più interruttori differenziali in serie devono essere selettivi ad evitare pesanti disservizi in caso di
guasto a terra. La selettività sussiste per tutti i possibili valori della corrente verso terra (selettività
totale) nel 66,7% dei casi; è parziale nel 23,8% dei casi, mentre nel 9,5% non c’è alcuna selettività.
La ricerca condotta da ELLISSE ha fotografato un quadro aggiornato sulla qualità degli interruttori
differenziali installati nei luoghi di lavoro in Italia.
Un’indagine unica nel suo genere, i cui risultati confermano la necessità di:
• proseguire nell’opera di costante miglioramento dei prodotti immessi sul mercato (il tasso di
guasto degli interruttori differenziali rimane di gran lunga maggiore di quello degli altri dispositivi
di protezione);
• seguire le regole di corretta installazione, soprattutto in presenza di sollecitazioni ambientali
signimcative;
• effettuare costanti controlli periodici e verimche sugli impianti.
C’è da augurarsi che la diffusione dei risultati di questa ricerca tra gli operatori del settore elettrico
possa costituire uno stimolo per migliorare l’installazione e il corretto mantenimento in esercizio degli
interruttori differenziali negli impianti elettrici e dunque, in ultima analisi, la sicurezza delle persone.
31
Supplemento gennaio 2019
APPENDICE
Nella presente appendice è riportato un estratto dei risultati della ricerca del Politecnico di Torino
(1993) utile per il confronto con i risultati della ricerca ELLISSE (2017).
I risultati completi della ricerca possono essere consultati sul numero di TuttoNormel di novembre 1993.
Tabella 2.C - Composizione del campione di
interruttori differenziali installati all’aperto e
al chiuso.
All’aperto
2848
Al chiuso
18208
TOTALE
21147
Tabella 12.A
Percentuale di interruttori
che non intervengono
Percentuale di interruttori che
intervengono in un tempo eccessivo
1ª prova a Idn
77,7%
2,994%
2ª prova a Idn
3,1%
0,002%
3ª prova a Idn
2,2%
0,002%
4ª prova a Idn
3,4%
0,002%
5ª prova a 5 Idn
1,3%
9,9%
COMPOSIZIONE DELL’INSIEME
(corrente differenziale nominale di intervento)
Alta
sensibilità
25,3%
74,7%
Bassa
sensibilità
Fig. 2 - Sono stati provati interruttori differenziali ad alta e bassa sensibilità.
2,6% non specificato
1987-1991
3,2% prima del 1976
43,9%
13%
COMPOSIZIONE DELL’INSIEME
(anno di installazione)
1976-1980
37,3%
1981-1986
Fig. 5 - La maggior parte degli interruttori differenziali provati sono stati installati dopo il 1981
32
Supplemento gennaio 2019
Tipo di installazione
Tasso di guasto
11%
7,6%
7%
6%
condizioni normali
al chiuso
all’aperto
Fig. 7 - Tasso di guasto di interruttori differenziali installati all’aperto e al chiuso, in confronto con il tasso di
guasto medio negli edifici non residenziali (7,6%).
Esposizione ai liquidi
IP non adeguato
Tasso di guasto
33,3%
IP adeguato
30,2%
25,5%
8,7%
25,1%
9,4%
7,6%
tà
ia
gg
pio
idi
um
zi
tà
ia
gg
pio
idi
ruz
sp
um
zi
ruz
sp
Fig. 8 - Tasso di guasto di interruttori differenziali esposti alla proiezione di liquidi, in relazione al grado di protezione,
in confronto con il tasso di guasto medio negli edifici non residenziali (7,6%).
Atmosfera salina
Tasso di guasto
10,4%
9,8%
7,6%
7,1%
6,1%
ass
en
te
6,4%
pre
sen
te
ass
en
te
pre
sen
te
Fig. 10 - Tasso di guasto di interruttori differenziali esposti ad atmosfera salina, in confronto con il tasso di guasto
medio negli edifici residenziali (7,1%) e negli edifici non residenziali (7,6%).
33
Supplemento gennaio 2019
IP non adeguato
Polveri
Tasso di guasto
21,9%
21,4%
IP adeguato
6,8%
7,6%
7,6%
ass
en
ti
pre
sen
ti
ass
en
ti
pre
sen
ti
Fig. 11 - Tasso di guasto di interruttori differenziali esposti alle polveri, in confronto con il tasso di guasto medio
negli edifici non residenziali (7,6%).
13,8%
Destinazione dell’impianto
11,1%
Tasso di guasto
8,3%
8,6%
7,6%
5,3%
st.
du
in
b.
sta
i
dil
ri e
e
nti
rti
po
ca
ing
p
cam
oli
ric
ag
b.
am
Fig. 12 - Tasso di guasto di interruttori differenziali installati in diversi tipi di luoghi, in confronto con il tasso di
guasto medio negli edifici non residenziali (7,6%).
Corrente differenziale nominale di intervento Idn
Tasso di guasto
7,7%
7,6%
7,6%
alta sensibilità
bassa sensibilità
Fig. 13 - Tasso di guasto degli interruttori differenziali ad alta e a bassa sensibilità, in confronto con il tasso di
guasto medio negli edifici non residenziali (7,6%).
34
Supplemento gennaio 2019
18,4%
17%
Corrente nominale In
Tasso di guasto
8,2%
7,6%
6,4%
1A
<1
7,4%
6,9%
1
11-
6A
17-
32
A
33-
63
A
64-
100
A
>1
00
A
Fig. 14 - Tasso di guasto in relazione alla corrente nominale dell’interruttore differenziale, in confronto con il
tasso di guasto medio negli edifici non residenziali (7,6%).
Anno di installazione
Tasso di guasto
14,6%
20%
15%
15%
10,3%
10%
5%
4,7%
edifici
non residenziali
0%
< 1976
76-80
81-85
86-91
edifici
residenziali
Fig. 15 - Tasso di guasto in relazione all’anno d’installazione, negli edifici residenziali e non residenziali (7,6%).
Azionamento del tasto di prova
Tasso di guasto
8,9%
7,6%
2,8%
una volta al mese
una volta all’anno o mai
Fig. 28 - Azionando il tasto di prova una volta al mese il tasso di guasto si riduce a 2,8%.
35
Supplemento gennaio 2019
ALLEGATO 1
Verificatori ELLISSE che hanno partecipato alla ricerca
sugli interruttori differenziali (*)
1. Rinaldini Gabriele
35. Varotto Denis
2. Bertelli Francesco
36. Bellissimo Francesco
3. Venturini Diego
37. Danova Marco
4. Floris Domenico
38. Tasini Vittorio
5. Dalle Molle Stefano
39. Viselli Maurizio
6. Bazzo Antonio
40. Chiapparini Sara Giulia
7. Deppieri Matteo
41. Brogi Massimiliano
8. Cumis Roberto
42. Stronati Francesco
9. Campagnolo Roberto
43. Caramazza Gianpietro
10. Guglielmi Orlando
44. Rum Stefano
11. Dalrì Ezio
45. Belmonti Francesco
12. Pizzi Andrea
46. Porretto Giancarlo
13. Simonini Tiziano
47. Bedin Claudio
14. Costantini Giulio
48. Pigozzo Gianfranco
15. Sabaudo Piero
49. Barbieri Denis
16. Gianelli Rodolfo
50. Ciampaglia Luciano
17. Meseris Claudio
51. Fichera Aurelio
18. Torgano Giorgio
52. Pomettini Michele
19. Sacchetti Claudio
53. Cingolani Giorgio
20. Dalcomune Angelo
54. Valfrè Paolo
21. Malino Luigino
55. Crocetti Denis
22. Carcione Fausto
56. Pacelli Oreste
23. Renella Giuseppe
57. Vicenzetti Pietro
24. Longari Luigi
58. Vancini Luca
25. Romano Mario
59. Viti Leonardo
26. Ferraretto Germano
60. Veroni Davide
27. Bonan Giuseppe
61. Patitucci Alessandro
28. Nicardi Lorenzo
62. Posenato Giorgio
29. Renzini Renzo
63. Sacchitelli Francesco
30. Nicardi Luciano
64. Grilli Carlo
31. D’Argenzio Felice
65. Fabbri Giovanni
32. Miceli Emanuele
66. Bolognini Stefano
33. Pastorino Giuseppe
67. Desandrè Donato
34. Miceli Mario
(*) I nominativi sono riportati in ordine decrescente del numero di differenziali provati.
36
Supplemento gennaio 2019
ALCUNI DEI PRINCIPALI CLIENTI ELLISSE
ABB - Acerbi - Agnesi - AGV Company - AIA Agricola Italiana Alimentare - Air Bp - Alcatel
Italia - Alenia Spazio - Alessi - Alitalia - Alleanza Toro - Angelini farmaceutici - ANSA API Anonima Petroli Italiana - Aprilia - Arkema - Armando Testa - Arnoldo Mondadori
Editore - Artemide - Artoni trasporti - Auchan - Autogrill - AVIO - Banca d’Italia - Banca
Monte dei Paschi di Siena - Banca Popolare Commercio e Industria - Banco di Desio
e della Brianza - Banco Popolare - Bartolini - BASF Italia - Bauli - Bayer - Bistefani Boehringer Ingelheim - Bollati Boringhieri Editore - Bon¿glioli Riduttori - Breda Menarini bus Bristol Myers Squibb - British American Tobacco Italia - British GAS - Cairo Comunication Candy Elettrodomestici - Carpigiani Group - CAT caterpillar - Centro Ricerche FCA Chateaux D’Ax - Cimbali - CIR Food - Cirio del Monte Italia Coccinelle - Cofely Italia Colacem - Colussi - Comau - Compass - Conad - Conforti - CONI Comitato Olimpico
Nazionale Italiano - Coop Adriatica - CREDEM Credito Emiliano - Cremonini - Diadora
Invicta - DIESEL Italia - Ducati - Electrolux - ERG - Ermenegildo Zegna - Esprinet - Esso ExxonMobil - F.lli Gancia & C. - FASSA Bortolo - Federal Mogul Corpuration - Ferragamo Ferrero - Fiamm - Filodoro Calze - Fincantieri - Fiorucci - Galileo Avionica - GEMEAZ
Cusin - GlaxoSmithKline - Granarolo - GROHE - Gucci - Guzzini - H3G - Heineken - Italia Henkel - Hera - Hertz Italiana - Immergas - Indesit - Interpump Group - Irisbus - Istituto
Poligra¿co e Zecca dello Stato - Italdesign Giugiaro - Italtrans - Jacuzzi Europe - Kasanova KELEMATA - Koelliker - KOMATSU - KONE - Kraft - Q8 Kuwait Petroleum Italia - LA7 Lani¿cio ing. Loro Piana - Lavazza - LEAF Italia (Sperlari, Dietorelle, Dietor) - Lear
Corporation Italia - LIU JO - Lombardini Motori - Lotto Sport Italia - Lovable Italiana Lucent Technologies Italiana - Luisa Spagnoli - Maggiore Rent - Maina Panettoni Marangoni Pneumatici - Marcegaglia - Marconi Selenia Comunications - MARR - Martini &
Rossi Bacardi - Marzotto - Max Mara - Mediocredito Centrale - Messaggerie Libri - Michelin - Mondadori Retail - Of¿cine Maccaferri - Olidata - OM Carrelli elevatori - Onduline
Italia - Orion Petroli - OSRAM - Perfetti Van Melle (Brooklyn, Vigorsol, Golia, Vivident) Piaggio - Piazza Italia - Pineider - Pininfarina - Pirelli Veicoli Industriali - Polynt - Procter
& Gamble - Promod Italia - Raf¿nerie di Roma - RAI Radio Televisione Italiana Ramazzotti Pernod Ricard - Riello - Rivoira - Robert Bosch - Saclà - SAI Fondiaria SAIAG - Saint Gobain Vetri - SAIWA - Salmoiraghi & Viganò - Sammontana - Sandoz
Industrial Products - Sano¿ - Sanpellegrino - Schering-Plough - Segafredo Zanetti Sergio Tacchini - Shell Italia - Siemens - Sigma Tau - SKY Italia - SNIA - SOLVAY Stmicroelectronics - StoneÀy - SUN Microsystems - Supermercati IN’s - Supermercati
PAM - Suzuki Italia - Tamoil Italia - Telecom Italia Media Broadcasting - Tetra Pak
Italiana - TNT Automotive Logistic Italia - Toyota Carrelli Elevatori Italia - Toys ‘R US Trenitalia - TRW Occupant Safety Systems - UBI Banca - Unieuro - Unilever Bestfoods
Italia - UNOPIU’ - Vaillant Italia - Valeo - Valleverde - Valsoia - Valtur - Vemer Siber Viaggi del Ventaglio - Vinavil Polymers for industry - Vincenzi Biscotti - Vitale Barberis
Canonico - Vodafone - Volvo Auto Italia - Zanichelli Editore - Zucchetti rubinetterie
www.ellisse.org
ELLISSE
ELLISSE
COMPETENZA
GARANZIA
SERIETÀ
PROFESSIONALITÀ
ELLISSE è stato il primo organismo abilitato dal Ministero
dello Sviluppo Economico ad effettuare le verifiche
degli impianti ai sensi del DPR 462/01 ed opera su tutto
il territorio nazionale.
Per richiedere informazioni o un’offerta per la verifica
degli impianti: www.ellisse.org
www.ellisse.org