QUADRI ELETTRICI DI BASSA TENSIONE

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1 -VI/1- CAPITOLO VI QUADRI ELETTRICI DI BASSA TENONE 1. Generalità Un quadro elettrico è da considerare un componente dell'impianto, come ad esempio un cavo, che basa la sua qualità sulla prova sperimentale in laboratorio e/o sulla verifica analitica mediante opportuni procedimenti di calcolo avvalorati anche dall esperienza. I componenti dell'impianto hanno un costruttore che risponde della loro conformità alle norme relative. Analogamente un quadro elettrico deve essere conforme alle norme CEI oppure alla norma sperimentale CEI per i quadri ad uso domestico e similare (nel termine "similare" rientra ad esempio la piccola industria, il terziario ed in particolare gli uffici). 2. Campo di applicazione della norma sperimentale CEI e della norma Per individuare il campo di applicazione della norma sperimentale CEI e della norma CEI occorre innanzitutto definire la corrente nominale del quadro I nq. La corrente nominale del quadro I nq è il valore più basso tra la corrente nominale in entrata I ne e la corrente nominale in uscita I nu. Per corrente nominale in entrata I ne del quadro si intende 1'85 % della corrente nominale del sistema di protezione e/o dell apparecchio di manovra di ingresso del quadro. La corrente nominale in uscita I nu del quadro è la somma delle correnti nominali di tutti i sistemi di protezione in uscita destinati ad essere utilizzati contemporaneamente. Se, come spesso accade, non è noto a priori quali circuiti siano destinati ad essere utilizzati in modo contemporaneo, quale corrente in uscita I nu si considera la somma delle correnti nominali di tutti i sistemi di protezione in uscita. Nella fig. VI.1 sono indicate, a titolo d'esempio, le correnti nominali I ne, I nu e I nq di tre quadri. Come si può notare, nel primo quadro la I nq coincide con I ne, mentre nel secondo e nel terzo quadro la I nq coincide con I nu. Agli involucri (vuoti) dei quadri fissi per uso domestico e similare si applica la norma sperimentale CEI Sulla base di questa norma, il costruttore dell involucro può stabilire qual è la potenza massima dissipabile dall'involucro, nelle condizioni d'installazione previste, senza che la sopratemperatura superi in nessun punto della superficie esterna 30 C. Il costruttore fornisce quindi all'installatore il valore della massima potenza dissipabile dall involucro e le istruzioni per il corretto montaggio. Si è ora in grado di precisare il campo di applicazione della norma CEI 23-51, e, quindi, anche quello della norma CEI La norma CEI si applica ai quadri di distribuzione per installazione fissa, per uso domestico e similare, realizzati assiemando involucri vuoti, conformi alla norma sperimentale CEI 23-49, con sistemi di protezione ed apparecchi che nell'uso ordinario

2 -VI/2- I ne = 0.85 x 40 = 34 A I nu = = 51 A I nq = 34 A I ne = 0.85 x ( ) = A I nu = = 83 A I nq = 83 A I ne = 0.85 x ( ) = A I nu = = 115 A I nq = 115 A Fig VI.1 - Esempi di individuazione delle correnti nominali I ne, I nu e I nq di un quadro.

3 -VI/3- dissipano una potenza non trascurabile, ad esempio interruttori automatici e differenziali, trasformatori, lampade, ecc. Tali quadri devono essere: adatti ad essere utilizzati a temperatura ambiente normalmente non superiore a 25 C, ma che occasionalmente può raggiungere 35 C; destinati all'uso in corrente alternata con tensione nominale non superiore a 440 V; destinati ad incorporare sistemi di protezione ed apparecchi di manovra per uso domestico e similare con corrente nominale (I n ) non superiore a 125 A; con corrente nominale in entrata (I ne ) non superiore a 125 A; con corrente presunta di cortocircuito (I cp ) nel punto d'installazione non superiore a l0 ka (valore efficace della componente simmetrica) o protetti da dispositivi limitatori di corrente aventi corrente limitata (I p ) non eccedente 15 ka (valore di picco) in corrispondenza del loro potere d'interruzione nominale. Se il quadro non è con le caratteristiche suindicate esce dal campo di applicazione della norma CEI e si applicano le norme CEI Ad esempio, ritornando alla figura VI. 1, il primo ed il secondo quadro rientrano nel campo di applicazione della prima norma, mentre il terzo quadro rientra nel campo di applicazione della seconda norma, perché anche se ogni sistema di protezione di ingresso del quadro ha una corrente nominale minore di 125 A, la I ne supera il valore di 125 A. Il diagramma di flusso della figura VI. 2 sintetizza il campo di applicazione delle norme per i quadri di bassa tensione. 3. Campo di applicazione della norma sperimentale CEI La targa Il costruttore è colui che si assume la responsabilità del quadro e appone il proprio nome sulla targa. La norma CEI richiede tassativamente che ogni quadro abbia una targa. Secondo la norma CEI la targa può essere posta anche dietro la portella di chiusura e deve portare in modo indelebile i seguenti dati: nome o marchio del costruttore, tipo del quadro (o altro mezzo di identificazione), corrente nominale del quadro, natura della corrente e frequenza, tensione nominale di funzionamento, grado di protezione, se superiore a IP2XC (il grado di protezione del quadro è quello dichiarato dal costruttore dell involucro, se questo è stato installato secondo le istruzioni del costruttore).

4 -VI/4- QUADRI T amb. 25 C (max 35 C) U n 440 V I n 125 A I ne 125 A I cp 10 ka I p 15 ka CEI CEI Fig VI.2 - Schema per l individuazione delle norme di riferimento per i quadri di bassa tensione.

5 -VI/ Verifiche La norma CEI prevede le seguenti verifiche (si ricorda che la verifica si compone di esami a vista e di prove). A. Verifica della costruzione e identificazione. Si esamina a vista che il quadro sia dotato di portella di chiusura generalmente dotata di chiave e che abbia la targa con i dati richiesti, controllandone la conformità agli schemi circuitali e ai dati tecnici. B. Verifica del corretto cablaggio, del funzionamento meccanico e, se necessario, del funzionamento elettrico. Si effettua un esame a vista del corretto montaggio degli apparecchi e della sistemazione dei cavi e una prova del funzionamento elettrico, se la complessità del quadro lo richiede. C. Verifica dell efficienza del circuito di protezione. Nei quadri metallici ci si deve assicurare del buon collegamento delle masse al conduttore di protezione, a vista o con prova strumentale. D. Verifica della resistenza d'isolamento. La resistenza d'isolamento tra i conduttori attivi e verso massa, misurata a 500 V, deve essere almeno 1000 Ω/V riferita alla tensione nominale verso terra del circuito. E. Verifica dei limiti di sopratemperatura. I quadri alimentati in monofase e aventi corrente nominale fino a 32 A sono sottoposti solo alle verifiche A e B; gli altri quadri sono sottoposti anche alle verifiche D ed E. I quadri metallici anche alla prova C. La situazione è riassunta nel diagramma di flusso della figura VI. 3.

6 -VI/6- Quadri soggetti alla norma CEI Il quadro è monofase? No Si Si Inq 32 A No No Il quadro ha le masse? Si No Il quadro ha le masse? Si Verifiche A-B Verifiche A-B-C Verifiche A-B-D-E Verifiche A-B-C-D-E Fig VI. 3 - Schema per l individuazione delle verifiche da effettuare sui quadri soggetti alla norma CEI Campo di applicazione della norma CEI Al fine di migliorare la sicurezza e l affidabilità, le norme spingono verso una maggiore industrializzazione del componente quadro elettrico, inteso come insieme di carpenteria, interruttori, barre/cavi, ecc. Vengono presi in considerazione i quadri prefabbricati classificati come AS, costruiti in serie, e ANS, costruiti non in serie (norma CEI 17-13/1). La prima tipologia deve essere conforme ad un tipo o ad un sistema costruttivo prestabilito o comunque senza scostamenti tali da modificarne in modo determinante le prestazioni rispetto alla configurazione provata. In altre parole, utilizzando componenti standard a catalogo in modo da non comprometterne le prestazioni, si realizzano facilmente quadri AS. Per ragioni di progetto, di adattamento allo spazio disponibile per il quadro o altro, si ricorre al quadro ANS. Il costruttore del quadro introduce alcune modifiche nella disposizione o nel montaggio dei componenti utilizzati, rispetto a quanto indicato nel catalogo e nei fogli istruzione del costruttore: in questo caso occorre, quindi,

7 -VI/7- determinare (tramite prova o calcolo come nel seguito specificato) le nuove caratteristiche e prestazioni del quadro e verificarne la conformità alle specifiche della norma. Va inoltre tenuto presente che ogni quadro assiemato, montato e cablato da un installatore/quadrista, anche se AS, è un prodotto che possiede una propria specificità, che deriva proprio dall opera dell installatore/quadrista stesso (assemblaggio, cablaggio, ecc.) al quale vengono quindi richieste le prove individuali che costituiscono la verifica della parte di sua competenza. Per le apparecchiature di tipo AS la norma prevede il riferimento ad uno o più prototipi i quali siano stati sottoposti a tutte le prove di tipo previste. L onerosità di tali prove, in termini di strumentazione, di durata e costi, è tale da renderle antieconomiche per l installatore/quadrista. Risulta, infatti, più conveniente ed immediato appoggiarsi a costruttori di sistemi completi di distribuzione per i quali diventa logico sottoporre i propri sistemi alle prove di tipo previste in virtù degli elevati volumi di produzione. L installatore/quadrista può facilmente assemblare quadri di tipo AS senza realizzare alcuna prova di tipo supplementare, ma semplicemente avvalendosi dei dati e delle prestazioni dichiarate dal costruttore dei componenti e sfruttando l elevato grado di standardizzazione dei componenti stessi che non consente interpretazioni ambigue sulle modalità di assemblaggio e di montaggio del quadro. 4.1 Dati relativi ai quadri Ciascun quadro deve essere corredato di una o più targhe, marcate in maniera indelebile e poste in modo da essere visibili e leggibili a quadro installato, con i seguenti dati: nome e marchio di fabbrica del costruttore; tipo, numero o altro mezzo di identificazione del quadro. Le seguenti ulteriori informazioni devono essere disponibili o su targa o in altri modi appropriati, quali cataloghi, documenti, schemi e simili: norma di riferimento CEI 17-13/1; natura della corrente e della frequenza; tensioni nominali di impiego; tensioni nominali di isolamento; tensione nominale di tenuta ad impulso quando dichiarata; tensioni nominali dei circuiti ausiliari (se del caso); limiti di funzionamento; corrente nominale di ciascun circuito (se del caso); tenuta al corto circuito; grado di protezione; misure di protezione delle persone; condizioni di servizio (se differenti da quelle normali); dimensioni, preferibilmente nell ordine hxlxp (solo AS); il peso (solo AS). I quadri sono previsti per utilizzazione nelle condizioni normali di servizio. Nel caso sussistano condizioni speciali di servizio, oppure vengano impiegati equipaggiamenti elettronici non previsti per funzionare nelle condizioni normali,

8 -VI/8- occorre che l utilizzazione ed il fornitore concordino ulteriori particolari prescrizioni o accorgimenti. Analoga procedura nel caso siano previste condizioni speciali durante il trasporto, l immagazzinamento e la posa in opera del quadro. Il quadro deve essere costruito con materiali atti a resistere alle sollecitazioni meccaniche, elettriche e termiche, nonché agli effetti dell umidità che possono verificarsi in servizio normale. Gli apparecchi ed i circuiti devono essere disposti in modo da mantenere le distanze di isolamento conformi a quelle specificate nelle relative prescrizioni, da assicurare il loro funzionamento e da facilitare la manutenzione con il necessario grado di sicurezza. Il grado di protezione previsto per un quadro contro il contatto diretto e l ingresso di corpi estranei solidi e liquidi viene indicato per mezzo della sigla IP in accordo con la norma CEI Per gli ANS nessun grado di protezione IP può essere assegnato senza che siano condotte prove appropriate o senza che questo sia accertato con ispezione conforme alla Norma CEI 70-1 o siano utilizzati involucri standardizzati preventivamente provati. In un quadro elettrico si definisce: parte fissa una parte costituita da componenti montati e cablati su un supporto comune e prevista per non essere rimossa in servizio; in questo caso le connessioni dei circuiti principali possono essere stabilite o interrotte solo quando il quadro è fuori tensione, generalmente mediante l uso di attrezzo; parte asportabile quella che può essere completamente rimossa dal quadro e rimessa in posizione, anche se il circuito al quale è connessa è in tensione; le parti asportabili devono avere una posizione di servizio ed una posizione d asportato; parte estraibile quella parte asportabile che può essere anche portata in una posizione che assicura una distanza di sezionamento dei contatti principali, pur rimanendo meccanicamente unita al quadro. 4.2 Prove Le norme prevedono vari tipi di prove, tra cui le prove di tipo e le prove individuali Prove di tipo Le prove di tipo si effettuano su uno o più quadri prototipo. Per onerosità in termini di costi, tempo ed attrezzature richieste, le principali prove di tipo (ed in particolare le prove di sovratemperatura, cortocircuito e grado di protezione) sono generalmente effettuate dal costruttore di carpenteria; i risultati di tali prove, cioè le prestazioni dei componenti in condizioni di impiego standard, compaiono sui cataloghi del costruttore stesso. Le prove di tipo previste dalla norma per quadri AS ed ANS sono le seguenti: sovratemperatura; proprietà dielettriche; tenuta al cortocircuito; efficienza del circuito di protezione; verifica delle distanze in aria e superficiali;

9 -VI/9- funzionamento meccanico; grado di protezione Prove individuali Le prove individuali sono sempre e comunque di competenza del costruttore finale del quadro. Hanno lo scopo di verificare la parte di sua competenza e cioè il corretto impiego dei materiali impiegati, il loro assiemaggio e cablaggio a regola d arte e la verifica finale del quadro montato e cablato. Le prove individuali comprendono: verifica del cablaggio e del funzionamento elettrico; isolamento (in alternativa è possibile realizzare per i quadri ANS la prova di resistenza di isolamento); controllo delle misure di protezione e della continuità del circuito di protezione; resistenza di isolamento per soli ANS. Si intuisce facilmente come tali prove siano di semplice, rapida ed economica realizzazione e non siano altro che la sistematizzazione delle abituali operazioni di verifica e collaudo sul quadro finito. 5. Compatibilità elettromagnetica Nella problematica del quadro è stata introdotta la compatibilità elettromagnetica nelle due accezioni possibili: disturbi condotti (percepiti e subiti dal quadro); disturbi irradiati (prodotti dal quadro). Generalmente si afferma che i disturbi hanno senso se e solo se ci si preoccupa di quadri provvisti di componenti elettronici. Per quadri privi di tali componenti non si ha alcun problema di compatibilità e non si richiedono prove specifiche. Per quadri dotati di equipaggiamenti elettronici si richiede che essi stessi siano conformi ai limiti di compatibilità delle pubblicazioni IEC sia per disturbi condotti che irradiati.

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