Corso di formazione tecnica ABB LP Division Terra Contesto legislativo e normativo

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1 Corso di formazione tecnica ABB LP Division Terra Contesto legislativo e normativo November 28, 2012 Slide 1 Contesto legislativo La legge 186/68: Art. 1: Tutti i materiali, le apparecchiature i macchinari le installazioni e gli impianti elettrici ed elettronici devono essere realizzati e costruiti a regola d'arte. Art. 2: I materiali, le apparecchiature, i macchinari, le installazioni e gli impianti elettrici ed elettronici realizzati secondo le norme del comitato elettrotecnico italiano (CEI) si considerano costruiti a regola d'arte. DECRETO LEGISLATIVO 3 agosto 2009, n. 106 Disposizioni integrative e correttive del decreto legislativo 9 aprile 2008, n. 81, in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro. November 28, 2012 Slide 2 1

2 Contesto legislativo/normativo La legge 248/05 e il D.M. 37/08 Il DPR 462/01 La norma CEI 64 8 La norma CEI 11 1 e la nuova norma CEI EN classificazione CEI 99-3 in vigore (la CEI 11 1 rimane applicabile fino al 01/11/2013) La guida CEI La guida CEI La guida CEI a presto nella nuova edizione con un nuovo nome CEI 99 - XX November 28, 2012 Slide 3 La nuova norma CEI EN 50522/CEI 99-3 November 28, 2012 Slide 4 2

3 Progettazione ed esecuzione dell impianto di terra Rilievo del sito CEI EN November 28, 2012 Slide 5 Ispezione in sito e documentazione sugli impianti di terra Dovrebbe essere disponibile un disegno planimetrico degli impianti di terra Il progetto di un impianto di terra può essere realizzato come segue: a) raccolta dati es. corrente di guasto a terra, durata del guasto e configurazione; b) progetto iniziale dell impianto di terra basato sui requisiti funzionali; c) determinare se è parte di un impianto di terra globale; d) in caso negativo, determinare le caratteristiche del suolo es. specifica resistività degli strati del suolo; e) determinare, in base alla corrente di guasto a terra, la corrente che fluisce nel suolo dall impianto di terra;. Progettazione ed esecuzione dell impianto di terra Rilievo del sito CEI EN f) determinare, in base alla configurazione, le caratteristiche del suolo e tutte le impedenze verso terra degli impianti di terra in parallelo; g) determinare la tensione totale di terra; h) determinare la tensione di contatto ammissibile; i) se la tensione totale di terra è inferiore alla tensione di contatto ammissibile e sono soddisfatti i requisiti della Tabella 2, il progetto è completato; NOTA Il progetto è completato anche quando la EPR è minore di 2 UTp EPR = Earth potential rise. j) in caso contrario, determinare se le tensioni di contatto sull impianto di terra e nelle sue vicinanze sono nei limiti tollerabili; November 28, 2012 Slide 6 3

4 Progettazione ed esecuzione dell impianto di terra Rilievo del sito CEI EN k) determinare se i potenziali trasferiti rappresentino un rischio al di fuori o dentro l area dell impianto elettrico. Se si, procedere a ridurli nelle aree esposte; l) determinare se le apparecchiature di bassa tensione sono assoggettate a eccessive sollecitazioni di tensione. Se si, procedere con provvedimenti di riduzione che possono comprendere la separazione dell impianto di terra AT da quello BT; m) determinare se la circolazione di corrente di neutro del trasformatore può portare ad eccessive differenze di potenziale tra parti diverse dell impianto di terra. Se si, procedere con misure di riduzione. November 28, 2012 Slide 7 Progettazione ed esecuzione dell impianto di terra Rilievo del sito CEI EN Una volta soddisfatti i criteri di cui sopra, il progetto può essere affinato, se necessario, ripetendone i passaggi. È necessario un progetto dettagliato per assicurare che siano messe a terra tutte le masse. Le masse estranee devono essere messe a terra, se del caso. I dispersori di fondazione devono essere collegati e far parte dell impianto di terra. Se non sono collegati, è necessario verificare che siano soddisfatti tutti i requisiti di sicurezza. Per le strutture metalliche con protezione catodica, può essere necessario separarle dall impianto di terra. Devono essere prese precauzioni, quali etichettature, per assicurare che dette misure non siano modificate o inavvertitamente vanificate in caso di manutenzione o di modifiche. November 28, 2012 Slide 8 4

5 Progettazione ed esecuzione dell impianto di terra La raccolta dei dati necessari al progetto L indagine geotecnica: Fino a qualche metro di profondità le variazioni di umidità possono causare temporanee variazioni della resistività del terreno La resistività del terreno può variare considerevolmente con la profondità essendo il terreno formato da più strati, diversi l uno dall altro Per impianti appartenenti al sistema TN, con elevate correnti di guasto sul lato media tensione, in alcuni casi può essere preferibile una corretta misurazione sul campo. In presenza di impianti appartenenti al sistema TT con ridotte correnti di guasto, il rilievo della resistività del terreno può essere desunto da tabelle che danno valori campione per i vari tipi di terreno. November 28, 2012 Slide 9 L impianto di terra: resistività del terreno La resistività del terreno è un elemento determinante nella progettazione del sistema disperdente. November 28, 2012 Slide 10 5

6 L impianto di terra: calcolo approssimato November 28, 2012 Slide 11 L impianto di terra: calcolo approssimato Dispersore lineare. Rd = 2 x ρm / L November 28, 2012 Slide 12 6

7 La rete di terra November 28, 2012 Slide 13 Guasti in media e bassa tensione L impianto di terra deve essere dimensionato in relazione ai parametri della fornitura in AT November 28, 2012 Slide 14 7

8 L impianto di terra: dimensionamento dei conduttori I conduttori devono essere dimensionati per la corrente di guasto: - Lato BT - Lato MT November 28, 2012 Slide 15 L impianto di terra: definizioni utili Definizioni per la messa a terra terra (locale) parte del terreno (della Terra) a contatto elettrico con un dispersore di terra e il cui potenziale non è necessariamente uguale a zero NOTA Le masse di terra, il cui potenziale elettrico, in ogni punto, è convenzionalmente assunto pari a zero. terra di riferimento (terra lontana) parte del terreno (della Terra) considerato conduttivo il cui potenziale elettrico è convenzionalmente assunto pari a zero trovandosi al di fuori dalla zona di influenza dei dispersori del pertinente impianto di terra NOTA Il concetto di "Terra", significa il pianeta e tutta la sua materia fisica. November 28, 2012 Slide 16 8

9 L impianto di terra: definizioni utili Dispersore: parte conduttiva che può essere annegata in uno specifico mezzo conduttore, es. nel calcestruzzo o carbone, in contatto elettrico con il terreno (Terra) conduttore di terra: conduttore che realizza un collegamento, o parte di un collegamento conduttivo, tra un dato punto in un sistema, in un impianto o apparecchiature e un dispersore NOTA Quando il collegamento tra una parte dell impianto ed il dispersore è realizzato per mezzo di giunzioni scollegabili, sezionatori, scaricatori, scaricatori spinterometrici, contascariche di scaricatori, ecc., si considera conduttore di terra solo la parte del collegamento permanentemente connessa al dispersore. November 28, 2012 Slide 17 L impianto di terra: definizioni utili conduttore equipotenziale di protezione: conduttore che assicura un collegamento equipotenziale impianto di terra: insieme di connessioni e di dispositivi necessari per mettere a terra separatamente o congiuntamente apparecchiature o impianti picchetto di terra: dispersore consistente in un asta metallica infissa nel terreno parte metallica in contatto elettrico con il terreno o con l acqua, direttamente o tramite calcestruzzo, il cui scopo originale non è di mettere a terra, ma che soddisfa tutti i requisiti di un dispersore senza compromettere la sua funzione originale NOTA Esempi di dispersori di fatto sono le tubature, le palificazioni metalliche, le armature del calcestruzzo le strutture in acciaio delle costruzioni, ecc. November 28, 2012 Slide 18 9

10 L impianto di terra: definizioni utili resistività del terreno, ρ E : resistività di un tipico campione di terreno resistenza di terra, R E : parte reale di un impedenza verso terra impedenza di terra, Z E : impedenza, ad una data frequenza, tra un punto specifico in un sistema o un impianto o apparecchiatura e la terra di riferimento NOTA L impedenza di terra è determinata, oltre che dai dispersori dell impianto stesso, anche dalle funi di guardia, dalle funi interrate di linee aeree e dai cavi con effetto di dispersori collegati direttamente all impianto stesso e da altri impianti di terra elettricamente collegati all impianto per mezzo di schermi di cavi, armature, conduttori PEN od in altro modo. tensione totale di terra (EPR), U E : tensione tra un impianto di terra e la terra di riferimento November 28, 2012 Slide 19 L impianto di terra: definizioni utili Potenziale: tensione tra un punto di osservazione e la terra di riferimento tensione di contatto (effettiva), UT: tensione tra parti conduttrici quando vengano toccate simultaneamente NOTA Il valore della tensione di contatto effettiva può essere influenzata apprezzabilmente dall impedenza della persona o dell animale che viene in contatto con dette parti conduttrici. tensione di contatto a vuoto, U vt :tensione tra parti conduttrici accessibili simultaneamente quando non vengano toccate tensione di passo, U s : tensione tra due punti della superficie del terreno a distanza di 1 m tra loro, distanza che si assume come lunghezza del passo d una persona November 28, 2012 Slide 20 10

11 L impianto di terra: definizioni utili potenziale trasferito: aumento del potenziale di un impianto di terra, causato da una corrente di terra, trasferito per mezzo di un conduttore collegato (per esempio uno schermo metallico di un cavo, un conduttore PEN, una tubatura, una rotaia) ad aree a basso livello di potenziale o a potenziale nullo rispetto alla terra, dando luogo a una differenza di potenziale tra il conduttore e ciò che lo circonda NOTA La definizione si applica anche quando un conduttore è collegato alla terra di riferimento e transita nell area soggetta ad un livello di potenziale maggiore. sollecitazione di tensione: tensione che si manifesta durante condizioni di guasti a terra tra parti messe a terra o involucri di apparecchiature o dispositivi e ogni altra loro parte e che potrebbe influire sul loro normale funzionamento o sulla loro sicurezza November 28, 2012 Slide 21 L impianto di terra: definizioni utili impianto di terra globale: Impianto di terra realizzato con l interconnessione di più impianti di terra singoli che assicura, data la vicinanza degli impianti stessi, l assenza di tensioni di contatto pericolose NOTA 1 Tali impianti permettono la ripartizione della corrente di terra in modo da ridurre l aumento di potenziale di terra negli impianti di terra singoli. Si può dire che un tale impianto forma una superficie quasi-equipotenziale. NOTA 2 L esistenza di un impianto di terra globale può essere determinato con misure a campione o con sistemi tipici di calcolo. Esempi tipici di impianti di terra globali si trovano nei centri città, in aree urbane o industriali con diffusi impianti di terra di bassa e alta tensione (vedi Allegato O della norma CEI 99-3). messa a terra multipla del conduttore di neutro in AT: conduttore di neutro di una linea di distribuzione connesso a un impianto di terra di un trasformatore di alimentazione e messo a terra regolarmente November 28, 2012 Slide 22 11

12 L impianto di terra: definizioni utili Massa: parte conduttrice di un componente elettrico che può essere toccata e che in condizioni ordinarie non è in tensione, ma che può diventarlo in condizioni di guasto massa estranea: parte conduttrice che non fa parte dell impianto elettrico ed è in grado di introdurre un potenziale, generalmente il potenziale di terra conduttore PEN: conduttore che in un sistema di bassa tensione svolge sia la funzione di conduttore di protezione che di conduttore di neutro guasto a terra: guasto causato da un conduttore che va a diretto contatto con la terra o tramite la propria resistenza di isolamento verso terra che diviene inferiore a un determinato valore November 28, 2012 Slide 23 L impianto di terra: definizioni utili sistemi a neutro isolato: sistemi in cui i neutri dei trasformatori e dei generatori non sono connessi a terra intenzionalmente ad eccezione delle connessioni ad alta impedenza destinate a scopi di segnalazione, misura e protezione sistemi con messa a terra risonante (neutro compensato): sistema nel quale almeno il neutro di un trasformatore o di un trasformatore di terra è messo a terra per mezzo di una bobina di soppressione d arco e nel quale l induttanza combinata di tutte le bobine di soppressione d arco è sostanzialmente accordata con la capacità verso terra del sistema alla frequenza d esercizio. sistema con neutro messo a terra con bassa impedenza: sistema nel quale almeno il neutro di un trasformatore o di un trasformatore di terra o di un generatore è messo a terra direttamente o per mezzo di un impedenza progettata in modo che, in caso di un guasto a terra in qualsiasi punto, il valore della corrente di guasto causi una sicura apertura automatica- November 28, 2012 Slide 24 12

13 L impianto di terra: definizioni utili corrente di guasto a terra, I F: corrente che fluisce dal circuito principale verso terra, o verso parti collegate a terra, nel punto di guasto (punto di guasto a terra) NOTA 1 Per i guasti a terra singoli essa è: in sistemi con neutro isolato, la corrente capacitiva di guasto a terra; in sistemi con messa a terra resistiva, la corrente risultante RC di guasto a terra; in sistemi con messa a terra risonante, la corrente residua di guasto a terra; in sistemi con messa a terra del neutro diretta o con bassa impedenza, la corrente di cortocircuito linea-terra. NOTA 2 Inoltre, la corrente di guasto a terra può essere dovuta a un doppio guasto a terra e da linea con linea e a terra. November 28, 2012 Slide 25 L impianto di terra: definizioni utili corrente di terra, I E: corrente che fluisce verso terra tramite l impedenza collegata a terra NOTA La corrente di terra è la parte della corrente di guasto a terra IF che determina la tensione totale di terra. Per la determinazione di IE vedere anche l Allegato informativo L. fattore di riduzione, r: il fattore di riduzione r di una linea trifase è il rapporto tra la corrente di terra e la somma delle correnti di sequenza zero nei conduttori di fase del circuito principale (r = IE/3 Io), in un punto lontano dal punto di cortocircuito e dall impianto di terra di un impianto elettrico corrente circolante nel neutro del trasformatore: parte della corrente di guasto che fluisce verso il punto di neutro del trasformatore attraverso le parti metalliche e/o l impianto di terra senza mai disperdersi nel suolo November 28, 2012 Slide 26 13

14 L impianto di terra: definizioni utili dispersore orizzontale: dispersore generalmente interrato fino ad una profondità di circa 1 m. Questo può essere costituito di nastri, di tondini o di conduttori cordati che possono essere disposti in modo radiale, ad anello, a maglia o da una loro combinazione cavo con effetto di dispersore: cavo le cui guaine, schermature o armature hanno lo stesso effetto di un dispersore di terra a nastro dispersore di fondazione: struttura conduttrice annegata nel calcestruzzo a contatto elettrico con il terreno attraverso un ampia superficie dispersore per il controllo del potenziale di terra: conduttore che per la sua forma e la sua disposizione è principalmente utilizzato per ridurre il gradiente del potenziale sulla superficie del terreno piuttosto che per ottenere un definito valore di resistenza di terra November 28, 2012 Slide 27 L impianto di terra: definizioni utili November 28, 2012 Slide 28 14

15 Definizioni comuni Norma CEI 99 3 CEI EN a edizione Norma CEI 64 8 VI edizione * * attenzione è in arrivo la VII November 28, 2012 Slide 29 La definizione di impianto di terra Impianto di terra Insieme dei dispersori, dei conduttori di terra, dei collettori (o nodi) principali di terra e dei conduttori di protezione ed equipotenziali, destinato a realizzare la messa a terra di protezione e/o di funzionamento. L impianto di terra deve essere unico. November 28, 2012 Slide 30 15

16 I componenti dell impianto di terra Terra Dispersore Collettore o nodo principale di terra Resistenza di terra Conduttore di terra Conduttore di protezione Conduttore PEN Collegamento equipotenziale La massa estranea La massa November 28, 2012 Slide 31 I componenti dell impianto di terra Il conduttore di terra Rappresenta il tratto più importante dell impianto di terra, deve pertanto essere particolarmente robusto ed affidabile. E solitamente costituito da un cavo unipolare isolato ma può essere anche costituito da un conduttore nudo in rame o in acciaio zincato. Si possono prendere in considerazione i seguenti metodi d installazione. Conduttori di terra interrati: Può essere necessaria una protezione contro danni meccanici. Conduttori di terra accessibili: i conduttori di terra devono essere installati sopra il terreno in modo che essi restino accessibili. Se vi è pericolo di danni meccanici, il conduttore di terra dovrebbe essere protetto adeguatamente. Conduttori di terra immersi nel calcestruzzo: I conduttori di terra possono anche essere posati nel calcestruzzo. Ad entrambe le loro estremità devono essere disponibili terminali facilmente accessibili. Si deve prestare particolare attenzione ai punti in cui conduttori di terra nudi entrano nel terreno o nel calcestruzzo, per evitare corrosioni. November 28, 2012 Slide 32 16

17 I componenti dell impianto di terra Il conduttore di protezione Il conduttore che collega a terra uno scaricatore e' considerato un conduttore di protezione fino alla prossima «smentita», le sezioni sono indicate nella norma CEI 64/8 I conduttori di protezione all interno degli edifici sono solitamente costituiti da cavo unipolare isolato (colore giallo verde obbligatorio ed esclusivo). Si possono però usare anche: Conduttori nudi Involucri metallici Tubi protettivi e canali metallici I tubi del gas non possono essere usati come conduttore di protezione. I tubi dell acqua possono essere utilizzati solo con il consenso di chi gestisce l impianto idrico. November 28, 2012 Slide 33 La norma CEI 64 8 e l impianto di terra Sezione dei conduttori di collegamento La sezione dei conduttori di collegamento dell SPD (in rame) non deve essere inferiore a: 6 mm2 per gli SPD di tipo 1 4 mm2 per gli SPD di tipo 2 1,5 mm2 per gli SPD di tipo 3 Quando esiste un sistema di protezione contro i fulmini (LPS), la sezione del conduttore di collegamento all LPS deve essere scelta in accordo con la Norma CEI EN November 28, 2012 Slide 34 17

18 La funzione del conduttore di protezione Coinvolgere la corrente di guasto dalle masse al collettore e quindi al dispersore. Occorre notare che: L interruzione del conduttore di protezione rende inutile il sistema di protezione facendo permanere in tensione la massa del componente elettrico guasto. La situazione diventa a grande rischio in quanto l interruzione non è segnalata da alcun dispositivo. Vale anche per il CT e per gli EQ. E opportuno pertanto effettuare controlli periodici (in funzione dell utilizzo dell impianto elettrico) per accertare la continuità dei collegamenti elettrici. E importante ricordare che l uso di dispositivi differenziali associati a circuiti che non sono provvisti di conduttore di protezione non può essere considerato come misura di protezione sufficiente contro i contatti indiretti anche se la Idn di intervento è di 30 ma. November 28, 2012 Slide 35 Il dimensionamento dell impianto di terra in BT: i conduttori equipotenziali Conduttori equipotenziali principali I conduttori equipotenziali principali devono avere una sezione non inferiore a metà di quella del conduttore di protezione di sezione più elevata dell impianto, con un minimo di 6 mm 2. Non è richiesto, tuttavia, che la sezione superi 25 mm 2, se il conduttore equipotenziale è di rame, o una sezione di conduttanza equivalente, se il conduttore è di materiale diverso Nei sistemi TT, la sezione dei conduttori di protezione può essere limitata a: 25 mm², se in rame, 35 mm², se in alluminio November 28, 2012 Slide 36 18

19 Il dimensionamento dell impianto di terra in BT: i conduttori equipotenziali Conduttori equipotenziali supplementari Un conduttore equipotenziale supplementare che colleghi due masse deve avere una sezione non inferiore a quella del più piccolo conduttore di protezione collegato a queste masse. Un conduttore equipotenziale supplementare che connette una massa ad una massa estranea deve avere una sezione non inferiore alla metà della sezione del corrispondente conduttore di protezione. Quanto indicato in deve essere in ogni caso soddisfatto La sezione di ogni conduttore di protezione che non faccia parte della conduttura di alimentazione non deve essere, in ogni caso, inferiore a: 2,5 mm2 se è prevista una protezione meccanica; 4 mm2 se non è prevista una protezione meccanica. Il collegamento equipotenziale supplementare può essere assicurato anche da masse estranee, di natura permanente, quali carpenterie metalliche, oppure da una loro combinazione con conduttori equipotenziali supplementari. November 28, 2012 Slide 37 L importanza del collegamento equipotenziale Il collegamento equipotenziale è l unico sistema in grado di assicurare la protezione da tensioni pericolose provenienti dall esterno dell impianto. Difatti l interruzione automatica del circuito protegge dai guasti interni all impianto, cioè a valle del dispositivo di protezione, ma non è efficace se la tensione pericolosa è trasferita da altri impianti utilizzatori attraverso le masse estranee. Un esempio di situazioni a rischio negli edifici ad uso civile sono i locali da bagno ove attraverso le tubazioni dell impianto idrico possono essere introdotti potenziali pericolosi da appartamenti o locali vicini, non idoneamente protetti. November 28, 2012 Slide 38 19

20 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra - EQS November 28, 2012 Slide 39 La norma CEI 64 8 e l impianto di terra Un conduttore equipotenziale supplementare che colleghi due masse deve avere una sezione non inferiore a quella del più piccolo conduttore di protezione collegato a queste masse (Fig. 1). Dove: M1, M2 = Masse SPE1, SPE2 = Sezione dei conduttori di protezione Sb = Sezione del conduttore equipotenziale Un conduttore equipotenziale supplementare che connette una massa ad una massa estranea deve avere una sezione non inferiore alla metà della sezione del corrispondente conduttore di protezione (Fig. 2) e non superiore a quanto indicato in (*) Con un minimo di: 2,5 mm2 Cu se i conduttori sono meccanicamente protetti, 4 mm2 Cu se i conduttori non sono meccanicamente protetti. Un conduttore equipotenziale supplementare che non è parte di un cavo è considerato essere meccanicamente protetto quando è posato in un tubo protettivo, canale o se è protetto in modo simile. Dove: M = Massa SPE = Sezione del conduttore di protezione Sb = Sezione del conduttore equipotenziale November 28, 2012 Slide 40 20

21 Tipologia dei dispersori e criteri di scelta Dispersori intenzionali sono costituiti da: Elementi verticali Elementi orizzontali Questi tipi di dispersori originano: Configurazioni ad anello Configurazioni magliate Dispersori di fatto sono costituiti ad esempio da: Plinti di fondazione in cemento armato Pali di fondazione in cemento armato Camicie metalliche dei pozzi Paratie in cemento armato Massetti e platee in cemento armato November 28, 2012 Slide 41 L impianto di terra Elemento fondamentale dell impianto di terra è l utilizzo degli elementi naturali presenti della costruzione come componente di fatto. Da questo concetto inizia la integrazione edile impiantistica E da notare come le Norme CEI 99-3 (CEI EN 50522) e CEI (CEI EN parti da 1 a 4), Norme con valenza Europea, abbiano ripreso e rafforzato i concetti già contenuti nella Guida CEI in termini di utilizzo degli elementi naturali presenti nella costruzione, per la realizzazione dell impianto di terra (utilizzabile sia per la protezione contro i contatti indiretti sia per la protezione contro i fulmini) November 28, 2012 Slide 42 21

22 Dimensionamento dell impianto di terra? November 28, 2012 Slide 43 Dimensionamento dell impianto di terra Parametri per il dimensionamento dell impianto di terra Dati comunicati dal distributore pubblico di energia elettrica Corrente di cortocircuito trifase = 16 ka Corrente di guasto a terra = 800 A Durata del guasto a terra = 0,5 s Sistema con = Neutro isolato Caratteristica del terreno Resistività media del terreno = 100 ohm November 28, 2012 Slide 44 22

23 Dimensionamento dell impianto di terra Sistema con = Neutro isolato I F = I C November 28, 2012 Slide 45 Dimensionamento dell impianto di terra Corrente con doppio guasto a terra Sistema con = Neutro isolato I F = I kee November 28, 2012 Slide 46 23

24 Dimensionamento dell impianto di terra Corrente di guasto a terra (IF) = Corrente che fluisce dal circuito principale verso terra Corrente di terra (IE) = Corrente che fluisce al dispersore November 28, 2012 Slide 47 L impianto di terra: tensioni di passo e contatto I valori delle tensioni di contatto (e di passo) ammissibili sono sempre rispettati se: il valore della tensione totale di terra U E I E Z E (R E ) soddisfa, per i tempi di durata del guasto, il valore di U E U T Dove U E = tensione totale di terra U T = tensione di contatto effettiva tra parti conduttrici (quando vengono toccate simultaneamente) November 28, 2012 Slide 48 24

25 L impianto di terra globale secondo la CEI 11-1 Impianto di terra realizzato con l'interconnessione di più impianti di terra che assicura, data la vicinanza degli impianti stessi, l'assenza di tensioni di contatto pericolose. Tale impianto permette la ripartizione della corrente di terra in modo da ridurre l'aumento di potenziale di terra negli impianti di terra singoli. Si può dire che tale impianto forma una superficie quasiequipotenziale. Nota bene: Questa definizione è limitata alle reti di trasmissione e di distribuzione del Distributore pubblico, ad esempio nel caso di aree urbane concentrate, ed agli impianti utilizzatori alimentati in AT o in MT collegati all'impianto di terra globale ed in esso inclusi. November 28, 2012 Slide 49 L impianto di terra globale secondo la CEI EN November 28, 2012 Slide 50 25

26 Dimensionamento dell impianto di terra November 28, 2012 Slide 51 Dimensionamento dell impianto di terra: Ec November 28, 2012 Slide 52 26

27 L impianto di terra: tensioni ammissibili CEI EN November 28, 2012 Slide 53 L impianto di terra: tensioni ammissibili calcolate secondo CEI 11-1 November 28, 2012 Slide 54 27

28 Dimensionamento dell impianto di terra Attenzione alla CEI EN November 28, 2012 Slide 55 Dimensionamento dell impianto di terra secondo CEI EN November 28, 2012 Slide 56 28

29 Dimensionamento dell impianto di terra secondo CEI EN November 28, 2012 Slide 57 Valori di corrente per progettare l impianto di terra (1) si devono prendere in considerazione le sezioni minime dell Allegato normativo A (6) le sezioni minime dell Allegato normativo sono sufficienti (7) se negli impianti AT il guasto permane (alcune ore) si raccomanda di prendere in considerazione I KEE (9) se il tempo di eliminazione del guasto verso terra è inferiore a 1 s, si può usare I c o I res. November 28, 2012 Slide 58 29

30 Valori di corrente per progettare l impianto di terra secondo CEI EN November 28, 2012 Slide 59 Valori di corrente per progettare l impianto di terra secondo CEI EN Attenzione: Queste note della norma CEI 11-1 non ci sono più: (1) si devono prendere in considerazione le sezioni minime dell Allegato normativo A (6) le sezioni minime dell Allegato normativo sono sufficienti se negli impianti AT il guasto permane (alcune ore) si raccomanda di prendere in considerazione I KEE (9) se il tempo di eliminazione del guasto verso terra è inferiore a 1 s, si può usare I c o I res. November 28, 2012 Slide 60 30

31 L impianto di terra: provvedimenti aggiuntivi Sotto il pavimento della cabina prevedere una Rete metallica elettrosaldata o conduttori rame nudo possibilmente stagnato con maglie di lato 2/3 m. November 28, 2012 Slide 61 L impianto di terra sezioni minime CEI EN 50522: il dispersore November 28, 2012 Slide 62 31

32 Dimensionamento dell impianto di terra in media tensione (con correnti di guasto interrotte in meno di 5 s) Calcolo delle sezioni minime dei conduttori di terra: Formula (B-1) A è la sezione in millimetri quadrati I è la corrente del conduttore in ampere (valore efficace) t è la durata in secondi della corrente di guasto K è una costante che dipende dal materiale del componente percorso dalla corrente; è il reciproco del coefficiente di temperatura della resistenza del conduttore è la temperatura iniziale e finale conduttore November 28, 2012 Slide 63 Dimensionamento dell impianto di terra in media tensione (con correnti di guasto interrotte in meno di 5 s) November 28, 2012 Slide 64 32

33 Dimensionamento dell impianto di terra in media tensione (con correnti di guasto interrotte in più di 5 s) Per correnti di guasto che fluiscono per un periodo più lungo (come in impianti con neutro isolato o con messa a terra risonante) le correnti ammissibili sono riportate nella Figura D.2. Se si sceglie una temperatura finale diversa da 300 C (vedere le Figure D.2a e D.2b,linee 1, 2 e 4), la corrente può essere calcolata con un fattore scelto nella Tabella D.2. Ad esempio, temperature finali minori sono raccomandate per conduttori isolati e conduttori immersi nel calcestruzzo. November 28, 2012 Slide 65 Dimensionamento dell impianto di terra Calcolo sezione minima del conduttore di terra I F = 800 A e t = 0,5 s Sezione minima calcolata 6 mm 2 in rame Sezione minima prevista dalla Norma 11-1: 16 mm 2 in rame November 28, 2012 Slide 66 33

34 Dimensionamento dell impianto a terra Calcolo sezione minima del conduttore di terra: con I kee = (85% di 16 ka) = 13,6 ka Cavo rame con isolamento in PVC N07V K - sezione 95 mm 2 Per t < 1s si può usare il valore della I C o I Res (Tab.9-1) November 28, 2012 Slide 67 Il conduttore di protezione in bassa tensione November 28, 2012 Slide 68 34

35 Il conduttore di protezione in bassa tensione In alternativa può essere calcolato con la formula seguente November 28, 2012 Slide 69 Il dimensionamento dell impianto di terra in bassa tensione I conduttori equipotenziali November 28, 2012 Slide 70 35

36 Il dimensionamento dell impianto di terra in bassa tensione Il conduttore di protezione Sezione dei conduttori di protezione: La sezione dei conduttori di protezione può essere determinata con riferimento alla Tabella 54F. della Norma CEI Essendo pertanto le sezioni dei conduttori di protezione previsti non inferiori ai valori dati in Tabella 54F. della Norma CEI 64-8, non è necessario effettuare la verifica secondo della Norma CEI 64-8 November 28, 2012 Slide 71 Il dimensionamento dell impianto di terra in bassa tensione Il conduttore di terra November 28, 2012 Slide 72 36

37 Sezioni conduttori di terra e di protezione Note: a) Se il PE é unipolare la sua sezione non deve essere in ogni caso: < 2,5 mm 2 con protezione meccanica < 4 mm 2 senza protezione meccanica. b) Nel caso di materiale diverso dai conduttori di fase, il conduttore di protezione deve avere la stessa conduttanza (o impedenza). c) Se il conduttore di protezione serve più circuiti, si considera, come riferimento, la sezione del conduttore di fase più elevata. d) Per la sezione del conduttore di protezione se la sezione risultante non fosse unificata, usare il conduttore di sezione immediatamente superiore. November 28, 2012 Slide 73 Determinazione della resistenza di terra sistema TT SISTEMA TT PROTEZIONE DIFFERENZIALE AMBIENTI ORDINARI AMBIENTI PARTICOLARI R E =50/Idn R E =25/Idn November 28, 2012 Slide 74 37

38 I componenti dell impianto di terra November 28, 2012 Slide 75 Il dimensionamento dell impianto di terra: il dispersore November 28, 2012 Slide 76 38

39 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra Il dispersore è costituito da elementi metallici in contatto con il terreno in modo da rendere possibile l immissione delle correnti di guasto. La nuova Norma ha eliminato il termine «intimo contatto con il terremo» per valorizzare anche i ferri d armatura del calcestruzzo che diventano idonei alla dispersione per effetto dell umidità assorbita dal manufatto. Pertanto sono da considerare di pari efficacia e dignità sia i dispersori intenzionali costituiti da corde o picchetti in intimo contatto con il terreno che i plinti, i pilastri e le platee di fondazione degli edifici. November 28, 2012 Slide 77 Dimensionamento dell impianto di terra L'utente deve dotare il locale di consegna e il locale misura di un adeguato impianto di terra, costruito secondo le norme vigenti. November 28, 2012 Slide 78 39

40 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra Regole principali per il nodo (collettore): Deve essere idoneo per consentire i sezionamenti Deve essere accessibile Ci possono essere più nodi I conduttori devono essere identificati mediante appositi collari e targhette November 28, 2012 Slide 79 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra November 28, 2012 Slide 80 40

41 EQP e dispersori November 28, 2012 Slide 81 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra I conduttori posti nello scavo di fondazione che sono usati come dispersori devono essere collegati in modo appropriato. La connessione del conduttore di terra al dispersore deve essere realizzata mediante saldatura o con connettori meccanici appropriati. Il punto di connessione del conduttore di terra al collettore principale di terra deve essere accessibile. Il dispersore non deve essere posizionato direttamente nelle acque di fiumi, di canali, di laghi o del mare. Quando però ciò risultasse necessario, si raccomanda di installare il dispersore a non meno di 5 m di profondità sotto il livello dell acqua, oppure di vietare l accesso alla zona che risultasse pericolosa. NOTA I dispersori posti direttamente in acqua possono comportare i seguenti rischi: variazioni significative della resistenza di terra in caso di prosciugamento del luogo; contatto delle persone con l acqua durante un guasto elettrico. November 28, 2012 Slide 82 41

42 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra November 28, 2012 Slide 83 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra Collegamento equipotenziale tubi EQP Tramite apposito collare November 28, 2012 Slide 84 42

43 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra November 28, 2012 Slide 85 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra November 28, 2012 Slide 86 43

44 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra November 28, 2012 Slide 87 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra November 28, 2012 Slide 88 44

45 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra November 28, 2012 Slide 89 L impianto di terra L impianto di terra November 28, 2012 Slide 90 45

46 L impianto di terra Esempio di sovrapposizione dei ferri di armatura e loro legatura a regola d arte edile November 28, 2012 Slide 91 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra November 28, 2012 Slide 92 46

47 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra November 28, 2012 Slide 93 L impianto di terra Esempio di realizzazione di piastra inserita nel getto di un plinto di fondazione. La piastra consente di eseguire il collegamento tra un elemento naturale ed un elemento intenzionale. November 28, 2012 Slide 94 47

48 Gli esempi costruttivi dell impianto di terra November 28, 2012 Slide 95 L impianto di terra Particolare di saldatura della piastra ad un ferro di armatura di un plinto. November 28, 2012 Slide 96 48

49 L impianto di terra Esempio di legatura a regola d arte edile di un ferro dell armatura di un solaio di copertura. November 28, 2012 Slide 97 L impianto di terra: dispersori di fatto November 28, 2012 Slide 98 49

50 L impianto di terra: dispersori di fatto November 28, 2012 Slide 99 La rete di terra November 28, 2012 Slide

51 L impianto di terra: provvedimenti aggiuntivi Sotto il pavimento della cabina prevedere una Rete metallica elettrosaldata o conduttori rame nudo possibilmente stagnato con maglie di lato 2/3 m. November 28, 2012 Slide 101 November 28, 2012 Slide

52 Dimensionamento del conduttore del dispersore La sezione del conduttore che costituisce il dispersore può essere dimensionato tenendo presente come si distribuisce la corrente di guasto IF nei diversi rami del dispersore. November 28, 2012 Slide 103 November 28, 2012 Slide

53 Impianto di terra CEI In genere sono considerati adatti alla posa diretta nel terreno per la funzione di dispersori i seguenti materiali: rame nudo o stagnato; acciaio zincato a caldo. Quando l ambiente (terreno) è particolarmente aggressivo si consiglia: se il terreno è fortemente acido di evitare l uso di acciaio zincato; se il terreno contiene cloruri, di evitare l uso di acciaio inossidabile November 28, 2012 Slide 105 Cabina di ricevimento Impianto di terra November 28, 2012 Slide

54 Cabina di trasformazione Impianto di terra November 28, 2012 Slide 107 Dettagli d istallazione November 28, 2012 Slide

55 Dettagli d installazione November 28, 2012 Slide 109 Silvano Scotti Protezione contatti indiretti Sistemi TT November 28, 2012 Slide

56 Il coordinamento con la resistenza di terra R E = U L /Idn dove: U L = 50 V per amb. ordinari 25 V per cantieri, locali medici, stalle R E = è la resistenza del dispersore in ohm Idn = è la corrente nominale differenziale in ampere Tipo G o S Ritardo max 1 sec circuiti > 32 A. November 28, 2012 Slide 115 Contatti indiretti...e se Idn = 30mA...anche diretti November 28, 2012 Slide

57 L interruttore differenziale: classificazione Differenziali magnetotermici (CEI 23-44): abbinano in un unico apparecchio la funzione differenziale e la funzione magnetotermica Differenziali puri (CEI 23-42): sono sensibili alla sola corrente di guasto; devono essere usati in serie ad un interruttore automatico o ad un fusibile che li protegga dalle sollecitazioni termiche e dinamiche Differenziali selettivi: possono essere sia magnetotermici che puri; sono dotati di ritardo all intervento e vengono installati a monte di altri differenziali per garantire le selettività Blocchi differenziali separati (CEI 23-44): sono accoppiabili al normale magnetotermico a cura dell installatore e aggiungono il controllo delle correnti verso terra November 28, 2012 Slide 118 Le prove simulano i disturbi e i guasti reali November 28, 2012 Slide

58 Come si rilevano le correnti pulsanti November 28, 2012 Slide 121 L interruttore differenziale November 28, 2012 Slide

59 Selettività differenziale November 28, 2012 Slide 123 Obbligo protezione addizionale con I dn < 30 ma CEI 64-8/VI a Parte 4 Art : La protezione addizionale mediante l uso di dispositivi di protezione con corrente differenziale nominale d intervento non superiore a 30 ma è richiesta: - nei locali ad uso abitativo per i circuiti che alimentano le prese a spina con corrente nominale non superiore a 20 A - per i circuiti che alimentano le prese a spina con corrente nominale non superiore a 32 A destinate ad alimentare apparecchi utilizzatori mobili usati all esterno Da facoltà ad obbligo l uso della protezione addizionale col differenziale da I dn < 30 ma per i contatti diretti e nei casi statisticamente più rischiosi, le prese a spina 59

60 L addizionale, i contatti diretti e il pericolo prese L obbligo vale per tutte le prese al di là - del tipo (CEE, bipasso, shuko ecc) - della tensione (125, 220, 380 V) - della frequenza (continua, alternata) - della polarità (monotrifase) - del sistema (TT, TN ) Il vincolo riguarda solo la destinazione e la corrente - ambiente domestico all interno < 20 A - esterno (qualsiasi luogo) apparecchi mobili < 32 A La più importante novità della VI a edizione Storico obbligo del differenziale addizionale da 30 ma per: < 20 A - prese domestiche con I n < 20 A (praticamente tutte) - prese x apparecchi mobili all esterno con I n < 32 A (medio-piccoli) < 32 A differenziali 60

61 Protezione con interruzione con i contatti indiretti Interruzione automatica alimentazione in caso di guasto: - novità per TT (obbligo del differenziale) - novità per TN (nuova tabella dei tempi) TT F N I K L 1 TN L 1 R T L 2 L 3 N L 2 L 3 N PE I R B R A I K Senza se e senza ma nel TT, differenziale e basta Storico obbligo del differenziale nei sistemi TT: CEI 64-8/VI a Parte 4 (contatti indiretti) Art. 413,1,4,2: Nei sistemi TT si devono utilizzare dispositivi di protezione a corrente differenziale. Deve essere soddisfatta la seguente condizione: R E x I dn < 50 V R E < 50 / I dn (dal vecchio R A a R E, da I a a I dn e da 50 a U L ) magnetotermico Non più ammesso Nel TT i magnetotermici contro i contatti indiretti, sono adesso inammissibili a norme CEI 61

62 Differenziale obbligatorio nel TT L atteso, fatidico trionfo dell obbligo del differenziale nei sistemi TT. Differenziale, incontrastato signore del TT per i contatti indiretti Utilizzabili solo interruttori differenziali Per la selettività differenziale è ammesso un ritardo limite allo sgancio di 1 s Misura veloce della resistenza di terra A favore della sicurezza con un semplice loop tester è possibile misurare la resistenza totale dell anello di guasto ( R E + R N ) Nota: La resistenza R N dell ente distributore nelle aree urbane è molto bassa (<1 ohm) a causa delle interconnessioni degli impianti di terra di cabina attraverso le guaine metalliche dei cavi MT. November 28, 2012 Slide

63 CEI 64-14: Verifiche degli impianti elettrici Test: Premere mensilmente il tasto di prova. Ma fare ginnastica non basta... La Guida CEI richiede una visita periodica di controllo approfondita, con tanto di tabella dei risultati. Nota: se I dn < 30 ma, l intervento del differenziale protegge anche contro i contatti diretti November 28, 2012 Slide 131 CEI 64-14: Verifiche degli impianti elettrici NB: La prova di funzionamento non va intesa come verifica delle prove effettuate dal costruttore, bensì come verificare del mantenimento nel tempo delle prestazioni del dispositivo (tabella slide precedente). November 28, 2012 Slide

64 Silvano Scotti Protezione contatti indiretti Sistemi TN November 28, 2012 Slide 133 Il sistema TN classico Sistema TN S classico La corrente di guasto segue un percorso definito via via attraverso i PE...fino a tornare a casa dal trafo November 28, 2012 Slide

65 La terra ed i guasti fase-massa L anello di guasto BT non c entra nulla con la terra! November 28, 2012 Slide 135 Il coordinamento delle protezioni U 0 = tensione nominale efficace fra fase e terra Zs = l impedenza dell anello di guasto che comprende la sorgente, il conduttore attivo fino al punto di guasto ed il conduttore di protezione tra il punto di guasto e la sorgente; Ia = la corrente che provoca l interruzione automatica del dispositivo di protezione, entro il tempo definito nella Tab. 41A in funzione della tensione nominale U 0 per i circuiti specificati in , ed, entro un tempo convenzionale non superiore a 5 s negli altri casi; se si usa un interruttore differenziale Ia è la corrente differenziale nominale di intervento. La sicurezza dipende dal coordinamento del dispositivo di protezione I a con l impedenza dell anello di guasto Z S November 28, 2012 Slide

66 Protezione con interruzione con i contatti indiretti Interruzione automatica alimentazione in caso di guasto: - novità per TT (obbligo del differenziale) - novità per TN (nuova tabella dei tempi) TT F N I K L 1 TN L 1 R T L 2 L 3 N L 2 L 3 N PE I R B R A I K Nel TN il nuovo orizzonte dei 32 A x contatti indiretti Nuova tabella 41A CEI 64-8/VI a Parte 4 Art. 413,1,3,4: I tempi massimi di interruzione indicati nella tab 41A si applicano ai circuiti terminali protetti con dispositivi di protezione contro le sovracorrenti aventi correnti nominali o regolata che non supera i 32 A Art. 413,1,3,5: Tempi d interruzione convenzionali non superiori a 5 s sono ammessi per i circuiti diversi da quelli trattati in Oltre 32 A ancora 5 66

67 Nuove dinamiche di guasto x contatti indiretti nei TN Nuova tabella x tempi di sgancio per circuiti con I < 32 A (I n < 32) Nuovi tempi per la continua e, per i differenziali (in tal caso la corrente di terra d intervento si pone cautelativamente uguale almeno a 5 I dn ) Ininfluente la portabilità dell attrezzo, contano i 32 A Il coordinamento delle protezioni La VI edizione della norma CEI 64-8 alla tabella 41 A fissa Precisando ai punti: I tempi massimi di interruzione indicati nella Tab. 41A si applicano ai circuiti terminali protetti con dispositivi di protezione contro le sovracorrenti aventi corrente nominale o regolata che non supera 32 A Tempi di interruzione convenzionali non superiori a 5 s sono ammessi per i circuiti diversi da quelli trattati in November 28, 2012 Slide

68 Il coordinamento delle protezioni Z S = impedenza dell anello di guasto U 0 = tensione nominale efficace fra fase e terra I a = la corrente che provoca l interruzione automatica del dispositivo di protezione, entro il tempo definito nella Tab. 41A in funzione della tensione nominale U 0 per i circuiti specificati in , ed, entro un tempo convenzionale non superiore a 5 s negli altri casi; se si usa un interruttore differenziale Ia è la corrente differenziale nominale di intervento. La sicurezza dipende dal coordinamento del dispositivo di protezione I a con l impedenza dell anello di guasto Z S November 28, 2012 Slide 141 Il circuito di guasto November 28, 2012 Slide

69 Oltre la norma La formula semplificata nasce per la verifica della protezione contro ctocto del cavo a fondo linea e cresce fino alla verifica della protezione delle persone contro i contatti indiretti Attenzione: La norma CEI 64-8 non prevede la formula semplificata nel capitolo dei contatti indiretti November 28, 2012 Slide 143 CEI 64-14: Verifica dell impedenza dell anello di guasto Metodo Volt Amperometrico Misura rigorosa dell impedenza dell anello di guasto Nota: La misura è effettuata con impianto fuori tensione e 1 del trafo in ctocto November 28, 2012 Slide

70 CEI 64-14: Verifica dell impedenza dell anello di guasto Metodo Loop-Tester Nota: Non tutti i loop tester sono uguali: Vettoriali o non; Correnti di prova; Risoluzione; Errore % Collegamento dello strumento fra una fase immediatamente a monte dell'interruttore successivo a quello del quale si vuole accertare il coordinamento ed il conduttore di protezione della massa da proteggere. November 28, 2012 Slide 148 Silvano Scotti Verifiche iniziali e periodiche dell impianto di terra November 28, 2012 Slide

71 La nuova norma CEI 64 8, parte sesta November 28, 2012 Slide 158 La nuova norma è in vigore Destinatari: Progettisti, Collaudatori, Gli installatori verificatori, Tecnici addetti agli impianti elettrici November 28, 2012 Slide

72 Novità importante della parte 6 - Verifiche Rapporto per la verifica iniziale E ribadito l obbligo di redigere un rapporto delle verifiche iniziali effettuate. Registrazione dei risultati dell esame a vista e delle prove. Voci che costituiscono il rapporto. oggetto della verifica esito dell esame a vista risultato delle prove raccomandazioni per le riparazioni e i miglioramenti November 28, 2012 Slide 160 Novità importante della parte 6 - Verifiche Obbligo Al termine della verifica iniziale, deve essere preparato un rapporto di prova. Tale documento deve indicare l oggetto della verifica, insieme con l esito dell esame a vista e dei risultati di prova. Ogni difetto od omissione rilevato durante la verifica deve essere eliminato prima della consegna dell impianto da parte dell installatore. In caso di verifica iniziale o di modifica o di aggiunta a un impianto esistente, il rapporto può contenere le opportune raccomandazioni per le riparazioni e i miglioramenti. La persona (o le persone) responsabile per la sicurezza, installazione e verifica dell impianto, deve fornire il rapporto al committente. November 28, 2012 Slide

73 Novità importante della parte 6 - Verifiche Rapporto per le verifiche periodiche E ribadito l obbligo di redigere un rapporto delle verifiche iniziali effettuate. Registrazione dei risultati dell esame a vista e delle prove. Voci che costituiscono il rapporto. parti dell impianto coperte dal rapporto esito dell esame a vista risultato delle prove elenco dei difetti riscontrati Obbligo Il rapporto delle verifiche periodiche deve essere fornito dalla persona responsabile della verifica, o da una persona autorizzata a ciò, alla persona che ha ordinato la verifica. November 28, 2012 Slide 162 La nuova guida CEI November 28, 2012 Slide

74 La nuova guida è in vigore Destinatari: Progettisti, Collaudatori, Gli installatori verificatori, Tecnici addetti agli impianti elettrici November 28, 2012 Slide 164 Presentazione La guida CEI La guida fornisce criteri uniformi di comportamento da seguire nel corso delle verifiche degli impianti elettrici utilizzatori. Essa serve come riferimento per assicurare che i requisiti di sicurezza relativi alla progettazione, installazione e manutenzione degli impianti siano rispettati e mantenuti in esercizio. La guida può essere utilizzata da tutti coloro che, a qualsiasi titolo, effettuano la verifica degli impianti ai fini della sicurezza. I contenuti della Guida tengono anche conto delle verifiche di cui al DPR 462/01. La presente Guida deve essere integrata con le norme e le guide emesse dal CEI, come ad esempio quelle relative ai cantieri, cabine MT/BT di utente, locali ad uso medico, ecc. Nota: Disposizioni relative alla verifica degli impianti elettrici nei luoghi soggetti al DPR 462/01 sono riportati nella Guida CEI November 28, 2012 Slide

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