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Eliminare differenziale in un sistema TN-S

Ho voluto scrivere questo articolo per confrontarmi con tutti voi, per poter migliorare e per poter aiutare qualche collega nel caso si dovesse trovare in questa situazione.

Indice

Premessa

La presente verifica tecnica è stata redatta allo scopo di accertare se un interruttore differenziale installato sul quadro Power Center principale a servizio di una linea della trafila, si potesse togliere per evitare degli interventi intempestivi, causando dei fermi impianto importanti.
La verifica e le misure effettuate sono state eseguite per offrire una garanzia di un livello di sicurezza accettabile per la sicurezza delle persone e dei beni e descrivere le caratteristiche principali relative agli impianti elettrici installati. L’intervento ricade nell’ambito del d.m.37/08 come trasformazione dell’impianto.

Caratteristiche tecniche degli impianti

  • Parametri elettrici di impianto.
  • Fornitura da Ente Distributore MEDIA TENSIONE
  • Sistema di distribuzione TN
  • Tensione tra fase e fase 400V
  • Tensione tra fase e neutro, fase e terra TN 230V

Normativa degli impianti

In osservanza a quanto previsto dalla Legge 1 marzo 1968 – N° 168, pubblicata sulla G.U. N° 77 del 23 marzo 1968, che dice:
Art. 1 – Tutti i materiali, le apparecchiature, i macchinari, le installazioni e gli impianti 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 CEI si considerano costruiti a regola d’arte, tutti gli impianti elettrici dovranno essere realizzati in perfetto accordo con la Legge sopraccitata.
In particolare gli impianti, a secondo del tipo d’uso e destinazione, dovranno essere conformi alle seguenti norme, con relative varianti, se applicabili.
CEI 64-8 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in correte continua.

Osservanza leggi, decreti, regolamenti

Oltre ad essere rispondenti alle norme CEI, gli impianti elettrici, dovranno essere eseguiti secondo quanto previsto dalle seguenti leggi, decreti e circolari ministeriali.
Legge N° 186 del 1968 - Disposizioni concernenti la produzione di materiali, apparecchiature, macchinari, installazione e impianti elettrici ed elettronici.
Decreto Ministeriale n.37 del 2008- disposizioni in materia di attività di installazione degli impianti all’interno degli edifici.
D.L.g.s. 81 del 2008 - Testo unico sulla sicurezza e salute sul lavoro

Oggetto

La presente relazione si riferisce all’impianto elettrico ,come da progetto allegato, dei locali siti in Fabbrica s.p.a. in via Fabbrica a Fabbrica.

Verifica

L’impianto elettrico in oggetto è stato sottoposto a verifica mediante un accurato esame a vista, misure e prove utilizzando uno strumento HT GSC 57 + IMP57 nel mese di settembre-novembre 2015.

Protezione contro i contatti indiretti

CONSIDERAZIONI GENERALI

Il sistema di alimentazione del complesso è classificato come TN.
Le caratteristiche dei dispositivi di protezione e le impedenze dei circuiti devono essere tali che, se si presenta un guasto di impedenza trascurabile in qualsiasi parte dell’impianto tra un conduttore di fase ed un conduttore di protezione o una massa, l’interruzione automatica dell’alimentazione avvenga entro il tempo specificato, soddisfacendo la seguente condizione:

I_a<\frac{U_0}{Z_s}

dove: Zs è 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 è la corrente che provoca l’interruzione automatica del dispositivo di protezione, entro il tempo definito nella Tab. 41A della norma CEI 64-8/4 in funzione della tensione nominale U0 per i circuiti specificati in 413.1.3.4, ed, entro un tempo convenzionale non superiore a 5 s per gli altri circuiti; se si usa un interruttore differenziale Ia è la corrente differenziale nominale di intervento.

U0 è la tensione nominale verso terra in volt in c.a. e in c.c. Avendo installato su tutti i circuiti terminali e non degli interruttori del tipo differenziale (CEI 64-8 capitolo 6) questa relazione è sempre garantita poiché il rapporto U0 / Zs rappresenta il valore della corrente monofase di cortocircuito, risultata sempre più elevata rispetto ad un valore anche alto di corrente Id di un interruttore differenziale.

tab41a

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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 precedentemente.

Misure effettuate

Lettura della tabella:
Gli ultimi valori sono quelli che riportano i dati relativi alla misura dell’impedenza dell’anello di guasto P-PE (guasto franco a terra fra fase e terra, il più pericoloso e quello che normalmente si prende come riferimento nelle verifiche), in particolare:

  • Zs : valore in mΩ dell’impedenza misurato (valore dato dallo strumento);
  • U0 / Zs : valore della corrente di guasto in fondo alla linea (ovvero all’ingresso del quadro macchina – valore dato dallo strumento) espresso in kA praticamente derivato dal rapporto Uo 230V / Zs (vedi primo punto);
  • Im : valore della taratura della magnetica impostata (o da impostare) sull’interruttore di protezione a monte (sul Quadro Power Center in Cabina - partenza della linea);
  • U0 / Zs > Ia : è la verifica che il valore della Icc (corrente di guasto misurata colonna (Uo/Zs) in fondo alla linea è e deve essere superiore alla Im impostata sull’interruttore di protezione a monte linea;
Esempio di calcolo/misura
  • Trafila 1:
    • caratteristiche interruttore 3 Poli con R400 (In=400A);
    • regolazione Im dell’interruttore da (1{,}5 \div 12){I_n},
    • Interruttore impostato su 6 equivalente quindi a 6 I_n=6\times400 = 2{,}4 \, \text{kA};
    • U0 / Zs : Icc, corrente di cortocircuito misurata in fondo alla linea 6{,}8 \, \text{kA}; questo valore risulta superiore alla corrente Im impostata sull’interruttore (2,4 kA); ciò vuol dire che per un qualsiasi guasto a terra la linea risulta protetta.
Non necessita di alcuna protezione differenziale

tab1

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Conclusioni

Viste le risultanze del sopralluogo e i risultati delle misure e prove eseguite sull'impianto in oggetto il sottoscritto dichiara che l'impianto elettrico in questione presenta un livello di sicurezza che può essere ritenuto accettabile e che i differenziali installati sul quadro Power Center a protezione delle trafile in esame possono essere eliminati.

Modalità esecuzione dei lavori

L'impianto elettrico dovrà essere realizzato da una ditta in possesso dei requisiti tecnico professionali richiesti dal decreto 37 del 22 gennaio 2008 art.4 e poter realizzare gli impianti all’art.1. c.2 lettera a) e b) Alla fine dei lavori dovrà essere redatta a cura della ditta esecutrice dell'impianto la dichiarazione di conformità con gli allegati obbligatori:

  • progetto dell’impianto elettrico esecutivo,
  • relazione con tipologia dei materiali utilizzati,
  • schema dell’impianto realizzato
  • manuale di uso e manutenzione dell’impianto elettrico,
  • copia del certificato di riconoscimento dei requisiti tecnico professionali.

Qualifica del personale

Le persone occupate per eseguire questo intervento, essendo un lavoro elettrico fuori tensione ed in prossimità, dovranno avere:

  • il preposto la qualifica di persona esperta PES;
  • l’addetto ai lavori almeno la qualifica di persona avvertita PAV.
  • Si dovranno applicare tutte le prescrizioni, le misure di sicurezza imposte dalla norma CEI 11-27ed.IV in tema di lavori elettrici fuori tensione ed in prossimità.
  • Il personale deve disporre di tutti gli strumenti utili per la misura ed il controllo degli impianti ed i dpi necessari.

Progetto impianto elettrico

In allegato alla relazione c’è il progetto dell’impianto elettrico dove si può vedere lo stato iniziale del quadro elettrico Power Center e lo stato modificato da eseguire.

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Commenti e note

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di ,

Quante volte succede anche a noi questo tipo di problema

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di ,

Il quadro elettrico generale è stato eseguito a fine anni'80, progettato e costruito da una grossa ditta di impianti elettrici che non sapendo bene che tipo di macchine ma, solo la potenza, hanno previsto un quadro fatto così

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di ,

Dici che a monte della macchina c'è un installatore e ancora più a monte un altro installatore (es: il vecchio). Ma a monte di tutto non dovrebbe esservi un progetto d seguire redatto da un progettista che quindi dovrebbe indicare cosa fare? SALUTI

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di ,

Sai benissimo cosa vuol dire lavorare nell'industrale, tante volte si lavora a compartimenti stagni il costruttore della macchina arriva fino lì ed a monte c'è l'installatore ed in questo caso a monte ancora c'è un altro installatore che aveva costruito il quadro elettrico con appunto i differenaziali.....la macchina si ferma perchè il differenziale apre il circuito, sono andati avanti per 15anni bypassando il dispositivo (chissà in quante fabbriche questa prassi è consueta) ora il rompic......(il sottoscritto) ha chiesto come mai? ed ho sollevato un polverone che dopo ho dovuto risolvere in qualche modo e mi sembrava la soluzione più ovvia....

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di ,

Prima di eseguire questo intervento, tra le altre cose, è stato contattato anche il costruttore della macchina chiedendogli come mai questo impianto generasse dei disturbi tali da far intervenire il differenziale a monte, riassumo la risposta, "non ho mai visto un mio impianto protetto a monte con un differenziale"....

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di ,

La cosa mi lascierebbe qualche dubbio. Solitamente, in macchine complesse ho sempre preferito - utilizzare int. elettronico con curva G ( - oppure prevedere differenziali con correnti molto elevate; Nel caso di un mulino si è optato per installare un moltiplicatore sul TA del differenziale, pittuosto che eliminarlo Un costruttori/produttore di macchine come fa a barantire la protezione dai contatti indiretti se non conosce la rete a monte? Ad oggi non ho mai visto un produttore di macchine che si premuniva di garantire la cosa, anzi spesso prescrive che la protezione dai contatti indiretti sia prevista nella alimentazione. Questo nei casi che mi son capitati.

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di ,

Nei sistemi TN e secondo le norme CEI 64-8/4, per realizzare una corretta protezione contro i contatti indiretti è necessario rispettare la relazione Zs x Ia ≤ U0 (nella tabella verifiche la relazione equivalente riportata corrisponde a U0 / Zs ˃ Ia ) dove: Zs = impedenza anello di guasto; Ia = corrente di intervento in Ampere dell’interruttore di protezione entro il tempo di 0,2 sec. per i circuiti terminali non superiori a 32A e entro i 5 secondi per i circuiti di distribuzione o circuiti terminali con corrente superiore a 32A (corrisponde con la corrente magnetica impostata sul dispositivo di protezione). U0 = tensione nominale verso terra che nel nostro caso è 230V. Il quadro preso in considerazione ed alimentato dalla linea verificata, è considerato circuito di distribuzione con corrente nominale superiore a 32A. Le verifiche fatte hanno quindi accertato che per un eventuale guasto a terra (Fase – Pe) fino sulle sbarre di potenza del quadro, la corrente di guasto che si genera in quel punto è superiore alla corrente (I magnetica impostata sul dispositivo a monte) che provoca lo sgancio entro 5 secondi. Tutto quello che c’è oltre le sbarre ovvero oltre l’interruttore del quadro, va gestito come insieme di circuiti terminali, ovvero protetti singolarmente da interruttori/fusibili ecc. calibrati con correnti di protezione basse tali da intervenire senz’altro per le correnti di guasto che sono comunque sempre sufficientemente elevate (di valore comunque inferiore a quella misurata all’ingresso del quadro perché limite da circuiti con sezioni ridotte dei conduttori). Non è pensabile di proteggere ad esempio avviatori, inverter, ecc. con interruttori differenziali; dobbiamo inoltre considerare che i quadri presi in esame, fanno parte di un macchinario che secondo me sono da considerare come “bordo macchina”. Seguono quindi normative specifiche riguardanti le macchine e; a mio parere considerati quadri certificati soggetti quindi alle verifiche del caso (prove di isolamento, di corto circuito, prove dielettriche per Icc superiore a 10 kA, ecc.) Queste verifiche devono essere fatte e certificate dal costruttore del macchinario o dal quadrista che ha eseguito il quadro sulla base di un progetto complessivo. Noi abbiamo verificato e ed assicurato che per un guasto franco fase - PE, la protezione è garantita (il differenziale non serve, non funziona, è soggetto ad interventi intempestivi dovuti a correnti capacitive, pulsanti generate da elettroniche quali inverter, ecc.), tutto quello che c’è oltre il punto di misura ovvero le sbarre del quadro, potrebbe essere da verificare separatamente quali ad esempio: -Protezioni differenziali per prese utensili portatili anche se montate internamente ai quadri “contatti indiretti”; -Conduttori non isolati “contatti diretti”; -Collegamenti equipotenziali dei macchinari; -Integrità dei ripari; -Sicurezze elettriche dei macchinari. Concludendo, nei circuiti di distribuzione dei sistemi TN (vedi il ns. caso), il più delle volte non è possibile realizzare la protezione contro i contatti indiretti con interruttori differenziali su utilizzatori con elettroniche complesse, è comunque necessario rispettare la relazione Zs x Ia ≤ U0 . La protezione della linea che alimenta l’ipotetico “Quadro di Macchina….” è verificata e garantita; il livello di protezione dei circuiti interni e sottesi al quadro, sono rimasti invariati.

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di ,

Grazie mille per le tue considerazioni Piero, speravo proprio un tuo intervento in merito

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di ,

Buonasera, avrei qualche domanda: la misura dell'impedenza di guasto immagino sia stata effettuata sul quadro bordo macchina della trafila; a valle di tale quadro la protezione contro i contatti indiretti come la verifichi/garantisci?

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di ,

grazie a te per l'interesse.....

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di ,

Si immaginavo non l'avessi preso in considerazione proprio per questo. Ad ogni modo grazie per l'articolo "mattutino!.

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di ,

Grazie per il commento, non ho valutato questa condizione poichè in questo stabilimento, esiste sì, il gruppo elettrogeno ma non lo usano per far funzionare le trafile

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di ,

ciao Franco, vorrei far partecipe il forum di una mia personale esperienza che ritengo di rilievo per il tuo articolo. In alcuni casi mi è capitato di dover effettuare valutazioni simili dove, per necessità di produzione o sicurezza, parte dei circuiti oggetto di verifica erano sotto quadro di scambio connesso a gruppo elettrogeno o soccorritore. In quel caso la verifica è da effettuarsi in entrambe le condizioni di esercizio poiché le impedenze di anello sotto gruppo elettrogeno possono risultare decisamente superiori.

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