Protezione contro i fulmini interna

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1 6 Protezione contro i fulmini interna

2 6.1 Collegamento equipotenziale per installazioni metalliche Collegamento equipotenziale secondo IEC (HD ) e IEC (HD ) Il collegamento equipotenziale viene richiesto per tutti gli impianti elettrici utilizzatori di nuova costruzione. Il collegamento equipotenziale effettuato secondo le disposizioni della normativa IEC elimina le differenze di potenziale. In altre parole, impedisce pericolose tensioni di contatto, ad esempio tra il conduttore di protezione dell'utenza a bassa tensione e le tubazioni metalliche degli impianti di distribuzione del gas, idrici e termosanitari. Secondo la norma IEC (HD ), il collegamento equipotenziale comprende un collegamento di protezione equipotenziale e una protezione equipotenziale aggiuntiva. Ogni edificio deve possedere, secondo le norme sopra indicate, il collegamento equipotenziale principale (Figura 6.1.1). Il collegamento equipotenziale supplementare è previsto nei casi in cui le condizioni di sezionamento non possono essere soddisfatte o per particolari zone definite nella norma IEC parte 7 (CEI 64-8/7). impianto interrato, isolata funzionalmente (per esempio vasca protetta catodicamente) elemento metallico che si estende attraverso l'intero edificio (per esempi guida dell'ascensore) antenna impianto di telecomunicazione collegamento equipotenziale bagno 230/400 V kwh Barra equipotenziale principale Dispersore di fondazione Connettore Scaricatore della corrente di fulmine Morsetto di collegamento Collare per tubo al conduttore PEN Capocorda / conduttore di terra Spinterometro riscaldamento SEB giunto isolante M gas acqua fognatura rete di distribuzione sistemi informatici M dispersore di fondazione o dispersore per la protezione contro i fulmini capocorda di collegamento al sistema antifulmine ester Figura Principio di equipotenzialità antifulmine comprendente il sistema equipotenziale principale e il sistema equipotenziale per la protezione contro i fulmini 182 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

3 Collegamento equipotenziale di protezione Le seguenti masse estranee vanno integrate direttamente nel sistema di protezione equipotenziale: conduttore di protezione in conformità alla norma IEC (HD ) (in seguito: conduttore di terra) - vedi la norma CEI dispersore di fondazione o dispersore per la protezione contro i fulmini impianto di riscaldamento centralizzato tubazioni idriche metalliche parti strutturali conduttive dell'edificio (ad esempio guide dell'ascensore, struttura portante in acciaio, canali di aerazione e di condizionamento) tubo metallico di scarico acqua tubature del gas interne conduttore di messa a terra per antenne conduttore di messa a terra per impianto di telecomunicazioni conduttore di protezione dell'impianto elettrico secondo la norma IEC o CEI 64-8 (conduttori PEN per sistemi TN e conduttori PE per sistemi TT e IT) schermature metalliche di condutture elettriche ed elettroniche schermature metalliche dei cavi di alimentazione fino a 1000 V dispersori degli impianti elettrici con tensione superiore a 1 k V s e c o n d o l a n o r m a t i v a C E I E N ( C E I 9 9-2, CEI EN 50522, (CEI 99-3) ammesso che si producano tensioni di messa a terra eccessivamente elevate. Definizione di una parte conduttrice estranea secondo la norma IEC (HD ): una parte conduttrice non facente parte dell'impianto elettrico e suscettibile di introdurre un potenziale, generalmente il potenziale di terra. Nota: tra queste parti conduttrici estranee vi sono anche pavimenti, pareti ed infissi conduttivi, se attraverso questi può essere introdotto un potenziale elettrico, compreso il potenziale di terra. I seguenti elementi vanno integrati indirettamente attraverso spinterometri nel collegamento equipotenziale principale: impianti di protezione catodica anti-corrosione e di protezione contro le correnti vaganti secondo CEI EN CEI 9-89). dispersori degli impianti elettrici con tensione superiore a 1 kv secondo la normativa CEI EN (CEI 99-2)), CEI EN (CEI 99-3), nel caso in cui si producano ten- sioni di messa a terra eccessivamente elevate (in casi eccezionali). messa a terra di sistemi di trasporto ferroviari in DC e AC, in conformità alla norma CEI EN (CEI 9-6). messa a terra di segnale nei laboratori, quando è indipendente dai conduttori di protezione La Figura mostra i collegamenti e i relativi componenti di protezione, nonchè il sistema equipotenziale contro i fulmini. Dispersori del collegamento equipotenziale Poiché l'impianto utilizzatore in bassa tensione rende necessarie determinate resistenze di terra (condizioni per il sezionamento automatico dell alimentazione) e il dispersore di fondazione offre buoni valori di resistenza di terra se posato correttamente, il dispersore di fondazione rappresenta un complemento ottimale ed efficace del sistema equipotenziale. In Germania la progettazione dei dispersori di fondazione è disciplinato dalla norma DIN 18014, che richiede, ad esempio, dei capicorda per il collegamento della barra equipotenziale. Descrizioni più dettagliate sul dispersore di fondazione si trovano nel capitolo 5.5. Se un dispersore di fondazione viene utilizzato come dispersore del sistema di protezione contro i fulmini, potrebbe essere necessario considerare dei requisiti supplementari. Questi requisiti si possono trovare anche nel capitolo 5.5. Conduttori di protezione secondo la norma IEC (HD ) I conduttori equipotenziali devono essere contrassegnati come conduttori di protezione, nella misura in cui possiedono una funzione di protezione, cioè giallo/verde. I conduttori equipotenziali non portano corrente di servizio e possono quindi essere nudi o isolati. La sezione minima dei conduttori di protezione per consentire il collegamento alla barra di terra principale è: 6 mm 2 (rame) o 16 mm 2 (alluminio) o 50 mm 2 (acciaio) Per la messa a terra delle antenne (CEI EN o CEI ) sono richieste le seguenti sezioni minime dei conduttori: 16 mm 2 (rame), 25 mm 2 (alluminio), oppure 50 mm 2 (acciaio). GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 183

4 Figura Barra equipotenziale K12 Art Figura Barra equipotenziale R15 Art Figura Collare di messa a terra per tubi Art Barre equipotenziali La barra equipotenziale è un elemento centrale del sistema equipotenziale; deve garantire il contatto sicuro di tutti i conduttori di tutte sezioni che si riscontrano nella pratica, deve sopportare il passaggio di corrente e deve essere resistente alla corrosione. L1 x conduttore piatto 4x30 mm o conduttore tondo Ø 10 mm 1 x 50 mm 2 da 6 x 6 mm 2 a 25 mm 2 da 1 x 2,5 mm 2 a 6 mm 2 K12 e R15 soddisfano questi requisiti per una barra di collegamento equipotenziale (Figure e 6.1.3). Questa norma comprende anche i requisiti per la verifica della portata di corrente di fulmine nei punti di serraggio con sezioni maggiore di 16 mm 2. La norma si riferisce al collaudo dei componenti di protezione contro i fulmini secondo la norma CEI EN (CEI 81-24). Se soddisfa le prescrizioni nella norma sopra indicata, il componente può essere utilizzato anche per il sistema equipotenziale antifulmini secondo CEI EN o CEI 81-10/1-4. Integrazione delle tubazioni nel sistema equipotenziale Per integrare le tubazioni nel sistema equipotenziale vengono utilizzati dei collari di messa a terra adeguati al diametro dei tubi (Figura 6.1.4). I morsetti di messa a terra in acciaio inossidabile per tubi, dotati di fascette adattabili a qualsiasi diametro, offrono notevoli vantaggi di installazione (Figura 6.1.5). Questi morsetti di messa a terra per tubazioni possono essere usati per il fissaggio su tubi di materiali diversi (ad esempio, acciaio, rame e acciaio inossidabile) e consentono anche il cablaggio passante. La Figura mostra il collegamento equipotenziale dei tubi di un impianto di riscaldamento con cablaggio passante. Verifica e controllo del sistema equipotenziale Prima della messa in servizio dell'impianto elettrico di utenza è necessario controllare la condizione e l'efficacia dei collegamenti. Barre equipotenziali I collegamenti equipotenziali devono garantire un contatto costante e di buona qualità. Figura Collare di messa a terra per tubi Art Figura Barra di collegamento equipotenziale con cablaggio passante 184 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

5 Si raccomanda la continuità della bassa impedenza verso le varie parti dell'impianto e verso il collegamento equipotenziale. Un valore < 1 Ω è considerato sufficiente per il collegamento equipotenziale. Nelle prove di continuità eseguite secondo la norma IEC (HD ) bisogna usare apparecchiature con una corrente di prova di 200 ma secondo CEI EN (CEI 85-25). Collegamento equipotenziale supplementare Se non possono essere rispettate le condizioni di interruzione automatica previste dallo specifico sistema di alimentazione per un impianto o una parte dell'impianto, è necessario un collegamento equipotenziale locale supplementare. Questo per collegare tra loro tutte le parti contemporaneamente accessibili, nonché le apparecchiature fisse e le parti conduttrici estranee, al fine di mantenere più bassa possibile qualsiasi tensione di contatto che possa verificarsi. Inoltre, il collegamento equipotenziale supplementare deve essere installato sull impianto o parti dell'impianto di sistemi IT con controllo dell'isolamento. E' altresì necessario un collegamento equipotenziale supplementare per ridurre i rischi dipendenti dalle condizioni ambientali in impianti o parti di impianti particolari. La norma IEC Parte 7 (CEI 64-8/7) sottolinea l'importanza del collegamento equipotenziale supplementare per le aree di lavoro, le sale di controllo e impianti speciali. Ad esempio CEI 64-8/701 - Luoghi contenenti vasche da bagno o docce (non più richiesto in generale) CEI 64-8/702 - Vasche delle piscine e altri tipi di vasche CEI 64-8/705 - Strutture adibite ad uso agricolo o zootecnico Sono necessarie sezioni minime del conduttore di rame della protezione supplementare pari a 2,5 mm 2 (in caso di installazione con protezione) e 4 mm 2 (in caso di installazione non protetta). La differenza rispetto al collegamento equipotenziale di protezione consiste nel fatto che le sezioni dei conduttori possono essere più piccole e che questo collegamento equipotenziale supplementare può essere circoscritto a un luogo specifico Sezioni minime dei conduttori di collegamento equipotenziale secondo la norma CEI EN (CEI 81-10/3). Le sezioni dei conduttori utilizzati per la protezione contro i fulmini devono essere dimensionate per elevati livelli di sollecitazione, in quanto questi conduttori devono essere in grado di trasportare la corrente di fulmine. Pertanto essi devono avere sezioni maggiori. A prescindere dalla classe di LPS, vanno utilizzate le sezioni minime secondo la Tabella per il collegamento equipotenziale delle barre equipotenziali tra loro e al sistema dei dispersori. Le sezioni minime dei conduttori di collegamento equipotenziale che collegano le installazioni metalliche interne alla barra equipotenziale possono essere inferiori, in quanto attraverso questi conduttori passa solo la corrente parziale di fulmine (Tabella ). Nota: se le norme forniscono informazioni diverse sulle sezioni minime dei conduttori, ai fini della protezione contro i fulmini devono essere utilizzate le sezioni definite nella norma CEI EN (CEI 81-10/3). 6.2 Collegamento equipotenziale per impianti di alimentazione di rete Il sistema equipotenziale per impianti utilizzatori a bassa tensione nell'ambito della protezione contro i fulmini interna rappresenta un ampliamento del collegamento equipotenziale di protezione (in precedenza definito "principale") secondo IEC (HD ) (Figura 6.1.1). Oltre a tutti i sistemi conduttivi, vanno integrati nel sistema equipotenziale anche i cavi di alimentazione alle utenze a bassa tensione. La particolarità di questo sistema equipotenziale sta nel fatto che il collegamento al sistema equipotenziale Classe di LPS Materiale Sezione da I a IV Rame 16 mm 2 Alluminio 25 mm 2 Acciaio 50 mm 2 Tabella Dimensioni minime dei conduttori che collegano diverse barre equipotenziali tra loro o i dispersori (secondo CEI EN CEI 81-10/3, Tabella 8) Classe di LPS Materiale Sezione da I a IV Rame 6 mm 2 Alluminio 10 mm 2 Acciaio 16 mm 2 Tabella Dimensioni minime dei conduttori che collegano gli impianti metallici interni alle barre equipotenziali (secondo CEI EN CEI 81-10/3, Tabella 9) GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 185

6 può avvenire solo tramite adatti dispositivi di protezione dalle sovratensioni. I requisiti dei dispositivi di protezione sono descritti più dettagliatamente nella sezione 7 e negli allegati C e D della norma CEI EN (CEI 81-10/4). Come per il collegamento equipotenziale dei corpi metallici (si veda il capitolo 6.1), anche il collegamento equipotenziale dei cavi dell'impianto per le utenze a bassa tensione va eseguito direttamente nel punto di ingresso. I requisiti per l'installazione dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni a monte del contatore delle utenze a bassa tensione (sistema di alimentazione principale) sono descritti nelle linee guida del la norma CEI 0-21 assieme alla guida CEI "Guida d applicazione all utilizzo di limitatori di sovratenione all arrivo della linea di alimentazione degli impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione (si vedano i capitoli e 8.1 (Figure e 6.2.2)). Figura DEHNbloc M per installazione conforme al concetto di zona di protezione contro i fulmini al confine 0 A Collegamento equipotenziale per impianti informatici Il collegamento equipotenziale antifulmine richiede che tutte le parti metalliche conduttrici, come l'anima e la schermatura dei cavi, vengano integrate nel sistema equipotenziale all'entrata α α impianto di captazione isolato con conduttore HVI 230 V~ DATI 230 V~ calata nuda Figura Scaricatore combinato DEHNventil per installazione conforme al concetto di zona di protezione contro i fulmini al confine 0 A 2 Figura Sistema equipotenziale per la protezione contro i fulmini con sistema di captazione isolato e conduttore HVI per impianti d'antenna professionali secondo CEI EN CEI 81-10/3 186 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

7 nell'edificio con la più bassa impedenza possibile. In questa categoria rientrano ad esempio i cavi delle antenne (Figura 6.3.1), i conduttori metallici delle linee per telecomunicazioni, ma anche gli impianti in fibra ottica con elementi metallici. I conduttori vengono collegati con l'aiuto di elementi in grado di sopportare correnti di fulmine (scaricatori e componenti per il collegamento della schermatura). Un punto di installazione adeguato è costituito dal punto di collegamento tra i cavi che si estendono oltre l'edificio e i cavi che entrano nell'edificio. Gli scaricatori e i componenti per il collegamento della schermatura devono essere scelti in base ai parametri delle correnti di fulmine previste. Per minimizzare le spire induttive all'interno degli edifici si raccomandano i seguenti accorgimenti: far entrare nell'edificio i conduttori e le tubazioni in metallo nello stesso punto i conduttori di potenza e di dati vanno posati assieme, ma schermati vanno evitati cavi di lunghezza eccessiva posando linee diritte α α punta di captazione collegamento al sistema equipotenziale antenna zona terminale s =^ 0,75 m in aria s =^ 1,5 m in muratura s = distanza di isolamento collegamento equipotenziale alla stazione ricetrasmittente punto di ingresso piastra di collegamento elemento di collegamento EB palo di sostegno calata isolata (conduttore HVI I) elemento di collegamento di terra sistema dei dispersori Impianti di antenna Gli impianti di antenna sono generalmente posizionati in luoghi esposti per motivi tecnici inerenti le telecomunicazioni radio. Perciò subiscono un'influenza maggiore da parte delle correnti di fulmine e delle sovratensioni, particolarmente in caso di fulminazione diretta. Essi devono essere integrati nel collegamento equipotenziale secondo la norma tedesca DIN VDE o la norma italiana CEI EN (CEI ) e devono presentare rischi ridotti grazie alla loro progettazione (posa dei cavi, connettori e armature) oppure attraverso idonee misure supplementari. Gli elementi di antenna collegati ad un alimentatore, che per ragioni funzionali non possono essere collegati direttamente al sistema equipotenziale, vanno protetti per mezzo di scaricatori della corrente di fulminee. Si può supporre, semplificando, che il 50 % della corrente di fulmine diretta scorra attraverso gli schermi dei cavi coassiali delle antenne. Se un impianto di antenna è dimensionato per correnti di fulmine fino a 100 ka (10/350 µs) (livello di protezione LPL III), si avrà una ripartizione della corrente di fulmine attraverso il conduttore di messa a terra (50 ka) e attraverso le schermature di tutti i cavi d'antenna (50 ka). Perciò gli impianti d'antenna che non sono in grado di sopportare la corrente di fulmine devono essere dotati di un impianto di captazione, in grado di contenere le antenne all'interno del loro volume protetto. Per la scelta del cavo adatto va individuata la rispettiva corrente parziale di fulmine per ogni cavo di antenna che condivide la stessa calata. La resistenza dielettrica dei cavi può essere calcolata in base all'impedenza di accoppiamento, alla lunghezza del cavo di antenna e all intensità della corrente di fulmine. Secondo le ultime versioni della norma CEI EN (CEI 81-10/3) sulla protezione contro i fulmini, i sistemi di antenna per gli edifici possono essere protetti mediante aste di captazione conduttori di captazione sopraelevati funi sospese In ogni caso va rispettata la distanza di isolamento s. Con l'isolamento elettrico dell'impianto di protezione contro i fulmini rispetto ai corpi conduttori della struttura dell'edificio (parti metalliche strutturali, armatura ecc.) e rispetto ai conduttori elettrici nell'edificio, si può evitare la penetrazione delle correnti parziali di fulmine nelle linee di comando e di alimentazione, e quindi prevenire i disturbi o la distruzione degli impianti elettrici ed elettronici (Figure e 6.3.2). Figura Installazione isolata di un sistema di protezione contro i fulmini e una antenna del telefono cellulare GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 187

8 Figura Morsetti a molla EMC per i lati protetti e non protetti di un dispositivo BLITZDUCTOR XT per contatto schermato permanente a bassa impedenza con una linea di segnale schermata; con cappuccio isolante per messa a terra indiretta, fascette e strisce isolanti. Impianti in fibra ottica Gli impianti in fibra ottica con elementi metallici si possono normalmente suddividere nei seguenti tipi: cavi con anima non metallica, ma con schermatura metallica (ad esempio: anti umidità) o elementi portanti metallici cavi con elementi metallici nell'anima e con schermatura in metallo o elementi portanti metallici cavi con elementi metallici nell'anima ma senza schermatura metallica. Per tutti i tipi di cavo con elementi metallici deve essere calcolata l'ampiezza minima della corrente da fulmine che compromette le proprietà di trasferimento dati della fibra ottica. Devono essere scelti dei cavi capaci di sopportare la corrente di fulmine e gli elementi metallici devono essere collegati direttamente o attraverso un SPD alla barra equipotenziale. Schermatura metallica: collegamento con morsetti di schermatura, ad esempio terminali schermati nel punto di ingresso nell'edificio. Anima metallica: collegamento mediante un morsetto di messa a terra, ad esempio al terminale del conduttore di protezione vicino alla scatola di derivazione. Prevenzione delle correnti di compensazione: collegamento indiretto attraverso uno spinterometro, ad esempio DEHNgap CS, BLITZDUCTOR XT con messa a terra indiretta della schermatura (Figura 6.3.3). cavi con schermatura metallica (ad esempio barriera vapore) e/o elementi di supporto metallici cavi con schermatura metallica e armatura antifulmine aggiuntiva. La ripartizione della corrente di fulmine sulle linee informatiche può essere determinata utilizzando il procedimento descritto nell'allegato E della norma CEI EN (CEI 81-10/1) I singoli cavi devono essere integrati nel collegamento equipotenziale nel modo seguente: a) I cavi non schermati devono essere collegati tramite limitatori di sovratensione (SPD) in grado di sopportare le correnti di fulmine. Corrente parziale di fulmine del cavo diviso il numero delle anime conduttrici = corrente parziale di fulmine per ogni anima conduttrice b) Se la schermatura del cavo è in grado di sopportare la corrente di fulmine, quest'ultima scorre attraverso la schermatura. Tuttavia i disturbi capacitivi/induttivi possono Linee di telecomunicazione Le linee di telecomunicazione con cavi metallici sono composte solitamente da cavi con elementi simmetrici o coassiali dei seguenti tipi: cavi senza ulteriori elementi metallici Figura Sistema di collegamento di una schermatura che conduce la corrente di fulmine (SAK) 188 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI

9 linea telefonica utenza TCU 1 3 protected 2 4 sistema informatico/ telecomunicazio NT Figura BLITZDUCTOR BXT ML2 BD BLITZDUCTOR XT BXT ML2 BD ka (10/350 µs) Collegamento equipotenziale antifulmine con BLIZ- DUCTOR XT per l'allacciamento di telecomunicazione (autorizzazione Deutsche Telekom) Questo significa che non sono previsti requisiti particolari sulla capacità di scarica degli elementi di protezione da utilizzare. Dopo aver attraversato gli elementi di protezione, le correnti parziali di tutte le anime raggiungono ancora i 30 ka e sollecitano, ad esempio, i morsetti di messa a terra o i conduttori equipotenziali antifulmini lungo il percorso di scarica. Si posraggiungere l'anima dei cavi e rendere necessario l'uso dei limitatori di sovratensione. I requisiti sono i seguenti. Lo schermo deve essere collegato a entrambe le estremità del cavo col sistema equipotenziale principale in modo tale che sia in grado di trasportare la corrente di fulmine (Figura 6.3.4). Il concetto di zona di protezione contro i fulmini va usato in entrambi gli edifici dove sono collegate le estremità del cavo; inoltre le anime attive del cavo vanno collegate alla stessa zona di protezione (generalmente LPZ 1). Se un cavo non schermato viene posato in un tubo di metallo, esso va trattato come una schermatura che conduce la corrente di fulmine. c) Se la schermatura del cavo non è in grado di sopportare la corrente di fulmine: in caso di schermatura collegata ad entrambi i lati, la procedura è analoga a quella prevista per le anime conduttrici di segnale di un cavo non schermato: corrente parziale da fulmine della linea diviso il numero dei singole anime conduttrici + 1 (schermo) = corrente parziale da fulmine per ogni anima conduttrice. Figura Involucri di collegamento equipotenziale DEHN per corrente di fulmine (DPG LSA) per tecnologia LSA-2/10 Se la schermatura non è collegata ad entrambi i lati, essa viene considerata come se non esistesse; corrente parziale di fulmine del cavo / numero delle singole anime conduttrici = corrente parziale di fulmine per anima conduttrice. Se non è possibile determinare esattamente il carico esatto sull'anima del cavo, si consiglia di utilizzare i parametri di pericolosità indicati nella norma CLS/TS (CEI 37-10). Di conseguenza, il massimo carico di corrente di fulmine per ogni anima conduttrice di una linea di telecomunicazione è dato da un impulso di categoria D1 a 2,5 ka (10/350 μs). Naturalmente, non solo gli SPD impiegati (Figura 6.3.5) devono resistere alle sollecitazioni dalla corrente di fulmine attesa, ma deve resistere anche il percorso di scarica dagli scaricatori al sistema equipotenziale. Ciò si può illustrare con l'esempio di un cavo a più anime conduttrici per telecomunicazioni: un cavo per telecomunicazioni con 100 coppie che entra dalla zona LPZ 0 A è collegato al distributore LSA nell'edificio e va protetto con degli scaricatori; la sollecitazione della corrente di fulmine sul cavo viene assunta come 30 ka (10/350 µs); risulta la seguente ripartizione simmetrica della corrente di fulmine sulle singole anime conduttrici: 30 ka / 200 fili = 150 A / filo. GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 189

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