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Elettrotecnica

 

La protezione dei circuiti di sicurezza

La norma 64-8 contempla, in alcuni casi impiantistici, la possibilità di evitare la protezione da sovraccarico mentre in altri, per ragioni di sicurezza di esercizio, raccomanda addirittura di omettere tale protezione. E’ il caso dei circuiti di sicurezza nei quali, essendo considerati servizi essenziali, il danneggiamento della conduttura a causa di un sovraccarico è ritenuto un rischio minore dell’eventuale disservizio provocato dall’interruzione del circuito. I circuiti di sicurezza devono però essere sempre protetti contro il cortocircuito e contro i contatti indiretti, perché questi eventi possono comportare un danno molto elevato.

 

Le condizioni da rispettare quando viene omessa la protezione contro il sovraccarico sono indicate dalla norma Cei 64- 8. Il guasto deve essere interrotto in un tempo t sufficientemente breve da non permettere che il cavo possa raggiungere una temperatura superiore a quella ammessa in condizioni di cortocircuito (figura 1):


Fig.1-Andamento della temperatura del cavo in funzione della corrente (valore relativo)
 

 

In altre parole, l’energia lasciata passare dal dispositivo di protezione deve essere inferiore, o al limite uguale, all’energia specifica sopportabile dal cavo:

 

I2 t ≤ K2 S2 (1.2)

 

Il dispositivo di protezione, inoltre, deve possedere un potere di interruzione superiore alla massima corrente di cortocircuito prevista e deve poter intervenire con certezza per tutte le correnti di cortocircuito possibili, dal massimo valore a monte al minimo valore, a valle, in fondo alla linea. Deve perciò essere:

 

Icc min > Ia (1.3)

IccMax > Icn (1.4)

 

dove Ia rappresenta la soglia di intervento della protezione e Icn il potere di cortocircuito nominale del dispositivo di protezione. La condizione 1.3 può essere meglio descritta graficamente, così come rappresentato in figura 2.



Fig.2-Protezione contro il solo cortocircuito di una linea breve che alimenta un circuito di sicurezza.

Dal grafico si può rilevare che in una zona compresa fra 1,8IZ per un cavo isolato in PVC (1,9 IZ se isolato in EPR - figura 1) e Ia il cavo non è protetto da un guasto permanente non franco o da un sovraccarico, che in breve tempo possono mutare in un guasto franco in grado di far intervenire il dispositivo di protezione.

 

La figura 2 descrive l’esempio di ciò che potrebbe accadere quando una linea breve, con corrente di cortocircuito minima piuttosto elevata (4000 A), è protetta contro il solo cortocircuito secondo la condizione 1.3 come indicato dalla norma.

Come si può notare, per rispettare quanto previsto è sufficiente, esagerando, a protezione di un conduttore in PVC avente sezione di 2,5 mm2, utilizzare un interruttore con corrente nominale In=400A essendo, per gli interruttori con curva C, il valore di sicuro intervento magnetico pari a 10In.

La protezione del cavo è però in questo caso scoperta in una zona che va da circa 38A (1,8IZ) a 4000A (10In). Anche se la corrente nominale del dispositivo di protezione dovesse, come è auspicabile, essere scelta con criteri diversi da quelli appena descritti, questo non elimina del tutto il rischio che deriva dal proteggere la conduttura dal solo cortocircuito, cioè che si possa favorire in tal modo il generarsi di un guasto vero e proprio. Per superare, almeno in parte, questa preoccupazione si potrebbe scegliere il dispositivo di protezione con caratteristiche tali da permetterne il sicuro intervento quando la corrente di guasto raggiunge un valore tale da portare, in regime permanente, la temperatura del conduttore al massimo valore della temperatura di cortocircuito. La sua caratteristica di intervento a tempo inverso dovrà permettere l’apertura del circuito in tempi sufficienti a garantire che non sia superata la soglia della temperatura Icc, condizione comunque molto gravosa per il conduttore che potrà funzionare alla temperatura di cortocircuito solo per poche ore. Questa condizione di protezione può essere descritta tramite le seguenti relazioni (figura 3):

 

Fig.3-Protezione dal solo cortocircuito di un cavo che alimenta circuiti di sicurezza

Per cavi isolati in PVC If ≤ 1,8Iz

Per cavi isolati in EPR If ≤ 1,9Iz

 

Dove If è la corrente di sicuro funzionamento del dispositivo di protezione e IZ è la portata del cavo.

Impiegando interruttori per uso civile o similari dove If = 1,45In:

 

 

 

Impiegando fusibili dove If = 1,6In: