La progettazione degli impianti elettrici in bassa tensione
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M P Quaderni I per A N T I M P I A N T I I I la progettazione Un manuale completo e operativo per la progettazione degli impianti elettrici in bassa tensione. Un libro studiato ad hoc per i progettisti e gli installatori che devono realizzare questo tipo di impianti. Il volume, oltre ad offrire una panoramica di carattere generale, illustra gli argomenti-chiave per gli impianti in bassa tensione: dalla classificazione dei sistemi elettrici di distribuzione alla sicurezza, dai metodi di protezione contro l’elettrocuzione al dimensionamento degli impianti elettrici utilizzatori. Vengono inoltre trattati gli impianti elettrici negli ambienti a maggior rischio in caso di incendio, negli ambienti residenziali e le problematiche relative alle recenti normative sull’efficienza energetica. In particolare la guida, servendosi di numerosi esempi pratici, affronta le problematiche relative alla determinazione dei carichi convenzionali, al dimensionamento, alla posa e alla protezione delle condutture elettriche, alla protezione contro i contatti diretti ed indiretti, agli impianti di terra, al rifasamento, al dimensionamento degli impianti di illuminazione. Per ognuno di questi argomenti sono dati indicazioni dal taglio squisitamente operativo, prendendo sempre a riferimento le norme tecniche CEI ed UNI applicabili per l’esecuzione degli impianti elettrici a regola d’arte. Un libro, insomma, che non può mancare sulla scrivania di progettisti e installatori. • Manuale operativo per l’esecuzione degli impianti elettrici di A. Gorga • L’Esperto in Gestione dell’Energia di A. Calabria, D. Di Palma, M. Di Veroli, M. Lucentini • Il registro unico d’impianto elettrico di A. Gorga 9 788863 107494 Testi della stessa collana ISBN 978-88-6310-749-4 Marco Montanari Ingegnere libero professionista. È stato docente di Elettrotecnica presso diversi Istituti tecnici e professionali della provincia di Ancona. Ha progettato numerosi impianti elettrici nel settore civile, terziario e industriale. € 21,00 MONTANARI_Imp_Elettrici.indd Tutte le pagine La progettazione degli IMPIANTI ELETTRICI in BASSA TENSIONE II Edizione della stessa collana l’autore La progettazione degli impianti elettrici in bassa tensione Guida alla progettazione e all’installazione secondo le norme tecniche CEI e UNI I M P I A N T I Quaderni per la progettazione Marco Montanari La progettazione degli impianti elettrici in bassa tensione Guida alla progettazione e all’installazione secondo le norme tecniche CEI e UNI - II Edizione vai alla scheda del libro 12/12/2016 16:06:51 000 prime pagine.fm Page 1 Monday, December 12, 2016 3:54 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati QUADERNI PER LA PROGETTAZIONE LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE Guida alla progettazione e all’installazione secondo le norme tecniche CEI e UNI II edizione di MARCO MONTANARI 000 prime pagine.fm Page 2 Monday, December 12, 2016 3:54 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE - II Edizione ISBN: 978-88-6310-749-4 Copyright © 2010-2017 EPC S.r.l. Socio Unico Via dell’Acqua Traversa, 187/189 - 00135 Roma Servizio clienti: Tel. 06 33245277 Redazione: Tel. 06 33245264/205 - Fax: 06 3313212 - www.epc.it Proprietà letteraria e tutti i diritti riservati alla EPC Srl Socio Unico. La struttura e il contenuto del presente volume non possono essere riprodotti, neppure parzialmente, salvo espressa autorizzazione della Casa Editrice. Non ne è altresì consentita la memorizzazione su qualsiasi supporto (magnetico, magneto-ottico, ottico, fotocopie ecc.). La Casa Editrice pur garantendo la massima cura nella preparazione del volume declina ogni responsabilità per possibili errori od omissioni, nonché per eventuali danni risultanti dall’uso dell’informazione ivi contenuta. Il codice QR che si trova sul retro della copertina, consente attraverso uno smartphone di accedere direttamente alle informazioni e agli eventuali aggiornamenti di questo volume. Le stesse informazioni sono disponibili alla pagina: https://www.epc.it/Prodotto/Editoria/Libri/La-progettazione-degli-impianti-elettrici-in-bassa-tensione/1724 UntitledBook1.book Page 3 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM QUADERNI per la progettazione Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati A Mara 3 UntitledBook1.book Page 5 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati QUADERNI per la progettazione INDICE GENERALE Premessa ........................................................................................... 13 CAPITOLO 1 SISTEMA ELETTRICO, CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRICI IN BASE ALLA TENSIONE NOMINALE E DEL COLLEGAMENTO A TERRA .................................................. 15 1.1 Tensione nominale di un sistema .................................................. 15 1.2 Sistemi di conduttori attivi ............................................................ 16 1.3 Modi di collegamento a terra ....................................................... 18 CAPITOLO 2 DETERMINAZIONE DEI CARICHI CONVENZIONALI ..................... 23 2.1 Potenza elettrica ......................................................................... 23 2.2 Potenza installata ........................................................................ 26 2.3 Potenza convenzionale ................................................................ 27 2.4 Corrente di impiego .................................................................... 31 2.5 Esempi ....................................................................................... 32 2.6 Corrente di impiego in regime variabile ....................................... 40 CAPITOLO 3 CONDUTTURE ELETTRICHE............................................................ 45 3.1 Condutture elettriche ................................................................... 45 3.2 Tipi di posa ................................................................................ 46 3.2.1 Tipi di posa secondo norma CEI 64-8 ................................... 46 5 UntitledBook1TOC.fm Page 6 Monday, December 12, 2016 11:40 AM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati 3.2.2 Colore dei tubi sottotraccia ...................................................56 3.3 Portata .......................................................................................56 3.4 Portata dei cavi interrati ..............................................................62 3.5 Caduta di tensione ......................................................................67 3.6 Calibro dei cavi secondo AWG ...................................................72 3.7 Designazione dei tipi di cavi ........................................................76 3.8 Colore dei cavi ..........................................................................81 3.9 Comportamento al fuoco dei cavi ................................................82 3.10 Formazione dei cavi ...................................................................84 3.11 Sezione del neutro .....................................................................85 CAPITOLO 4 PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE............................................... 87 4.1 Protezione dalle sovracorrenti ......................................................87 4.2 Protezione da sovraccarico ..........................................................88 4.3 4.4 6 4.2.1 Protezione da sovraccarico mediante interruttori automatici ...........................................................88 4.2.2 Protezione da sovraccarico mediante fusibili ..........................89 4.2.3 Protezione da sovraccarico dei circuiti prese .........................90 Protezione da corto circuito .........................................................91 4.3.1 Protezione da corto circuito mediante interruttori automatici ......92 4.3.2 Protezione da corto circuito mediante fusibili..........................93 Determinazione del valore della corrente di corto circuito ...............94 4.4.1 Determinazione delle correnti di guasto a valle di un trasformatore – sistema TN ................................95 4.4.2 Determinazione delle correnti di guasto con trasformatori in parallelo................................................99 4.4.3 Determinazione delle correnti di guasto – sistema TT ............102 4.4.4 Determinazione della corrente di corto circuito a valle di un cavo in funzione della corrente di corto circuito a monte.....................................................104 4.5 Interruttori magnetotermici .........................................................107 4.6 Fusibili .....................................................................................111 LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE UntitledBook1.book Page 7 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati CAPITOLO 5 5.1 Definizioni ............................................................................... 117 5.2 Dispersore ................................................................................ 119 5.3 Conduttore di terra ................................................................... 121 5.4 Conduttori di protezione ........................................................... 121 5.5 Conduttori equipotenziali .......................................................... 123 5.6 Colori distintivi dei conduttori di terra, equipotenziali e di protezione ......................................................................... 124 5.7 Calcolo del valore della resistenza di terra di un dispersore ........................................................................ 124 5.8 Esempi di calcolo di conduttori di protezione ............................. 128 QUADERNI per la progettazione IMPIANTO DI TERRA ..................................................................... 117 CAPITOLO 6 PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI DIRETTI E I CONTATTI INDIRETTI .............................................................. 131 6.1 Contatti diretti e contatti indiretti, definizioni ............................... 131 6.2 Effetti fisiopatologici della corrente elettrica sul corpo umano ....................................................................... 132 6.3 Isolamento delle parti in tensione ............................................... 134 6.3.1 Tipi di isolamento .............................................................. 135 6.3.2 Classi di isolamento ........................................................... 136 6.4 Interruttore differenziale ............................................................ 137 6.5 Protezione contro i contatti diretti .............................................. 138 6.6 6.7 6.5.1 Protezione totale................................................................ 138 6.5.2 Gradi di protezione degli involucri...................................... 139 6.5.3 Protezione parziale............................................................ 142 Protezione combinata contro i contatti diretti ed indiretti ......................................................... 143 6.6.1 Sistemi SELV e PELV ........................................................... 143 6.6.2 Sistemi FELV ..................................................................... 144 Protezione contro i contatti indiretti ............................................ 145 7 UntitledBook1TOC.fm Page 8 Monday, December 12, 2016 11:41 AM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati 6.7.1 Protezione mediante interruzione automatica dell’alimentazione ............................................................146 6.7.1.1 Protezione dai contatti indiretti nei sistemi TT ..................146 6.7.1.2 Protezione dai contatti indiretti nei sistemi TN ................149 6.7.1.3 Protezione dai contatti indiretti sistema IT .......................151 6.7.2 Protezione senza interruzione automatica dell’alimentazione ............................................................153 6.7.2.1 Protezione mediante componenti di classe II o isolamento equivalente ...............................................153 6.7.2.2 Protezione mediante luoghi non conduttori .....................154 6.7.2.3 Protezione mediante collegamento equipotenziale locale non connesso a terra ...........................................155 6.7.2.4 Protezione mediante separazione elettrica .....................155 CAPITOLO 7 IMPIANTI DI ILLUMINAZIONE ...................................................... 157 7.1 Principali grandezze fotometriche ...............................................157 7.1.1 Flusso luminoso Ø..............................................................158 7.1.2 Efficienza luminosa η .........................................................159 7.1.3 Intensità luminosa I.............................................................159 7.1.4 Illuminamento E .................................................................160 7.1.5 Luminanza L ......................................................................161 7.2 Curve fotometriche ....................................................................162 7.3 Le sorgenti luminose ..................................................................165 7.3.1 8 Tipi di lampade .................................................................167 7.4 Il progetto illuminotecnico .........................................................170 7.5 Illuminazione di emergenza .......................................................174 7.5.1 Illuminazione di sicurezza ..................................................174 7.5.2 Segnaletica di sicurezza .....................................................178 7.5.3 Apparecchi per illuminazione di emergenza ........................180 7.5.4 Linee di alimentazione degli apparecchi illuminanti di emergenza ....................................................180 7.5.5 Verifiche e manutenzione ...................................................181 7.5.6 Modalità di intervento dell’illuminazione di emergenza.........181 LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE UntitledBook1.book Page 9 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati CAPITOLO 8 8.1 Potenza attiva, reattiva, fattore di potenza .................................. 183 8.2 Compensazione dell’energia reattiva - rifasamento ..................... 186 8.2.1 Modalità di rifasamento ..................................................... 188 8.2.2 Calcolo della potenza reattiva del rifasamento attraverso tabelle ....................................... 190 QUADERNI per la progettazione RIFASAMENTO ............................................................................... 183 CAPITOLO 9 AMBIENTI ED APPLICAZIONI PARTICOLARI ............................... 193 9.1 Ambienti a maggior rischio in caso d’incendio ............................ 194 9.2 Criteri per l’esecuzione degli impianti elettrici negli ambienti a maggior rischio in caso d’incendio ................... 201 9.3 Prescrizioni aggiuntive per gli ambienti a maggior rischio in caso d’incendio per l’elevata densità di affollamento o per l’elevato tempo di sfollamento in caso di incendio o per l’elevato danno ad animali e cose ..................................... 208 9.4 Prescrizioni aggiuntive per gli ambienti a maggior rischio in caso d’incendio in quanto aventi strutture portanti combustibili ..................................................... 209 9.5 Prescrizioni aggiuntive e criteri di applicazione per gli impianti elettrici degli ambienti a maggior rischio in caso d’incendio per la presenza di materiale infiammabile o combustibile in lavorazione, convogliamento, manipolazione o deposito di detti materiali ....................................................................... 210 CAPITOLO 10 QUADRI ELETTRICI ........................................................................ 213 10.1 Normativa applicabile .............................................................. 213 10.2 Verifica di progetto ................................................................... 215 10.3 Costruttore Originale, Costruttore del Quadro ............................. 215 9 UntitledBook1TOC.fm Page 10 Monday, December 12, 2016 11:42 AM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati CAPITOLO 11 SEZIONAMENTO E COMANDO ..................................................... 219 11.1 Sezionamento ...........................................................................219 11.2 Interruzione per manutenzione non elettrica ................................220 11.3 Comando di emergenza, arresto di emergenza ...........................221 11.4 Comando funzionale .................................................................223 CAPITOLO 12 AMBIENTI RESIDENZIALI ............................................................. 225 12.1 Premessa .................................................................................225 12.2 Dimensionamento dell’impianto .................................................225 12.3 Il montante ..............................................................................226 12.4 Il quadro di unità abitativa (centralino) ......................................226 12.5 Dotazioni dell’impianto ............................................................227 12.6 La dichiarazione di conformità ...................................................228 CAPITOLO 13 L’EFFICIENZA ENERGETICA .......................................................... 229 13.1 Premessa ..................................................................................229 13.2 Principi relativi al progetto dell’impianto .....................................229 13.3 Zone, utilizzi e maglie ...............................................................232 13.4 Sistema di gestione dell’efficienza energetica ..............................233 13.5 Classi di efficienza dell’impianto elettrico ....................................234 CAPITOLO 14 PROGETTO, DICHIARAZIONE DI CONFORMITÀ, DICHIARAZIONE DI RISPONDENZA .............. 237 14.1 10 Premessa .................................................................................237 LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE UntitledBook1.book Page 11 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati 14.2 Il progetto ................................................................................ 237 14.3 La dichiarazione di conformità .................................................. 239 QUADERNI per la progettazione 14.4 La dichiarazione di rispondenza ................................................ 239 APPENDICE LEGGI E DECRETI .......................................................................... 241 Legge 1 marzo 1968, n. 186 Disposizioni concernenti la produzione di materiali, apparecchiature, macchinari, installazioni ed impianti elettrici ed elettronici ..................... 243 D.M. 22 gennaio 2008, n. 37 Regolamento concernente l’attuazione dell’articolo 11-quaterdecies, comma 13, lettera a) della legge n. 248 del 2 dicembre 2005, recante riordino delle disposizioni in materia di attività di installazione degli impianti all’interno degli edifici ............................ 244 Decreto 19 maggio 2010 Modifica degli allegati al decreto 22 gennaio 2008, n. 37, concernente il regolamento in materia di attività di installazione degli impianti all’interno degli edifici (10A08437) ..................................................................... 254 BIBLIOGRAFIA ................................................................................ 263 11 UntitledBook1.book Page 13 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati QUADERNI per la progettazione PREMESSA Gli impianti elettrici che vengono affrontati nel testo sono quelli che vengono definiti nel linguaggio impiantistico comune “Impianti elettrici in bassa tensione”, cioè quelli che ricadono nei Sistemi di Categoria I, aventi tensioni nominali comprese tra 50 e 1000 Volt se in corrente alternata o tra 75 e 1500 Volt se in corrente continua. La progettazione di questi impianti richiede il possesso di un bagaglio di conoscenze molto ampio: gli impianti elettrici devono essere infatti progettati e costruiti in modi diversi a seconda del loro ambiente di installazione: esistono ad esempio impianti per ambienti ordinari, impianti per ambienti a maggior rischio in caso di incendio, impianti per luoghi con pericolo di esplosione, impianti per locali ad uso medico, impianti per luoghi di pubblico spettacolo, impianti all’esterno, impianti di protezione dalle scariche atmosferiche ecc. Tutti questi impianti vanno progettati e realizzati nello specifico per garantirne la funzionalità e la sicurezza. Inoltre nella progettazione occorre spesso tener conto anche della normativa di prevenzione incendi. Data la vastità dell’argomento, si è scelto di offrire una panoramica di carattere generale sulle problematiche più comuni degli impianti elettrici per ambienti ordinari fornendo gli elementi base relativi alla loro progettazione, elementi che risultano necessari anche allo studio e all’approfondimento degli impianti per gli altri tipi di ambienti. Vengono pertanto presi in considerazione i principali aspetti della progettazione relativi alla determinazione dei carichi convenzionali, al dimensionamento delle condutture elettriche, allo loro protezione da sovraccarico e cortocircuito, all’impianto di terra, alla protezione delle persone, al dimensionamento degli impianti di illuminazione, al rifasamento, ai quadri elettrici. Vengono anche analizzati i sistemi a bassissima tensione di sicurezza, con tensioni fino a 50 Volt in corrente alternata o 120 Volt in corrente continua, per la loro stretta relazione con la protezione contro i contatti diretti ed indiretti. Sono quindi stati trattati i cosiddetti luoghi “MARCI” cioè gli ambienti a Maggior Rischio in Caso di Incendio per l’importanza che essi rivestono in quanto 13 UntitledBook1.book Page 14 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati ricorrono spesso nella tipologia di ambienti in cui si deve progettare un impianto elettrico. I diversi capitoli vengono affrontati prendendo a riferimento le norme tecniche CEI ed UNI, in particolare la norma CEI 64-8 “Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 Volt in corrente alternata e a 1500 Volt in corrente continua”, norma che per gli addetti ai lavori rappresenta la “Bibbia” dell’impiantistica elettrica, per la vastità e l’importanza degli argomenti trattati. Si pensi che la norma CEI 64-8 si applica agli impianti elettrici utilizzatori, quali quelli relativi a: a) edifici a destinazione residenziale; b) edifici e strutture destinati ad uso commerciale; c) edifici e strutture destinati a ricevere il pubblico; d) edifici e strutture destinati ad uso industriale; e) edifici e strutture destinati ad uso agricolo e zootecnico; f) caravan (roulotte), campeggi e luoghi simili; g) cantieri, mostre, fiere e altre strutture temporanee; h) darsene; i) illuminazione esterna (in parallelo); l) sistemi fotovoltaici e altri sistemi di generazione in bassa tensione; m) locali ad uso medico; n) unità mobili o trasportabili; o) gruppi generatori di bassa tensione. Si tenga comunque presente che un impianto può essere progettato e/o eseguito con metodi innovativi o diversi da quelli previsti dalla norma CEI 64-8, purché conseguano lo stesso livello di sicurezza ed un equivalente funzionamento adatto all’uso previsto. 14 LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE Pagine non presenti nell'anteprima UntitledBook1.book Page 87 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati CAPITOLO 4 QUADERNI per la progettazione PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE 4.1 Protezione dalle sovracorrenti Le condutture elettriche vengono dimensionate in base alla corrente di impiego che deve attraversarle, corrente che deve essere sempre minore o al massimo uguale al valore della portata dei conduttori. Tuttavia, nel loro funzionamento, le condutture possono essere interessate da correnti superiori alla portata dei conduttori, si hanno cioè delle sovracorrenti che possono essere dovute sia a sovraccarichi che a corto circuiti. Si definisce corrente di sovraccarico una sovracorrente che si verifica in un circuito elettricamente sano. Si definisce corrente di corto circuito una sovracorrente che si verifica a seguito di un guasto di impedenza trascurabile tra due punti tra i quali esiste tensione in condizioni ordinarie di esercizio. Ad esempio si è in presenza di un sovraccarico se in un circuito sano vengono inseriti troppi carichi rispetto a quelli per cui è stato dimensionato, oppure quando nel circuito passano correnti di spunto dovute all’avviamento dei motori. Si è in presenza di un corto circuito invece in caso di guasto quando ad esempio il conduttore di fase e di neutro vengono in contatto tra di loro a seguito del cedimento dell’isolamento dei cavi. Altri esempi di corto circuiti sono i guasti fase-fase in un sistema trifase, guasti trifase, guasti fase-terra. Nel sovraccarico i conduttori vengono percorsi da correnti superiori alla loro portata che possono essere sopportate per un tempo limitato e che producono un sovrariscaldamento dei cavi. Nei cavi così sollecitati si produce un invecchiamento precoce dell’isolante che può dar luogo nel tempo a scariche elettriche ed al conseguente corto circuito. Nel corto circuito la corrente può assumere valori anche molto elevati in tempi 87 UntitledBook1.book Page 88 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati brevissimi poiché non viene limitata da valori di impedenza che risultano trascurabili. Il circuito è sollecitato da alte temperature e da sforzi elettrodinamici. In ambedue i casi la norma CEI 64-8 prevede che vengano adottate opportune protezioni atte all’interruzioni delle sovracorrenti. 4.2 Protezione da sovraccarico La norma CEI 64.8 richiede che, per la protezione contro le correnti di sovraccarico, debbano essere rispettare le due condizioni: Ib ≤ I n ≤ I z If ≤ 1,45 Iz dove: Ib è la corrente di impiego della conduttura, In è la corrente nominale del dispositivo di protezione, Iz è la portata in regime permanente della conduttura If è la corrente di sicuro funzionamento del dispositivo di protezione. I dispositivi di protezione possono essere interruttori automatici o fusibili. 4.2.1 Protezione da sovraccarico mediante interruttori automatici Nel caso di interruttori automatici per proteggere una conduttura da sovraccarico sarà necessario quindi utilizzare un interruttore automatico che abbia una corrente nominale In compresa tra il valore della corrente di Impiego Ib ed il valore della portata Iz. Tab. 4.1 – Valori classici di In per interruttori automatici modulari 1 6 10 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 La seconda condizione If 1,45 Iz è sempre rispettata in quanto risulta: If corrente di intervento 1,45 In per interruttori per uso domestico conformi alla norma CEI EN 60898; ed essendo In Iz, viene sicuramente rispettata la condizione If 1,45 Iz. 88 LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE UntitledBook1.book Page 89 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati corrente di intervento 1,30 In per interruttori per uso industriale confor- If mi alla norma CEI EN 60947-2; ed essendo In Iz, viene sicuramente ri- QUADERNI per la progettazione spettata la condizione If 1,45 Iz. ESEMPIO 1 Si debba proteggere da sovraccarico una conduttura monofase con Iz = 30 A e percorsa da una corrente di impiego Ib= 20 A Si può scegliere un interruttore con In= 25 A poiché risulta Ib In Iz 20A 25A 30A 4.2.2 Protezione da sovraccarico mediante fusibili Nel caso di fusibili per proteggere una conduttura da sovraccarico sarà necessario utilizzare un fusibile che abbia una corrente nominale In compresa tra il valore della corrente di Impiego Ib ed il valore della portata Iz. Tab. 4.2 – Valori di In per fusibili fino a 100 A 2 4 6 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 ESEMPIO 2 Si debba proteggere da sovraccarico una conduttura monofase con Iz = 30 A e percorsa da una corrente di impiego Ib= 20 A Si può scegliere un fusibile con In= 25 A poiché risulta Ib In Iz 20 25 30 Si tratta ora di verificare la seconda condizione 89 UntitledBook1.book Page 90 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati La seconda condizione If 1,45 Iz Riferendosi, ad es., a fusibili per uso generale di tipo gG il con valore della corrente convenzionale di fusione If =1,6 In si avrà: If= 1,6 x 25= 40 A Poiché 1,45 Iz = 1,45 · 30= 43,5 A, anche la seconda condizione If 1,45 Iz risulta soddisfatta. Riferendosi invece a fusibili utilizzati nella protezione motori del tipo aM, essi non sono in grado, per costruzione, di interrompere le correnti comprese tra In e k2 In , dove k2 assume il valore normalizzato di 6,3. Nel nostro caso, un fusibile aM con In = 25 A interverrebbe per valori superiori al prodotto k2 In pari a 6,3 · 25 = 157,5 A e non sarebbe quindi in grado di proteggere la conduttura. Pertanto i fusibili di tipo aM non devono essere usati per la protezione contro i sovraccarichi. 4.2.3 Protezione da sovraccarico dei circuiti prese Quando una conduttura alimenta delle prese elettriche, ai fini della protezione da sovraccarico occorre tenere conto oltre che della portata della conduttura anche del valore della corrente nominale delle prese alimentate. La corrente nominale del dispositivo di protezione da sovraccarico non dovrà superare né la portata della conduttura né il più piccolo valore nominale delle prese alimentate dalla conduttura (Vedi esempi di Tab. 4.3). Tab. 4.3 – Valori delle correnti nominali dei dispositivi di protezione in funzione delle correnti nominali delle prese Circuito con prese aventi correnti nominali [A] 10 16 10, 16 10/16 Corrente nominale del dispositivo di protezione [A] 10 16 10 16 10/16, 16+fusib, 16 32 16 32 Le “biprese” da 10/16 A possono essere protette con dispositivo di protezione da 16 A. Naturalmente prese protette singolarmente da un proprio dispositivo di protezione, es. fusibile, possono essere alimentate da circuiti con dispositivi di protezione a monte di corrente nominale superiore a quello delle prese suddette. 90 LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE UntitledBook1.book Page 91 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati 4.3 Protezione da corto circuito QUADERNI per la progettazione Per la protezione delle condutture da corto circuito occorre verificare sostanzialmente le condizioni seguenti: Il dispositivo di protezione deve avere una corrente nominale non inferiore alla corrente di impiego: In ≥ Ib per permettere la continuità del servizio. Il dispositivo di protezione deve avere potere di interruzione Pi non inferiore alla corrente presunta di cortocircuito nel punto ove il dispositivo stesso è installato, deve cioè essere in grado di interrompere tale corrente. Il dispositivo di protezione deve intervenire, in caso di cortocircuito che si verifichi in qualsiasi punto della linea, in un tempo tale da evitare che gli isolanti raggiungano temperature eccessive che li deteriorino: deve essere cioè: I2t ≤ K2S2 dove: t, durata del corto circuito in secondi S, sezione in mm2 I2t, espressa in A2s, l’energia specifica lasciata passare dal dispositivo di protezione utilizzato; K, costante caratteristica dei cavi che dipende sia dal materiale conduttore che dal tipo di isolante K2S2, energia massima che il cavo è in grado di sopportare. La costante caratteristica dei cavi si ricava dalle norme CEI 64-8. Tab. 4.4 – Costante caratteristica dei cavi (Norma CEI 64-8/4) ISOLANTE TEMPERATURA [°C] COSTANTE K INIZIALE FINALE 0 f CONDUTTORE RAME ALLUMINIO PVC 70 160 115 74 Gomma etilenpropilenica EPR e polietilene reticolato XLPE 90 250 143 92 Presenza di giunzioni o terminazioni saldate a stagno 70 160 115 In pratica il dispositivo di protezione deve intervenire in un tempo t tale da far passare un’energia non superiore a quella massima tollerabile dal cavo 91 UntitledBook1.book Page 92 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati senza che la sua temperatura finale superi quella massima prevista dalle norme. Inoltre, per la protezione da corto circuito di un conduttura si deve considerare che il corto circuito può avvenire in un punto qualsiasi della linea da proteggere; difatti, a seconda del punto in cui si verifica il corto circuito, varia il valore dell’impedenza del tratto di linea interessato e, di conseguenza, variano sia il valore della corrente di corto circuito che il tempo di intervento del dispositivo di protezione: i due casi estremi sono rappresentati da guasto a inizio linea e guasto a fine linea. Un guasto ad inizio linea provoca naturalmente una corrente di corto circuito più elevata rispetto ad un guasto a fine linea in cui la corrente di corto circuito viene limitata dall’impedenza di tutta la linea. Anche in questo caso i dispositivi di protezione possono essere interruttori automatici o fusibili. 4.3.1 Protezione da corto circuito mediante interruttori automatici La figura 4.1 mostra il confronto tra l’energia specifica lasciata passare dall’interruttore e quella tollerabile dal cavo: Figura 4.1 Confronto tra energia specifica passante di un interrutore automatico e quella tollerabile da un cavo 92 LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE UntitledBook1.book Page 93 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati risulta che la condizione I2t ≤ K2S2 si verifica per quei valori di corrente di corto circuito compresi nell’intervallo Ia-Ib che corrispondono all’intersezione della QUADERNI per la progettazione retta K2S2, relativa all’energia tollerabile dal cavo, con la curva I2t, relativa all’interruttore automatico. Il cavo risulta pertanto protetto dall’interruttore se la corrente di corto circuito assume valori compresi tra un valore minimo Ia ed un valore massimo Ib. Dato che un guasto ad inizio linea (punto B) provoca una corrente di corto circuito massimo (IccB) ed un guasto a fine linea provoca una corrente di corto circuito minima (IccA), affinché il cavo risulti protetto occorrerà perciò che: - corrente di corto circuito massima nel punto B ad inizio linea IccB risulti ≤ Ib - corrente di corto circuito minima nel punto A a fine linea 4.3.2 IccA risulti ≥ Ia Protezione da corto circuito mediante fusibili La figura 4.2 mostra il confronto tra l’energia specifica lasciata passare dal fusibile e quella tollerabile dal cavo: Figura 4.2 Confronto tra energia specifica passante di un fusibile e quello tollerabile da un cavo risulta che la condizione I2t K2S2 si verifica per quei valori di corrente di corto circuito superiori o uguali ad Ia che corrisponde all’intersezione della retta K2S2, relativa all’energia tollerabile dal cavo con la curva I2t, relativa al fusibile. 93 UntitledBook1.book Page 94 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati Affinché il cavo risulti protetto occorrerà perciò che: - corrente di corto circuito a fine linea IccA risulti ≥ Ia. Quindi per valori di corrente di corto circuito inferiori ad Ia la linea non risulta protetta. 4.4 Determinazione del valore della corrente di corto circuito Si è già detto che la corrente di corto circuito è una sovracorrente che si verifica a seguito di un guasto di impedenza trascurabile tra due punti tra i quali esiste tensione in condizioni ordinarie di esercizio. Figura 4.3 Andamento della corrente di corto circuito in funzione del tempo La corrente di corto circuito è data dalla somma di due componenti: - componente transitoria che si estingue dopo un certo tempo (unidirezionale); componente permanente che dura fin tanto che non viene interrotta (simmetrica). La corrente di corto circuita presunta è data dal valore della componente permanente simmetrica. Il potere d’interruzione dei dispositivi di interruzione rappresenta il valore efficace della corrente di corto circuito presunta che il dispositivo è in grado di interrompere. Il valore della corrente di corto circuito presunta è un valore sicuramente elevato in quanto si ipotizza che il guasto avvenga in modo franco cioè che l’impedenza di guasto risulti trascurabile; tale tipo di guasto rappresenta quindi la peggior condizione possibile. La corrente di corto circuito assume in realtà valori inferiori in quanto essa dipende sostanzialmente da: - lunghezza e sezione delle linee a monte del punto di guasto; potenza del trasformatore di cabina (se presente); potenza della rete a monte del punto di consegna dell’energia elettrica. Risulta infatti evidente che la corrente di corto circuito risulterà tanto maggiore: 94 quanto minore sarà la lunghezza della linea a monte del punto di guasto; quanto maggiore sarà la sezione della linea a monte del punto di guasto; LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE UntitledBook1.book Page 95 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati quanto maggiore sarà la potenza del trasformatore di cabina; quanto maggiore sarà la potenza della rete a monte del punto di consegna dell’energia elettrica cioè quanto maggiore sarà la capacità della rete di erogare alti valori della corrente di corto circuito. QUADERNI per la progettazione - Nei circuiti trifase con neutro si possono avere tre diverse possibilità di cortocircuito: - fase - fase; fase - neutro; trifase. Al fine di proteggere le condutture dal corto circuito a quale di queste correnti si deve fare riferimento? In genere la corrente di corto circuito più elevata è quella trifase a cui segue quella fase-fase e poi quella fase-neutro. Nel caso di cortocircuito verso terra vanno fatte diverse valutazioni a seconda che ci si trovi in un sistema TT, TN o IT. 4.4.1 Determinazione delle correnti di guasto a valle di un trasformatore – sistema TN Corto circuito trifase In un impianto utilizzatore alimentato da una propria cabina di trasformazione (es. TN) la corrente di corto circuito vale: I cc 3 F U 3 RM RTR RF 2 X M X TR X F 2 dove: U = tensione di linea RM = resistenza della linea a monte del trasformatore riportata al secondario XM = reattanza della linea a monte del trasformatore riportata al secondario RTR = resistenza del trasformatore riportata al secondario XTR = reattanza del trasformatore riportata al secondario RF = resistenza del conduttore di fase XF = reattanza del conduttore di fase 95 UntitledBook1.book Page 96 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati Per semplificare i calcoli si considera infinita la potenza della rete a monte del trasformatore ponendo RM = XM = 0 Ω; tale condizione significa avere impedenza nulla e cioè caduta di tensione nulla a monte del trasformatore: la corrente di cortocircuito non produrrà quindi cadute di tensione a monte e la tensione di alimentazione del guasto rimarrà pari al valore di tensione di linea U precedente al guasto. Ciò significa porsi nella condizione peggiore di guasto. Se poi si vuole calcolare la corrente di corto circuito per guasto franco immediatamente a valle dei morsetti al secondario del trasformatore (lato BT), si deve porre RF = XF = 0 Ω; tale condizione significa avere impedenza nulla della linea a valle del trasformatore: difatti il guasto avviene immediatamente a valle del trasformatore e non si ha alcun tratto di linea interessata dalla corrente di corto circuito a valle del trasformatore. Il valore della corrente di corto circuito, a valle del trasformatore, diventa quindi: I cc 3 F U 2 3 RTR X TR 2 U 3 Z TR dove ZTR rappresenta l’impedenza del trasformatore. Tale impedenza è l’unica impedenza rimasta a limitare la corrente di corto circuito. Essa può essere ricavata dalla teoria del trasformatore da cui risulta: Z TR 3 U 2 ucc % S n 100 dove: Sn = potenza nominale apparente del trasformatore [VA] ucc% = tensione di corto circuito percentuale del trasformatore (La tensione di corto circuito di un trasformatore è la tensione che si deve applicare al circuito primario per ottenere al secondario chiuso in corto circuito la corrente nominale. Viene eseguita una prova su un trasformatore chiuso in corto circuito e si misura il valore della tensione di corto circuito necessaria a far circolare al secondario la corrente nominale: tale tensione assume valori molto piccoli generalmente pari al 4%-6%.) Sostituendo tale espressione nella formula per il calcolo della corrente di cor96 LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE UntitledBook1.book Page 97 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati tocircuito si ottiene: S n 100 3 U ucc % QUADERNI per la progettazione I cc 3 F Sia Sn che ucc% sono dati di targa del trasformatore; con le ipotesi fatte risulta semplice ricavare il valore della corrente di corto circuito immediatamente a valle del trasformatore. ESEMPIO 3 Si voglia ricavare il valore della corrente di corto circuito di un trasformatore MT/BT avente i seguenti dati di targa: U1n = 20 kV U20 = 400 V Sn = 630 kVA ucc% = 4% I cc 3 F S n 100 630000 100 22733 A 3 U ucc % 3 400 4 Lo stesso trasformatore, ma con ucc% = 6% avrebbe una: I cc 3 F S n 100 630000 100 15155 A 3 U ucc % 3 400 6 Più elevata è la tensione di corto circuito di un trasformatore, minore risulta la sua corrente di corto circuito. 97 UntitledBook1.book Page 98 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati Tab. 4.5 – Valori tipici di ucc% dei trasformatori 20kV/400V TENSIONE DI CORTO CIRCUITO UCC% [%] POTENZA NOMINALE [KVA] TRASFORMATORI IN OLIO 50 4 100 4 160 4 250 4 400 4 TRASFORMATORI IN RESINA 630 4-6 6 1000 6 6 1600 6 6 2000 6 6 2500 6 6 Corto circuito fase-fase La corrente di corto circuito fase-fase, sempre trascurando l’impedenza della rete a monte, si ottiene da: I ccFF U 2 RTR 2 RF 2 X TR 2 X F 2 2 3 I cc 3 F 2 Corto circuito fase-neutro La corrente di corto circuito fase-neutro, sempre trascurando l’impedenza della rete a monte, si ottiene da: I ccFN U 3 RTR RF RN 2 X TR X F X N 2 Dal confronto delle formule relative ai tre casi di corto circuito analizzati si vede chiaramente che la corrente di corto circuito più elevata è quella trifase, seguita da quella fase-fase e da quella fase-neutro. Il valore della corrente di corto circuito trifase va allora adoperato per valutare la protezione di un cavo per un guasto che si verifichi immediatamente a valle dell’interruttore di protezione e per la scelta del potere di interruzione dell’interruttore stesso. Il valore della corrente di corto circuito fase-fase va invece adoperato per valutare la protezione di un cavo per un guasto che si verifichi in fondo a una linea trifase o fase-fase. 98 LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE UntitledBook1.book Page 99 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati 4.4.2 QUADERNI per la progettazione Il valore della corrente di corto circuito fase-neutro va invece adoperato per valutare la protezione di un cavo per un guasto che si verifichi in fondo a una linea trifase con neutro o monofase fase-neutro. Determinazione delle correnti di guasto con trasformatori in parallelo Particolare attenzione va posta nel caso che in cabina di trasformazione siano installati più trasformatori in parallelo. Parallelo di due trasformatori Se si mettono in parallelo due trasformatori uguali la corrente di corto circuito sulla sbarra di bassa tensione è doppia rispetto a quella dovuto ad un unico trasformatore, in quanto è data dalla somma della corrente di corto circuito dovuta al trasformatore TR1 e di quella dovuta al trasformatore TR2 e, di conseguenza, il potere di interruzione degli interruttori a valle della sbarra deve essere idoneo all’interruzione di tale doppia corrente di corto circuito. Il potere di interruzione degli interruttori posti sui montanti dei due trasformatori deve essere invece idoneo ad interrompere la sola corrente di cortocircuito dovuta ad un solo trasformatore. ESEMPIO 4 Si voglia ricavare il valore della corrente di corto circuito nel caso di n. 2 traformatori in parallelo MT/BT aventi ognuno i seguenti dati di targa (figura 4.4): U1n = 20 kV U20 = 400 V Sn = 400 kVA ucc% = 4% 99 UntitledBook1.book Page 100 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati Figura 4.4 Correnti di corto circuito per 2 trasformatori in parallelo La corrente di cortocircuito raddoppia rispetto a quella dovuta ad ogni trasformatore e poiché ogni trasformatore contribuisce a fornire una corrente di corto circuito pari a: I cc 3 F S n 100 400000 100 14433 A 3 U ucc % 3 400 4 in totale si avrà una corrente di cortocircuito: I cc 3 F Tot 2 I cc 3 F 2 14433 28866 A Gli interruttori posti sul quadro sono però soggetti a correnti di corto circuito diverse a seconda del punto in cui si verifica il corto circuito. In particolare: 100 - cortocircuito nel punto A): l’interruttore I1 è sottoposto alla corrente di corto circuito dovuta al trasformatore TR2 (il guasto è alimentato sia da TR1 che da TR2, ma l’interruttore è attraversato dalla sola corrente proveniente da TR2) - cortocircuito nel punto B) l’interruttore I1 è sottoposto alla corrente di corto circuito dovuta al trasformatore TR1 (il guasto è alimentato sia da TR1 che da TR2, ma l’interruttore è attraversato dalla sola corrente proveniente da TR1) - cortocircuito nel punto C) l’interruttore I3 è sottoposto alla corrente di corto circuito dovuta ai trasformatori TR1 e TR2 LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE UntitledBook1.book Page 101 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati QUADERNI per la progettazione (il guasto è alimentato sia da TR1 che da TR2, e l’interruttore è attraversato dalla corrente proveniente da TR1 e dalla corrente proveniente da TR2). Parallelo di tre trasformatori Se si mettono in parallelo tre trasformatori uguali la corrente di corto circuito sulla sbarra di bassa tensione è tripla rispetto a quella dovuto ad un unico trasformatore, in quanto è data dalla somma della corrente di corto circuito dovuta al trasformatore TR1, di quella dovuta al trasformatore TR2 e di quella dovuta al trasformatore TR3; di conseguenza, il potere di interruzione degli interruttori a valle della sbarra deve essere idoneo all’interruzione di tale tripla corrente di corto circuito. Il potere di interruzione dell’interruttore posto sul montante di ognuno dei tre trasformatori deve essere invece idoneo ad interrompere la corrente di cortocircuito dovuta agli altri trasformatori. ESEMPIO 5 Si voglia ricavare il valore della corrente di corto circuito nel caso di n. 3 traformatori in parallelo MT/BT aventi ognuno i seguenti dati di targa (figura 4.5). Figura 4.5 Correnti di corto circuito per 3 trasformatori in parallelo La corrente di cortocircuito triplica rispetto a quella dovuta ad ogni trasformatore e in totale si avrà una corrente di cortocircuito I cc 3 F Tot 3 I cc 3 F 3 14433 43299 A 101 UntitledBook1.book Page 102 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati in particolare: - cortocircuito nel punto A) l’interruttore I1 è sottoposto alla corrente di corto circuito dovuta ai trasformatori TR2 e TR3 (il guasto è alimentato sia da TR1 che da TR2 che da TR3, ma l’interruttore è attraversato dalle correnti provenienti da TR2 e TR3) - cortocircuito nel punto B) l’interruttore I1 è sottoposto alla corrente di corto circuito dovuta al trasformatore TR1 (il guasto è alimentato sia da TR1 che da TR2 che da TR3, ma l’interruttore è attraversato dalla sola corrente proveniente da TR1) - cortocircuito nel punto C) interruttore I1 è sottoposto alla corrente di corto circuito dovuta al trasformatore TR1 (il guasto è alimentato sia da TR1 che da TR2 che da TR3, ma l’interruttore è attraversato dalla sola corrente proveniente da TR1) - l’interruttore I4 è sottoposto alla corrente di corto circuito dovuta ai trasformatori TR1, TR2 e TR3 (il guasto è alimentato sia da TR1 che da TR2 che da TR3, e l’interruttore è attraversato dalla corrente proveniente da TR1, dalla corrente proveniente da TR2, e dalla corrente proveniente da TR3) Per l’interruttore posto sul montante di ogni trasformatore il caso più gravoso è il caso A, quando il corto avviene a monte dell’interruttore stesso che è chiamato ad interrompere la corrente di corto circuito proveniente dagli altri due trasformatori presenti. Parallelo di un numero qualsiasi n trasformatori Da quanto visto precedentemente si possono trarre le seguenti conclusioni valide per un numero n di trasformatori uguali in parallelo: - Interruttori posti a valle della sbarra di BT dei trasformatori: potere di interruzione n Icc3F - Interruttori posti sui montanti dei trasformatori: potere di interruzione (n-1) Icc3F dove: n = numero di trasformatori uguali in parallelo Icc3F = corrente di corto circuito trifase dovuta al singolo trasformatore 4.4.3 Determinazione delle correnti di guasto – sistema TT Quando un impianto non è alimentato da un proprio trasformatore MT/BT, non si conoscono le caratteristiche della rete a monte. 102 LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE UntitledBook1.book Page 103 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati È il caso di impianto alimentato direttamente in bassa tensione dall’Ente Fornitore di Energia Elettrica. QUADERNI per la progettazione Il valore della corrente di corto circuito presunta immediatamente a valle del punto di consegna dell’energia elettrica non può allora essere calcolato come nei sistemi TN. La Norma CEI 0-21, “Regola tecnica di riferimento per la connessione di Utenti attivi e passivi alle reti BT delle imprese distributrici di energia elettrica”, stabilisce i valori convenzionali della corrente di cortocircuito massima nel punto di connessione alla rete e il fattore di potenza secondo la Tab. 4.6: Tab. 4.6 – Valori della corrente di corto circuito massima nei punti di connessione (Norma CEI 0-21) FORNITURA CORRENTE DI CORTOCIRCUITO MASSIMA MONOFASE CORRENTE DI CORTOCIRCUITO MASSIMA TRIFASE Monofase 6 kA (cosφCC = 0,7) - Trifase P < 33 kW 6 kA (cosφCC = 0,7) 10 kA (cosφCC = 0,5) Trifase P > 33 kW 6 kA (cosφCC = 0,7) 15 kA (cosφCC = 0,3) I valori in tabella si basano su una taglia massima dei trasformatori del Distributore fino a 630 kVA (ucc% = 6%). I Distributori non potranno più usare trasformatori di taglia superiore. Per quelli già installati il Distributore dovrà comunicare all'utente i relativi valori della corrente di cortocircuito. L'utente, se non riceve altra comunicazione, si basa sui valori in tabella. Tale valore rappresenta il massimo valore della corrente di corto circuito presunta. La norma CEI 64-8 art. 533.3 (commento) fornisce invece le formule per il calcolo della minima corrente di corto circuito presunta che si considera quella tra fase e fase (se il neutro non è distribuito) o tra fase e neutro (se il neutro è distribuito) nel punto più lontano della conduttura da proteggere: I cc min FF 0,8 U 2L 1,5 S (con neutro non distribuito) dove: U = tensione concatenata di alimentazione in Volt = resistività a 20°C del materiale dei conduttori ( mm2/m pari a 0,018 se Cu - 0,027 se Al) L = lunghezza della conduttura protetta (m) 103 UntitledBook1.book Page 104 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati S = sezione del conduttore (mm2) IccminFF = corrente minima di corto circuito presunta fase – fase I cc min FN 0,8 U 0 L 1,5 (1 m) S (con neutro distribuito) dove: U0 = tensione di fase di alimentazione in Volt = resistività a 20°C del materiale dei conduttori ( mm2/m pari a 0,018 se L = lunghezza della conduttura protetta (m) S = sezione del conduttore (mm2) m = rapporto tra la resistenza del conduttore di neutro e la resistenza del conduttore Cu - 0,027 se Al) di fase (nel caso essi siano costituiti dallo stesso materiale, esso è uguale al rapporto tra la sezione del conduttore di fase e quella del conduttore di neutro) IccminFN =corrente minima di corto circuito presunta fase – neutro. Il coefficiente 0,8 tiene conto dell’impedenza della rete a monte che non è nota e sta ad indicare che la tensione a inizio linea subisce un calo del 20% in caso di guasto in fondo alla linea. Le reattanze della linea da proteggere vengono trascurate. 4.4.4 Determinazione della corrente di corto circuito a valle di un cavo in funzione della corrente di corto circuito a monte Per la determinazione delle correnti di corto circuito in fondo ad una linea, una volta che si conosca il valore delle correnti di corto circuito ad inizio linea, possono essere utili degli strumenti tabellari che consentono di determinare il valore della corrente di cortocircuito in base alla lunghezza e alla sezione del cavo. 104 LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE sezione cavi [mm2] 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 2x120 2x150 2x185 3x120 3x150 3x185 Icc a monte [kA] 100 90 80 70 60 50 45 40 35 30 25 22 15 10 7 5 4 1,2 1 1,5 1,3 2 1,6 2,5 1,9 2,9 2,1 3,3 2,3 3,6 2,4 3,9 2,6 4,1 2,7 4,3 4,2 6,6 4,5 7,2 4,8 7,7 6,2 9,9 6,7 10,8 7,2 11,6 Icc a valle [kA] 91 86 83 79 75 72 66 64 57 55 48 47 44 43 39 38 34 34 30 29 25 25 22 22 15 15 10 10 7 7 5 5 4 4 1 1,6 2,3 3,1 4,1 5,4 6,5 7,6 8,4 9,2 10 10,6 15,1 16,8 18,4 22,6 25,2 27,6 71 67 61 55 49 42 39 35 31 27 23 21 15 10 7 5 4 1,1 1,6 2,1 2,8 3,6 4,3 4,9 5,4 5,8 6,3 6,6 9,7 10,7 11,6 14,6 16,1 17,4 80 74 68 61 53 45 41 37 33 29 24 21 15 10 7 5 4 lunghezza cavi [m] 60 57 53 49 44 38 36 32 29 26 22 20 14 10 7 5 4 1,4 2,2 3,3 4,5 6,1 8 10 11,7 13,2 14,6 16 17,1 23,3 26,3 29,1 34,9 39,4 43,6 49 47 45 42 38 34 32 29 27 24 21 19 13 10 7 5 4 1,2 2 3,1 4,7 6,4 8,8 11,6 14,6 17,3 19,7 22 24,4 26,3 34,5 39,3 44 51,7 59 65,9 38 37 36 34 32 29 27 25 23 21 19 17 13 9 7 5 4 1,2 1,7 2,8 4,4 6,7 9,2 12,7 17 21,6 25,8 29,7 33,5 37,4 40,6 51,5 59,3 66,9 77,2 89 100,3 29 29 28 27 25 24 23 21 20 18 17 15 12 9 7 5 4 1 1,6 2,4 3,9 6,1 9,4 12,9 17,9 24,2 31 37,2 43,2 49 55,3 60,3 74,3 86,3 97,9 111,5 129,5 146,9 21 21 21 20 19 18 18 17 16 15 14 13 10 8 6 5 4 1,4 2,3 3,4 5,6 8,8 13,6 18,8 26,2 35,5 45,8 55,3 64,6 73,7 83,7 91,7 110,5 129,1 147,3 165,8 193,7 221 16 16 16 16 15 15 14 14 13 13 12 11 9 7 6 4 4 1,2 1,9 3 4,5 7,4 11,8 18,3 25,3 35,4 48,2 62,4 75,6 88,7 101,5 115,8 127,3 151,2 177,3 202,9 226,7 265,9 304,4 12 12 12 12 12 11 11 11 11 10 10 9 8 6 5 4 4 1,7 2,6 4,1 6,1 10,1 16 24,8 34,4 48,2 65,8 85,6 103,9 122,2 140,3 160,6 176,9 207,8 244,4 280,5 311,6 366,6 8 8 8 8 8 8 8 8 8 7 7 7 6 5 4 4 3 2,3 3,9 6,2 9,2 15,3 24,3 37,8 52,4 73,8 101 131,8 160,4 189,2 217,7 250,1 276,1 320,7 378,3 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 3 3 4,6 6,2 9,9 14,8 24,7 39,3 61,1 84,9 119,6 164,1 214,7 261,8 309,5 357 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 6,4 10,4 16,6 24,8 41,3 65,9 102,5 142,6 201,1 276,3 362,1 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 8,9 12,8 20,4 30,3 49,8 70,3 123,3 173,7 242,1 331,6 434,5 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 12,4 15,6 24,9 37,3 62,1 99,1 154,2 214,6 303 QUADERNI per la progettazione 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 5 4 4 3 3 3,3 5,2 8,2 12,3 20,5 32,7 50,7 70,5 99,3 136,1 177,9 216,7 256,1 295,1 339,5 375,3 Tab. 4.7 – Determinazione della corrente di corto circuito trifase a valle di un cavo in funzione della corrente di corto circuito a monte (fonte Schneider Electric) UntitledBook1.book Page 105 Wednesday, December 7, 2016 2:47 PM Pagine tratte da www.epc.it - Tutti i diritti riservati 105 Pagine non presenti nell'anteprima
