Protezione Differenziale

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1 Protezione Differenziale dai contatti indiretti PROTEZIONE DAI CONTATTI INDIRETTI CORRENTE DI GUASTO A TERRA SISTEMI ELETTRICI DI DISTRIBUZIONE GUASTO A TERRA NEI SISTEMI TT INTERRUTTORE DIFFERENZIALE: FUNZIONAMENTO INTERRUTTORE DIFFERENZIALE: TIPOLOGIE PARAMETRI APPLICAZIONI 1

2 Protezione dai contatti indiretti La norma CEI 64-8 prescrive l interruzione i automatica ti (tramite Differenziale) dell alimentazione ai fini della protezione contro i contatti indiretti. Contatto indiretto: contatto di persone con una parte dell impianto (per esempio una massa) che si trova in tensione per un difetto di isolamento elettrico verso terra. La perdita di isolamento tra i conduttori normalmente in tensione e le masse può provocare un guasto chiamato generalmente guasto a terra. 2

3 Corrente di guasto a terra Corrente di guasto verso terra: corrente che fluisce verso terra o verso le masse per un difetto di isolamento elettrico dell impianto. I principali effetti della corrente di guasto a terra sono: portare in tensione le masse (contatti indiretti); creare archi elettrici localizzati con conseguente surriscaldamento dei conduttori (pericoli di incendio); determinare fenomeni di erosione dei dispersori di terra. 3

4 Corrente di guasto a terra Lacorrente di guasto a terra si manifesta inizialmentei i come un arco localizzato nel punto in cui è venuto meno l isolamento; lisolamento; questo arco è caratterizzato da un intensità di corrente molto modesta dell ordine di qualche decina di milliampere. In seguito, il guasto evolve, più o meno rapidamente, per assumere il carattere di guasto franco fase-terra e, se tale guasto non è tempestivamente interrotto dalle protezioni, pote o può arrivare a a coinvolgere o e tutte le fasi dando origine ad un cortocircuito su tutte le fasi con contatto diretto verso terra. 4

5 Sistemi elettrici di distribuzione L entità del guasto aterra e le conseguenze che derivano dal contatto con masse in tensione sono legate in modo determinante al tipo di collegamento del neutro, nel sistema di alimentazione, e alla modalità di connessione delle masse verso terra. La norma italiana CEI64-8/3 classifica i sistemi elettrici di distribuzione e i metodi di collegamento a terra degli stessi mediante la combinazione i di due lettere: TT (Terra Terra); IT (Isolamento Terra); TN (Terra Neutro o Terra PE N); 5

6 Sistemi elettrici di distribuzione La prima lettera indica la situazione i del sistema di alimentazione (Cabina di trasformazione) verso terra: T = collegamento diretto a terra di un punto, in c.a., in genere il neutro; I = isolamento da terra, oppure collegamento e a terra di un punto, generalmente il neutro, tramite un impedenza. La seconda lettera indica la situazione delle masse dell impianto elettrico utilizzatore rispetto a terra: T = masse collegate direttamente a terra; N = masse collegate al punto messo a terra del sistema di alimentazione, in genere il neutro. 6

7 7 Guasto a terra nei sistemi TT (Terra-Terra)

8 Guasto a terra nei sistemi TT La corrente di guasto Ik ( A) percorre l avvolgimento secondario del trasformatore presente in cabina di trasformazione, il conduttore di fase, la resistenza di guasto, il conduttore di protezione, le resistenze di terra (dell utente RE edelneutrorb). I dispositivi di protezione differenziale devono essere coordinati con l impianto di terra in modo da interrompere tempestivamente il circuito, se la tensione di contatto assume valori pericolosi per l uomo in caso di contatto indiretto. Assumendo come tensione limite 50 V (ambienti ordinari) la condizione da soddisfare è: 8

9 9 Contatto indiretto

10 Interruttore Differenziale - funzionamento Il principio i i di funzionamento dell interruttore tt Differenzialei consiste essenzialmente nel rilevare la corrente di guasto a terra Ik mediante un trasformatore toroidale di materiale ferromagnetico che abbraccia tutti i conduttori attivi (di Fase) compreso il neutro. In assenza di guasto a terra (con corrente Ik =0) la differenza delle correnti nei conduttori di F e N èugualeazero: non sussiste la condizione di intervento dell interruttore Differenziale. In presenza di guasto a terra (con corrente Ik 0) la differenza delle correnti nei conduttori è diversa da zero: se questa differenza risulta superiore alla soglia impostata, determina l intervento dell interruttore Differenziale. 10

11 Interruttore Differenziale - funzionamento Comando di sgancio contatti Avvolgimenti principali: Fase e Neutro Trasformatore toroidale Avvolgimento secondario: Bobina differenziale 11

12 Interruttore Differenziale - tipologie Una prima classificazione i degli interruttori tt i differenziali può essere fatta secondo la tipologia di corrente di guasto che possono rilevare: tipo AC: lo sgancio è assicurato per correnti alternate sinusoidali differenziali; tipo A: lo sgancio è assicurato per correnti alternate sinusoidali differenziali e per correnti differenziali pulsanti unidirezionali; tipo B: lo sgancio è assicurato per correnti differenziali continue oltre che per correnti alternate t sinusoidali id differenziali e per correnti differenziali pulsanti unidirezionali. 12

13 13 Interruttore Differenziale - tipologie

14 Differenziale Parametri caratteristici Corrente nominale: In (valori tipici sono 6,10,16,20,25,32,40 A, ecc.); Tensione nominale: Vn (valori tipici sono 220, 380 V, ecc.); Corrente differenziale nominale di intervento: Idn (valori tipici sono 0.001, 0.003, 0.1, 0.3, 0.5, 1 A); Corrente differenziale nominale di non intervento: Idn0 = 0.5 * Idn; Tempo di intervento: Δt (è inversamente proporzionale all intensità della corrente di guasto a terra secondo valori stabiliti dalle norme CEI) 14

15 Differenziale tempo di intervento Tipo Idn [A] Tempi di intervento [s] per Id pari a: AC A qualsiasi Idn 2 Idn 5 Idn IΔt 0,3 0,15 0,04 0,04 2 Idn 4 Idn 10 Idn 2 IΔt 03 0, , , ,04 1,4 Idn 2,8 Idn 7 Idn 1,4 IΔt 0,3 0,15 0,04 0,04 Nota: per differenziali puri, IΔt è pari a 500 A mentre per differenziali magnetotermici si tiene conto anche del campo di intervento istantaneo per sovracorrente indicato nalla normativa CEI 15

16 16 Differenziale ee aepuro uo Parametri aa caa caratteristici c

17 Differenziale Magnetotermico Parametri caratteristici 17

18 Interruttore e Differenziale e e Applicazioni tipiche L impiegoi degli interruttori tt i differenzialii per la protezione dai contatti indiretti si rende indispensabile ad esempio nei seguenti casi: sistema di distribuzione TT: come visto in precedenza l utilizzo del differenziale è diventato obbligatorio in questo sistema di distribuzione; messa a terra delle masse carente; le normali protezioni IP non riescono a proteggere nei limiti delle prescrizioni della norma; esistono condizioni ambientali pericolose o a maggior rischio elettrico (presenza di umidità eccessiva); 18

19 Interruttore e Differenziale e e Applicazioni tipiche Gli impianti i per i quali si verifica l utilità di tali interruttori sono quelli relativi a: ogni tipo di cantiere (edile, navale, cave e miniere, i ecc.); ambienti ospedalieri e similari; luoghi con pericolo di incendio o esplosione; impianti agricoli; laboratori in generale (artigianali, scolastici, ecc.); piscine, saune, mense; illuminazione acquari e fontane; installazioni elettriche in campeggi. 19