Guida sistema bassa tensione
Edizione Italiana
IT03G - edizione 10/2003
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Scelta delle apparecchiature di protezione
Introduzione 1
Riferimenti normativi per le apparecchiature e la progettazione 2
Le certifi cazioni aziendali 3
L’impianto elettrico e i rischi della corrente elettrica 5
Defi nizioni e grandezze per apparecchi di protezione dalle sovracorrenti 7
Defi nizioni e grandezze per apparecchi di protezione differenziale 10
Protezione dal sovraccarico 11
Protezione dal cortocircuito 14
Le curve di limitazione 24
Protezione differenziale 25
Protezione dalle sovratensioni 26
I sistemi di distribuzione 27
Protezione dai contatti indiretti 31
Protezione dai contatti indiretti nei sistemi TT 33
Protezione dai contatti indiretti nei sistemi TN 34
Protezione dai contatti indiretti nei sistemi IT 35
Caratteristiche e dati degli interruttori Bticino 37
Dati tecnici interruttori magnetotermici Btdin 38
Dati tecnici interruttori magnetotermici Btdin100 e moduli differenziali da 125A 40
Dati tecnici interruttori magnetotermici differenziali Btdin 41
Dati tecnici moduli differenziali Btdin 42
Dati tecnici interruttori differenziali Btdin senza sganciatori di sovracorrente incorporati 44
Dati tecnici interruttori di manovra e sezionatori Btdin 45
Dati tecnici interruttori magnetotermici Megatiker 46
Dati tecnici interruttori elettronici Megatiker 48
Tipi di sganciatori elettronici per Megatiker 50
Dati tecnici moduli differenziali Megatiker 51
Dati tecnici interruttori Megabreak 52
Sganciatori elettronici per Megabreak 54
Dati tecnici dei sezionatori Megaswitch 57
Poteri di interruzione interruttori Btdin – CEI EN 60898 58
Poteri di interruzione interruttori Btdin – CEI EN 60947-2 59
Poteri di interruzione dei salvamotori MF32 – CEI EN 60947-2 61
Correnti nominali e di intervento degli interruttori Megatiker 62
Funzionamento degli interruttori automatici in condizioni particolari 63
Funzionamento degli interruttori magnetotermici Btdin a 400 Hz 64
Funzionamento degli interruttori Megatiker a 400 Hz 65
Funzionamento degli interruttori differenziali Btdin in funzione della frequenza 66
Scelta degli interruttori non automatici 67
Dati tecnici interruttori di manovra sezionatori Megatiker 68
Coordinamento degli interruttori di manovra MS 69
Potenze dissipate per polo per interruttori Btdin 71
Potenze dissipate per polo per interruttori Megatiker e Megabreak 72
Comportamento degli interruttori alla diverse temperature 73
Indice
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Protezione motori 76
Protezione dei circuiti di illuminazione 77
Protezione dei generatori 78
Scelta dei contattori 79
Compensazione dell’energia reattiva in Bassa Tensione 83
Tabelle di selettività 89
La selettività tra dispositivi di protezione 90
Tabelle di selettività 94
Selettività tra fusibili e Btdin 95
Selettività: fusibili a monte e Btdin a valle (sistema trifase) 96
Selettività: Megatiker e fusibili gG (sistema trifase) 97
Selettività: Megatiker a monte e Btdin a valle (sistema monofase) 98
Selettività: Megatiker a monte e Btdin a valle (sistema trifase) 99
Selettività: Megatiker a monte ed a valle (sistema trifase) 100
Selettività: Megabreak a monte e Megatiker a valle (sistema trifase) 106
Selettività: Btdin a monte e salvamotori MF32 a valle (sistema trifase) 107
Back-up o protezione di sostegno 109
Back-up 110
Tabelle di Back-up e Back-up su tre livelli 111
Back-up tra fusibili e interruttori automatici 112
Back-up tra Btdin e salvamotori MF32 113
Back-up: Megatiker a monte e Btdin a valle (sistema monofase) 114
Back-up: Megatiker a monte e Btdin a valle (sistema trifase) 116
Back-up: Megatiker a monte ed a valle (sistema trifase) 118
Back-up: Megabreak a monte e Megatiker a valle (sistema trifase) 124
Scelta degli interruttori con più trasformatori in parallelo 125
Caratteristiche di intervento 127
Protezione delle condutture 155
Designazione delle sigle dei cavi 156
Portate dei cavi in regime permanente secondo CEI UNEL 35024/1 e CEI UNEL 35024/2 157
Portate dei cavi interrati in regime permanente secondo CEI UNEL 35026 162
Esempi di condutture secondo CEI 64-8/5 richiamati nelle tabelle di portata dei cavi (appendice A) 163
Scelta dei cavi in funzione della caduta di tensione 165
Condizioni generali di protezione dei conduttori 168
Sezioni protette in funzione dei tempi di ritardo breve introdotti con interruttori selettivi 169
Dimensionamento del conduttore di neutro e di protezione 170
Indice
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Introduzione
La presente guida vuole essere un supporto a chi, impiegando la gamma di apparecchi, contenitori e sistemi di cablaggio BTicino si trova ad affrontare i problemi legati alla progettazione degli impianti elettrici.
Questo strumento è stato realizzato tenendo in considerazione le situazioni circuitali e di coordinamento più comuni.
In esso sono riportate tutte le informazioni tecniche delle apparecchiature di protezione Bticino.
Tutti i dati riportati nella guida sono stati ottenuti atte- nendosi scrupolosamente alle prescrizioni normative specifi che per ogni apparecchio considerato.
Importante è sottolineare che tutti i dati, nelle diverse tabelle sono da considerarsi sempre a favore della sicurezza.
Questo documento deve essere impiegato come ausilio per una corretta scelta delle apparecchiature nelle diverse situazioni circuitali e per le specifi che esigenze di progetto.
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Ogni apparecchio facente parte di un impianto elettrico deve essere conforme alle specifi che norme stabilite ai diversi livelli (internazionale, europeo e nazionale) dagli Enti preposti.
Generalmente, tranne casi specifi ci, le norme relative al settore elettrico ed elettronico seguono un iter abbastanza comune.
A livello internazionale il comitato IEC (International Electrotechnical Commission) si preoccupa della stesura e della pubblicazione delle norme generali di un determinato tipo di apparecchio.
Queste norme vengono riconosciute da quasi tutti i Paesi del mondo.
A loro volta le norme IEC vengono riprese in ambito europeo dal CENELEC (European Committee for Elec- trical Standardization) che provvede alla pubblicazione delle relative norme EN.
Ogni nazione facente riferimento al CENELEC a sua
Riferimenti normativi
per le apparecchiature e la progettazione
volta recepisce le norme EN e le pubblica traducendole come norme nazionali.
In Italia l’organismo preposto alla stesura e pubblica- zione delle norme per il settore elettrico ed elettronico è il CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano).
Ogni costruttore di apparecchiature elettriche deve necessariamente riferirsi alle specifi che norme stabilite da uno o più Enti normatori.
Anche gli impianti elettrici devono essere progettati e costruiti a regola d’arte al fi ne di garantire l’affi dabilità soprattutto per quanto attinente alla sicurezza.
Ne consegue quindi che le installazioni che seguono le prescrizioni normative devono essere pienamente rispondenti ai requisiti di sicurezza previsti dalle leggi antinfortunistiche.
Le principali norme che compaiono nella presente guida per la progettazione degli impianti elettrici in bassa tensione sono:
Oltre alle norme CEI vigenti in Italia le apparecchiature elettriche ed elettroniche (a seconda delle tipologie) devono soddisfare i requisiti espressi dalle direttive comunitarie CEE 72/23, CEE 93/68, CEE 89/336, CEE 92/31, CEE 93/68, CEE 93/97.
Norme IEC Norme EN Norme CEI Titolo
IEC 60947-2 EN 60947-2 CEI EN 60947-2 Interruttori automatici per corrente alternata a tensione nominale non superiore a 1000V e per corrente continua non superiore a 1500V
IEC 60947-3 EN 60947-3 CEI EN 60947-3 Apparecchiature a bassa tensione – Parte 3: interruttori di manovra, sezionatori – sezionatori e unità combinate con fusibili
IEC 60947-4 EN 60947-4 CEI EN 60947-4 Apparecchiature a bassa tensione – Parte 4: contattori ed avviatori
IEC 60947-5 EN 60947-5 CEI EN 60947-5 Apparecchiature a bassa tensione – Parte 5: dispositivi per circuiti di comando ed elementi di manovra
IEC 60669-1 EN 60669-1 CEI EN 60669-1 Apparecchi di comando non automatici per installazione elettrica fi ssa per uso domestico o similare
IEC 61095 EN 61095 CEI EN 61095 Contattori elettromeccanici per usi domestici e similari IEC 60898 EN 60898 CEI EN 60898 Interruttori automatici per la protezione dalle sovracorrenti
per impianti domestici e similari
IEC 60269-1 EN 60269-1 CEI EN 60269-1 Fusibili a tensione non superiore a 1000V per corrente alternata ed a 1500V per corrente continua
IEC 61008-1 EN 61008-1 CEI EN 61008-1 Interruttori differenziali senza sganciatori di sovracorrente incorporati per installazioni domestiche o similari
IEC 61009-1 EN 61009-1 CEI EN 61009-1 Interruttori differenziali con sganciatori di sovracorrente incorporati per installazioni domestiche o similari
IEC 60439-1 EN 60439-1 CEI EN 60439-1 Apparecchiature assiemate di protezione e di manovra per bassa tensione (quadri BT)
IEC 60364/... CEI 64-8/... Impianti elettrici utilizzatori
CEI 81-1 Protezione di strutture contro i fulmini IEC 60529 EN 60529 CEI EN 60529 Gradi di protezione degli involucri
CEI UNEL 35024/1 Cavi elettrici isolati con materiale elastometrico o termoplastico per tensioni nominali non superiori a 1000V in corrente alternata e a 1500V in corrente continua
CEI UNEL 35024/2 Cavi elettrici ad isolamento minerale per tensioni nominali non superiori a 1000V in corrente alternata e a 1500V in corrente continua
IEC 61643-1 Surge protective devices connected to low voltage power distribution system - Part. 1: performance requirements and testing methods
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alle norme UNI EN ISO 9001:2000.
Tutte le fasi aziendali, dalla ricerca di mercato, alla pro- gettazione, alla produzione, alla commercializzazione ed alla successiva assistenza concorrono a determinare i requisiti necessari per la Certifi cazione CSQ ed il suo mantenimento.
La Federazione CISQ (Certifi cazione Italiana dei Sistemi Qualità), di cui il CSQ é parte integrante, ha stipulato con altri enti di certifi cazione dell’area UE ed EFTA l’accordo IQNet (International Quality System Assessment and Certifi cation Network), per il mutuo riconoscimento delle certifi cazioni: in virtù di tale accordo, BTicino può avvalersi degli attestati di certifi cazione IQNet, che forniscono valenza europea alle certifi cazioni CSQ. Il CISQ ha rilasciato alla
BTicino il CERTIFICATO DI GRUPPO in quanto tutte le singole unità produttive hanno ottenuto
lo specifi co certifi cato CSQ.
Questi prestigiosi riconoscimenti costi- tuiscono, a livello internazionale, la migliore
garanzia per l’utente della costante qualità nel tempo dei prodotti e dei
servizi offerti da BTicino.
Le certifi cazioni aziendali
La BTicino opera secondo un preciso sistema di qualità aziendale supportato dall’ apposito Servizio int erno d i Assic urazione d ella Qualit à (SAQ).
La validità delle procedure adottate e dell’organiz- zazione che le sottende, hanno consentito di ottenere dal CSQ (Certifi cazione sistemi di qualità) la certifi cazione del sistema qualità BTicino in conformità Il sistema
di qualità BTicino
Accreditamento Sala Prove BTicino
Nell’ottenimento della Qualità Aziendale rivestono un ruolo fondamentale i laboratori sia nell’attività di speri- mentazione, come complemento alla progettazione, sia nelle verifi che di rispondenza del prodotto alle norme (prove di tipo).
La norma IEC 17025 rappresenta il punto di riferimento per i laboratori; la rispondenza di un laboratorio alle suddette norme é attestata dal SINAL (Sistema Nazionale di Accreditamento dei Laboratori).
La Sala Prove BTicino è uno dei primi laboratori italiani ad essere accreditato dal SINAL.
Le prove oggetto del riconoscimento sono 162, l’elenco comprende prove del grado di protezione IP, di cortocircuito, di durata meccanica ed elettrica, di invecchiamento, di resistenza al calore ecc.
Il SINAL garantisce l’imparzialità, l’adeguatezza e l’affi dabilità della Sala Prove BTicino.
Ulteriore dimostrazione di qualità della Sala Prove BTicino é data dall’ottenimento da parte del suo
Centro di taratura del SIT (Servizio di Taratura in Italia).
CERTIFICAZIONE DEI SISTEMI QUALITÀ DELLE AZIENDE UNI - EN - ISO 9000
CER TI F IE D
Q UA
L I TY S YSTEM
colori 4 Certifi cazioni marchi ed omologazioni
Le certifi cazioni aziendali
Premessa la rispondenza alle normative vigenti dei componenti di un impianto elettrico è possibile che i diversi componenti siano marchiati o omologati per applicazioni particolari.
La conformità di un prodotto alle specifi che norme può essere attestata mediante la dichiarazione del costruttore e l’apposizione del simbolo “CE” o mediante la concessione di un marchio da parte di un Ente terzo preposto (IMQ per l’Italia) che ne verifi ca la rispondenza.
Nel caso di dichiarazione da parte del costruttore la responsabilità della rispondenza alle norme è del costruttore stesso, nel caso in cui venga apposto un marchio di qualità da un Ente terzo, tale Ente lo
concede solo previa approvazione del costruttore e del prototipo, mediante prove di tipo e successivamente in seguito a prove su prodotti disponibili al mercato, che rispondano ai requisiti delle prove effettuate sui vari prototipi. Uno stesso articolo può aver ottenuto più marchi di qualità o di conformità.
Determinati apparecchi come per esempio i Megatiker o i Btdin BTicino sono anche stati certifi cati ed omologati, attraverso prove di laboratori riconosciuti per l’impiego in particolari tipi di impianto (esempio Certifi cazioni Lloyd Register e RINA per applicazioni navali).
Di seguito vengono riportati i marchi e le omologazioni ottenute dai prodotti BTicino.
Istituto Italiano del Marchio di Qualità Milano Italia
Registro Italiano Navale
Lloyd's Register of Shipping
Bureau Veritas
Certifi cazioni LOVAG-ACAE
Tra le varie certifi cazioni ottenute dagli apparecchi BTicino particolare attenzione va data alle certifi cazioni LOVAG-ACAE, poiché tali certificazioni ottenute presso i laboratori qualifi cati hanno valenza in tutti i Paesi del mondo.
L’ACAE (Associazione per la Certifi cazione delle Apparecchiature Elettriche) è un organismo nato in Italia nel 1991 operante in conformità alle norme nazionali ed europee UNI-CEI EN 45011.
Questo organismo delegato alla certifi cazione delle apparecchiature elettriche insieme all’ASEFA (Francia) e all’ALPHA (Germania) ha ottenuto il riconoscimento del LOVAG (Low Voltage Agreement Group) che è l’Ente Europeo di certifi cazione.
L’ACAE stessa defi nisce quali laboratori possono essere qualificati, sulla base di accreditamenti già ottenuti quali il SINAL (Sistema Nazionale per l’Accreditamento dei Laboratori) o mediante visite ispettive periodiche atte a valutare la conformità dei laboratori stessi alle norme di riferimento.
La certifi cazione ACAE consente la commercializ- zazione a pari opportunità dei prodotti in tutte le aree extraeuropee dove il LOVAG è riconosciuto.
EOTC
European Organization for Testing and CertificationELSECOM
European Electrotechnical Sectorial Commitee for Testing and Certification
LOVAG
Low Voltage Agreement Group
ACAE
ItaliaALPHA
Germania
ASEFA
Francia
CEBEC
Belgio
SEMKO
Svezia
Organizzazione europea per la certifi cazione dei prodotti in bassa tensione
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L’impianto elettrico e i rischi della corrente elettrica
Per impianto elettrico si intende l’insieme di tutti i componenti preposti a generare, trasformare, distribuire ed utilizzare l’energia elettrica.
Questa defi nizione è alquanto ampia, tuttavia nella presente guida verranno considerati principalmente tutti i componenti delegati alla funzione di protezione, comando e distribuzione.
Gli apparecchi destinati alla protezione di un impianto elettrico vengono generalmente suddivisi per funzione in:
- dispositivi di protezione dalle sovracorrenti - dispositivi di protezione differenziale - dispositivi di protezione dalla sovratensioni I dispositivi
di protezione
La protezione dalle sovracorrenti si realizza impiegando dispositivi quali interruttori automatici magnetotermici o elettronici e fusibili in grado di interrompere in tempi più o meno rapidi un evento di pericolosità che potrebbe portare al danneggiamento di un impianto elettrico.
Le condizioni di pericolosità che si possono verifi care sono il Sovraccarico ed il Cortocircuito.
Il sovraccarico è il fenomeno che si realizza quando la corrente assorbita in un impianto è superiore a quella sopportabile dal cavo nel quale transita.
Questo fenomeno deve essere interrotto in tempi brevi per evitare il rapido deterioramento dell’isolante del cavo.
Il cortocircuito si verifi ca quando due o più fasi (o neutro/
terra) vengono incidentalmente in contatto tra loro.
In questo caso le correnti in gioco possono assumere valori estremamente elevati e devono essere interrotte in tempi brevissimi.
Gli interruttori magnetotermici o elettronici Btdin, Megatiker e Megabreak sono apparecchi destinati alla protezione delle condutture con caratteristiche di intervento estremamente precise ed affi dabili.
I dispositivi di protezione dalle
sovracorrenti
Interruttori Megabreak
Interruttori Btdin
Interruttori Megatiker
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L’impianto elettrico e i rischi della corrente elettrica
La protezione differenziale si realizza impiegando interruttori differenziali preposti, che hanno lo scopo di interrompere il circuito quando una corrente di guasto superiore alla soglia dell’interruttore stesso si richiude verso terra.
La protezione differenziale garantisce ottimi margini di sicurezza nella prevenzione degli incendi in quanto pochi mA di corrente di guasto a terra possono provo- care l’apertura di un interruttore differenziale.
La protezione differenziale si deve sempre realizzare quando è richiesta la protezione dai contatti diretti ed indiretti.
Un contatto diretto è un contatto che si verifi ca quando inavvertitamente una persona tocca un componente attivo dell’impianto che normalmente è in tensione (per esempio un conduttore di fase).
Il contatto indiretto invece si verifi ca quando una per- sona entra in contatto con un componente dell’impianto elettrico che normalmente non è in tensione, ma che ci va in seguito al cedimento dell’isolamento.
Gli interruttori differenziali hanno due funzioni estrema- mente importanti che sono la protezione dall’innesco di incendi e la protezione delle persone.
La protezione dalle sovratensioni di origine atmosferica o provocate da dispositivi di uso industriale si realizza impiegando limitatori di sovratensione.
Questi dispositivi sono disponibili in diverse tipologie, di tipo a gas, a varistore o soppressori a semicondut- tori. Gli apparecchi BTicino sono apparecchi di tipo a varistore.
Questi limitatori fanno sì che quando la tensione eccede una certa soglia, la resistenza del varistore cambia di valore in modo tale che la sovracorrente creatasi di conseguenza possa essere scaricata direttamente attraverso l’impianto di messa a terra.
Modulo differenziale associabile
Limitatore di sovratensioni Dispositivi
di protezione differenziali
Dispositivi di protezione dalle
sovratensioni
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1000
100
10
1
0,01
0,001 0,1 t (s)
1h
1 2 3 4 5 10 20 30 50 100
0,7
I/In
In Inf If Im1 Im2
Defi nizioni e grandezze
per apparecchi di protezione dalle sovracorrenti
Di seguito vengono indicate le defi nizioni più comuni e le brevi descrizioni di cosa rappresentano.
Corrente nominale di impiego (In)
E' il valore di corrente in aria libera che l’apparecchio può portare in servizio ininterrotto. Per gli apparec- chi conformi alla norma CEI EN 60898 questo valore non deve essere superiore a 125A, per gli interruttori invece conformi alla norma CEI EN 60947-2 non sono defi niti limiti.
Corrente convenzionale di non intervento (Inf) E' la sovracorrente per la quale non si realizza l’apertura di un interruttore magnetotermico (o elettronico) nel tempo convenzionale.
Corrente convenzionale di intervento (If)
E' la sovracorrente per la quale si realizza l’apertura di un interruttore magnetotermico (o elettronico) nel tempo convenzionale indicato nelle norme.
Norma Inf If Tempo convenzionale CEI EN 60898 1,13 In 1,45 In 1 ora per In ≤ 63A 2 ore per In > 63A CEI EN 60947-2 1,05 In 1,3 In 1 ora per In ≤ 63A 2 ore per In > 63A
Corrente nominale initerrotta (Iu)
E' il valore di corrente dichiarato dal costruttore che un interruttore può portare nel suo servizio continuo.
Tensione nominale di impiego (Ue)
E' il valore di tensione tra le fasi che, unitamente alla corrente nominale determina l’uso dell’apparecchio stesso.
Per gli interruttori rispondenti alla norma CEI EN 60898 il limite di tensione imposto è 440Va.c., per quelli rispondenti invece alla norma CEI EN 60947-2 tale limite è 1000V a.c. o 1500V d.c.
Tensione nominale di isolamento (Ui)
E' il valore di tensione al quale si riferiscono delle prove dielettriche e le distanze di sicurezza e di isolamento superfi ciale.
In nessun caso la tensione nominale di impiego può essere superiore alla tensione di isolamento.
Nel caso in cui non venisse indicato alcun valore di tensione di isolamento va considerato il valore della tensione di impiego.
Tensione nominale di tenuta ad impulso (Uimp) E' il valore di picco di una tensione ad impulso che l’ap- parecchio può sopportare senza danneggiamento.
La prova viene effettuata ad interruttore aperto verifi cando che non si inneschino scariche tra i contatti di una stessa fase o tra una fase e massa.
Questo valore viene impiegato per il coordinamento dell’isolamento nell’impianto.
Potere di interruzione di servizio in cortocircuito (Ics)
Questo valore valido per entrambe le norme di rife- rimento CEI EN 60947-2 e CEI EN 60898 (potere di cortocircuito di servizio Ics) rappresenta il massimo valore di corrente di cortocircuito che l’interruttore può interrompere secondo la sequenza di prova O- t-CO-t-CO.
In seguito alla prova l’interruttore deve essere in grado di operare correttamente in apertura e chiusura, garantire la protezione dal sovraccarico e deve portare con continuità la sua corrente nominale.
Per gli apparecchi conformi alla norma CEI EN 60947-2 questo valore è espresso in percentuale di Icu (% Icu) scegliendolo tra 25 (solo cat. A) - 50 - 75 - 100% , per quelli rispondenti alla norma CEI EN 60898 tale valore deve essere conforme a quanto riportato nella tabella di seguito moltiplicando Icn per il fattore K.
Icn K Ics
≤ 6000A 1 Ics = Icn
> 6000A 0,75 Ics = 0,75 Icn
≤ 10000A (valore minimo 6000A)
> 10000A 0,5 Ics = 0,5 Icn
(valore minimo 7500A)
Glossario delle defi nizioni
