Guida al Sistema Bassa Tensione

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1 Indice Generale Guida al Sistema Bassa Tensione 1 Introduzione 2 Le norme 3 Caratteristiche della rete 4 Protezione dei circuiti 5 Caratteristiche degli apparecchi di protezione e manovra 6 Protezione delle persone 7 Protezione degli apparecchi utilizzatori 8 Quadri prefabbricati 9 Il sistema di installazione modulare 1

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3 Indice 1 - Introduzione Generalità pag. 4 Studio di una installazione pag. 7 3

4 Introduzione Generalità Scopo della Guida BT La guida non vuol essere né un libro né un catalogo tecnico, ma uno strumento di lavoro destinato a soddisfare molteplici esigenze. L obiettivo è quello di aiutare il progettista e l utilizzatore di reti elettriche a scegliere le apparecchiature che meglio si adattano all impianto. La complessità degli impianti di distribuzione di energia elettrica spesso rende difficile questa scelta per la diversità dei problemi da risolvere e la varietà di materiali elettrici che il progettista deve scegliere. La guida è il complemento indispensabile ai cataloghi dei prodotti di bassa tensione. Questo documento intende fornire informazioni pratiche e presenta, sotto forma di tabelle sempre illustrate da uno o più esempi, i problemi che si pongono al momento della definizione delle apparecchiature da installare. Talvolta i dati presenti nelle tabelle di questa guida sono necessariamente approssimati. In ogni caso i risultati sono sempre in favore della sicurezza e rispettano quanto indicato dalla norma CEI 64-8 VI Edizione. Qualora si desideri un calcolo più preciso si consiglia l impiego del Software I-project MT/BT. Contenuti della presente edizione Il successo avuto dalle precedenti edizioni della Guida BT presso i nostri Clienti ci ha motivati a preparare ed a pubblicare questa nuova edizione. In essa, abbiamo provveduto ad aggiornare i contenuti tecnici legati all evoluzione della gamma di prodotti (miglioramento di prestazioni, nuovi prodotti, ecc.). Il tutto è stato organizzato in uno spirito di continuità rispetto alle precedenti edizioni, per fornire ai nostri Clienti informazioni teoriche e pratiche per l uso coordinato dei prodotti del Sistema BT Schneider, oltre che regole generali di impiantistica di bassa tensione applicabili in un più ampio contesto. In questa opera di aggiornamento, abbiamo spesso tenuto in evidenza i suggerimenti che ci sono stati rivolti dai nostri Clienti, a cui vanno dunque i nostri ringraziamenti. La nostra speranza è che questa edizione venga accolta con favore, contribuendo così a rinsaldare i legami di collaborazione con tutti i nostri Clienti. Il Software i-project MT/BT I concetti espressi nella Guida BT sono alla base della realizzazione del Software i-project MT/BT. La conoscenza della guida consentirà una migliore comprensione delle procedure di calcolo messe in atto dal software e quindi un migliore sfruttamento pratico dello stesso software per la progettazione rapida degli impianti in modo sicuro ed economico. Il Software i-proiect MT/BT è un programma destinato a chi opera nel settore dell impiantistica elettrica ed è di supporto allo studio dell impianto elettrico di media e bassa tensione e alla realizzazione del documento di progetto. 4

5 Funzione dell interruttore automatico L interruttore svolge un ruolo determinante nell impianto elettrico. Le sue funzioni fondamentali sono quelle di sezionamento e protezione di una rete elettrica. Una scelta appropriata dell interruttore automatico garantisce una sicurezza globale dei beni, delle persone e dei cicli produttivi. Scelta dell interruttore automatico La scelta di un interruttore automatico deve essere fatta in funzione: cc delle caratteristiche della rete sulla quale viene installato; cc della continuità di servizio desiderata; cc delle diverse regole di protezione da rispettare. Caratteristiche della rete Tensione La tensione nominale dell interruttore automatico deve essere maggiore o uguale alla tensione tra le fasi della rete. Frequenza La frequenza nominale dell interruttore automatico deve corrispondere alla frequenza della rete. Gli apparecchi funzionano indifferentemente alle frequenze di 50 o 60 Hz (per impiego su reti a 400 Hz vedere a pag. 344, per impiego su reti a corrente continua vedere a pag. 335). Corrente di impiego/corrente nominale La regolazione della protezione termica dello sganciatore dell interruttore automatico deve essere maggiore o uguale alla corrente d impiego della linea sulla quale è installato e deve essere minore o uguale alla corrente ammissibile (portata) della conduttura. Corrente di cortocircuito/potere di interruzione Il potere di interruzione dell interruttore automatico deve essere almeno uguale alla massima corrente di cortocircuito che può verificarsi nel punto in cui esso è installato. A pag. 62 è proposto un metodo che permette di determinare la corrente di cortocircuito in un punto qualsiasi dell impianto. Eccezione: il potere di interruzione dell interruttore automatico può essere inferiore alla corrente di cortocircuito,se a monte esiste un dispositivo: cc che abbia il potere di interruzione corrispondente alla corrente di cortocircuito nel punto della rete dove è installato; cc che limiti l'energia specifica passante (I 2 t) e la corrente di cresta a valori inferiori a quelli ammissibili dall interruttore automatico a valle e dai conduttori (vedere le curve di limitazione da pag. 246 e le tabelle di filiazione da pag. 260). umero di poli Il sistema di distribuzione (TT, T, IT) e la funzione richiesta (protezione, manovra, sezionamento) determinano il numero dei poli degli apparecchi (vedere a pag. 22). Continuità di servizio In funzione delle esigenze di continuità di servizio di una rete (regolamenti di sicurezza, vincoli di esercizio ecc.) il progettista può essere portato a scegliere degli interruttori automatici che assicurino: cc una selettività totale tra due apparecchi installati in serie; cc una selettività parziale (vedere le tabelle di selettività a pag. 278). 5

6 Introduzione Generalità Regole di protezione Protezione delle persone contro i contatti indiretti Le misure di protezione contro i contatti indiretti tramite interruzione automatica del circuito dipendono dal sistema di distribuzione impiegato (vedere a pag. 18). el sistema TT (schema caratteristico a pag. 23) la protezione è assicurata dai dispositivi differenziali a corrente residua DDR (vedere a pag. 350). el sistema IT o T (schemi caratteristici a pag. 24 e 26) la protezione è in generale assicurata dai dispositivi di protezione contro i cortocircuiti. La corrente di regolazione magnetica di questi apparecchi permette di determinare, nel rispetto della protezione delle persone, la lunghezza massima dei cavi in funzione della loro sezione (vedere a pag. 382). Inoltre nel sistema IT l impianto deve essere costantemente sorvegliato da un controllore permanente d isolamento CPI (vedere a pag. 28). Protezione dei cavi cc L'interruttore automatico, in caso di sovraccarico, deve intervenire in tempi compatibili con la caratteristica di sovraccaricabilità del cavo. Questa verifica si effettua confrontando la corrente nominale dello sganciatore con la portata del cavo (vedere a pag. 48). cc L'interruttore automatico, in caso di cortocircuito, non deve lasciar passare un'energia specifica superiore a quella che può essere sopportata dal cavo. Questa verifica si effettua confrontando la caratteristica I 2 t del dispositivo di protezione con l energia specifica ammissibile del cavo K 2 S 2 (vedere a pag. 76). cc In casi particolari in cui la protezione termica dell'interruttore automatico è sovradimensionata, oppure l'interruttore non è munito di sganciatori termici, è necessario assicurarsi che la corrente di cortocircuito all'estremità più lontana della linea provochi l'apertura dell'interruttore automatico per mezzo degli sganciatori magnetici. e risulta una lunghezza massima protetta in funzione della sezione del cavo (vedere a pag. 79). Protezione dei condotti sbarre cc L interruttore automatico posto a monte del condotto sbarre deve proteggere lo stesso dagli effetti della corrente di corto circuito che si possono identificare nell effetto dinamico, con il valore della corrente di cresta, e dall effetto termico che a sua volta può essere identificato con la corrente di breve durata. Questi due valori, riportati nelle caratteristiche tecniche dei condotti identificano, per questi, il limite massimo di sopportabilità che non dovrà essere mai superato. Il coordinamento della protezione con il condotto sta in questo, cioè l interruttore dovrà evitare di lasciare passare una corrente di cresta o di breve durata superiore a quella del condotto. cc Per la protezione alle persone la soglia magnetica dell interruttore dovrà avere una taratura tale che sia inferiore alla corrente di corto circuito di fondo linea (pag. 38) Protezione dei diversi componenti elettrici Alcune apparecchiature necessitano di protezioni con caratteristiche speciali. è il caso dei motori (vedere a pag. 403) dei trasformatori BT/BT (vedere a pag. 418), delle batterie di condensatori (vedere a pag. 422) e dei circuiti alimentati dai generatori (vedere a pag. 416). Realizzazione dei quadri elettrici La recente evoluzione del concetto di sicurezza dei quadri elettrici ha posto all attenzione generale l esigenza di realizzare quadri di bassa tensione in conformità alle relative norme CEI. A questo argomento è dedicato un capitolo (vedere a pag. 430) che fornisce i criteri fondamentali per la corretta determinazione delle caratteristiche tecniche dei quadri, sia nel campo delle applicazioni domestiche e similari che in quello industriale. Avvertenze La Guida BT e il Software i-project costituiscono un mezzo di ausilio per una progettazione preliminare e veloce degli impianti elettrici di bassa tensione. Tutti i rischi per ciò che concerne la progettazione sono assunti dall utente. L utente dovrà inoltre controllare la rispondenza della guida e dei programmi alle proprie esigenze, interpretando criticamente i risultati per verificare la congruenza con le scelte progettuali utilizzate. Schneider Electric si riserva di modificare il contenuto di questi documenti in relazione all evoluzione normativa e di prodotto. 6

7 Introduzione Studio di una installazione Ci proponiamo di studiare il seguente impianto in un sistema di neutro T. Tra ogni trasformatore e l interruttore di arrivo corrispondente ci sono 5 m di cavo unipolare e tra un interruttore di arrivo e un interruttore di partenza c è 1 m di sbarre in rame. Tutti i cavi sono in rame e la temperatura ambiente è di 40 C. Caratteristica dei cavi lunghezza [m] riferimento cavi Ib [A] modalità di posa 40 S1 350 cavo unipolare PVC su passerella perforata con 4 circuiti vicini 35 S2 110 cavo multipolare XL su passerella con 4 circuiti vicini 80 S3 29 cavo multipolare PVC in canaletta con 2 circuiti vicini 30 S4 230 cavo multipolare XL su passerella con 2 circuiti vicini 50 S5 65 cavo multipolare XL a parete 65 S6 22 cavo multipolare XL in tubo 10 S7 17 cavo multipolare PVC in tubo 2 x 800 kva 20 kv/400 V D0 D'0 A S1 D1 S4 D4 D7 S7 B D2 D Ausiliari S2 D5 D6 C D3 S5 S6 S3 P = 37 kw U Utilizzatori F.M. U P = 12 kw Illuminazione: 30 lampade fluorescenti per fase (2 x 58W) Determinazione della corrente nominale degli interruttori La tabella di pag. 400 permette di determinare la corrente nominale dell interruttore terminale D3 di protezione al circuito d illuminazione in funzione della potenza, del tipo e del numero di lampade. Per le altre partenze si considera la corrente nominale dell interruttore di taglia immediatamente superiore alla corrente d impiego calcolata. riferimento interruttori potenza corrente d impiego [A] corrente nominale [A] D0 e D kva D D D3 30 lampade/fase 2 x 58 W D D D D Determinazione della sezione del cavo Dalle tabelle a pag. 50 e seguenti si ricavano i coefficienti di correzione in funzione delle modalità di posa e le rispettive sezioni minime dei cavi. riferimento cavi In interruttori [A] coefficiente Ktot Iz [A] sezione minima [mm 2 ] S , S , S3 32 0, S , S5 80 0, S6 25 0, S7 20 0, ,5 7

8 Introduzione Studio di una installazione Determinazione della caduta di tensione Le tabelle da pag. 57 permettono di determinare la caduta di tensione per i diversi cavi. Il cos ϕ medio dell'installazione è 0,9. Occorre verificare in seguito, che la somma delle cadute di tensione lungo la linea sia inferiore al 4%. Calcolo della caduta di tensione dei diversi circuiti cc Circuito di illuminazione u = 0,65 + 0,78 + 1,33 = 2,76% cc Circuito di forza motrice (65 A) u = 0,63 + 1,86 = 2,49% cc Circuito di forza motrice (22 A) u = 0,63 + 3,15 = 3,78% cc Circuito ausiliario u = 0,60% = 0,6% riferimento I d impiego sezione lunghezza cavi [A] [mm 2 ] [m] u% S ,65 S ,78 S ,33 S ,63 S ,86 S ,15 S7 17 2,5 10 0,60 Determinazione della corrente di cortocircuito La tabella a pag. 66 permette di ottenere il valore della corrente di cortocircuito sulle sbarre di parallelo in funzione della potenza e del numero di trasformatori. Le tabelle a pag. 68 permettono di determinare la corrente di cortocircuito nei differenti punti in cui sono installate le protezioni. riferimento sezione [mm 2 ] lunghezza [m] Icc [ka] A 45 B C D Scelta del dispositivo di protezione Per scegliere il dispositivo di protezione è sufficiente verificare che: Pdi Icc. Per la scelta dell'interruttore automatico si utilizzino le tabelle a pag. 127 e seguenti. riferimento interruttore sganciatore D0 e D 0 S1250 Micrologic 2.0 D1 SX400 Micrologic D2 SX160F TM125D D3 C60H C32 D4 SX250 TM250D D5 SX100B TM80D D6 C60L C25 D7 G125L C20 8

9 La selettività delle protezioni Le tabelle di selettività da pag. 273 permettono di determinare i limiti di selettività tra i diversi livelli di distribuzione. Per acquistare significato, i limiti di selettività devono essere confrontati con i valori della corrente di cortocircuito calcolati precedentemente. I limiti di selettività tra gli interruttori D0-D1, D0-D4 e D0-D7 sono moltiplicati per il numero di trasformatori in parallelo. Esempio La selettività tra un S1250 e un SX400 è totale. D0 S1250 Micrologic 2.0 A totale D1 SX400 Micrologic B D2 SX160F TM125D C S1 S2 10 ka S3 D3 C60H C32 27 ka 13 ka 2 x 800 kva 20 kv / 400 V 45 ka D5 SX160B TM80D D D4 SX250 TM250D S5 U D0 S1250 Micrologic 2.0 S4 23 ka Utilizzatori S6 D7 G125L C20 U D6 C60L C25 S7 Ausiliari Applicazione della tecnica di filiazione L applicazione della tecnica di filiazione permette di installare interruttori con potere di interruzione inferiore alla corrente di cortocircuito nel punto di installazione. Le tabelle a pag. 260 permettono di effettuare il coordinamento tra due apparecchi. el caso di trasformatori in parallelo si possono utilizzare le tabelle da pag. 72 per la scelta degli interruttori a valle delle sbarre di parallelo. I limiti di selettività tra gli interruttori così scelti è in genere inferiore a quello ottenuto con la soluzione standard. D0 S1250 Micrologic A totale D1 SX400F Micrologic B D2 SX160B TM125D C S1 S2 10 ka S3 D3 C60 C32 27 ka 13 ka 2 x 800 kva 20 kv / 400 V 45 ka D5 SX100B TM80D D D4 SX250 TM250D S5 U D 0 S1250 Micrologic S4 23 ka Utilizzatori S6 D7 G125L C20 U D6 C60 C25 S7 Ausiliari 9

10 Introduzione Studio di una installazione Verifica della protezione delle persone el sistema di distribuzione T si deve verificare la massima lunghezza del cavo protetto dal rispettivo interruttore automatico. Le tabelle da pag. 382 indicano, in funzione della regolazione della protezione magnetica, la lunghezza del cavo per la quale è assicurata la protezione delle persone con SF = S. L esempio della tabella sottostante è basato sullo schema ottenuto con il miglioramento della selettività. riferimento cavi interruttori sezione [mm 2 ] lunghezza [m] lunghezza massima [m] S1 SX400 Micrologic S2 SX160F TM125D S3 C60H C S4 SX250 TM250D S5 SX100B TM80D S6 (1) C60L C S7 G125L C20 2, (1) La protezione delle persone non è assicurata per il cavo S6 di sezione 4 mm 2. Le soluzioni possibili sono: cc aumentare la sezione del cavo a 6 mm 2 ; così facendo la lunghezza massima protetta è di 82 m; cc utilizzare un interruttore C60L con sganciatore B25 che assicura una lunghezza massima protetta di 109 m con il cavo da 4 mm 2 ; cc installare un dispositivo differenziale. 10