Post on 17-Feb-2019
Servizi di sicurezza Alimentazione centralizzata
o distribuita
Angelo Baggini*, Franco Bua**
* Università degli Studi di Bergamo, angelo.baggini@unibg.it
** ECD Engineering Consulting and Design, Pavia, franco.bua@ecd.it
Servizi di emergenza e di sicurezza
Illuminazione di emergenza
Ill. di riserva
Ill. di sicurezza
Ill. di sicurezza per esodo
Ill. antipanico
Ill. di aree alto rischio
• Continuare le normali attività senza sostanziali cambiamenti
Servizi di emergenza
Servizi di riserva
Servizi di sicurezza
Segnali di sicurezza
UNI 1838 Nessuna norma, ma in pra@ca
• Evacuare una zona • Completare un’operazione
potenzialmente pericolosa
QUANDO?
• Illuminazione di riserva
• Centri di elaborazione da5 **
• Disaster recovery center
• Impian5 di condizionamento **
(* che impa<ano sulla sicurezza, **che NON impa<ano sulla sicurezza)
Servizi sicurezza
Spesso regola@ autorità
• Illuminazione di sicurezza • Sistemi automa5ci di rilevazione incendi • Impian5 di es5nzione incendi • Ascensori an5ncendio • Impian5 di evacuazione di fumo e di calore • Impian5 ven5lazione (prevenzione e/o protezione) • Impian5 di rivelazione fluidi pericolosi • Impian5 di allarme an5ncendio • Sistemi di diffusione sonora • Segnalazioni luminose di ostacoli • Clima5zzazione* • Allarmi intrusione, an5vandalismo, TVCC
Servizi riserva
Pare e piace a me
COME?
Tenendo conto delle esigenze tecniche ed economiche
Servizi di riserva
Tenendo conto delle esigenze del piano di emergenza
Servizi di sicurezza
IN OGNI CASO
richiedono alimentazione alternativa alla rete pubblica ordinaria
■ Affidabilità e disponibilità* ■ Prestazioni tecniche ■ Costi
◆ Economie di scala ◆ OPEX CAPEX
■ Condizioni specifiche di installazione (* ovvero fidatezza)
Alimentazione dei servizi di sicurezza
• Durata adeguata
• Indipendenza e Resistenza al fuoco • Condu<ure • Altri componen5
• SeleJvità -‐ Interruzione al primo guasto • IT • TT, TN seleJvità
• Tempi di intervento • Facilità di verifica
(CEI
64-8
Sez
. 56 –
561 +
Sez
. 710
.56)
7
Servizi di sicurezza Sorgen@ di alimentazione
Sorgen@ di alimentazione
• Altra rete pubblica* • Gruppi di con5nuità assoluta
• Sta5ci • Dinamici
• Gruppi ele<rogeni • Ba<erie
* Linea distributore indipendente da quella ordinaria (CEI 64-8 – art.351) Modi di guasto comune improbabili • linee MT da cabine primarie indipendenti • Aree di livello 1 e 2: indisponibilità ≤ 60 ore/anno (UNI 10779 punto A.1.4 )
Central Power Supply System -‐ CPSS*
Gruppo sta@co di con@nuità**,*** • Involucri: prove del filo incandescente • Disposi5vo di segnalazione a contaJ puli5 • Vin: HD472 S1 (f ±2%)
BaPerie • prote<e contro scarica completa • 5po a lunga durata • prote<e contro inversione di polarità • ricarica in tempi brevi (80% in 12h)
Precauzioni su tuQ i componen@: protezioni, linee, etc.
* S
occo
rrito
ri **
EN
501
71 (C
EI 3
4-10
2)
***
EN
620
40 C
EI 2
2-26
(pro
dotto
)
sistema di alimentazione centralizzato indipendente di apparecchiature di sicurezza quali ad esempio apparecchi di illuminazione di sicurezza, circuiti elettrici di impianti antincendio automatici, … o impianti specifici
di sicurezza per particolari edifici come in aree ad alto rischio**
10
Servizi di sicurezza Sorgen5 di alimentazione Tempo di intervento e autonomia
Locali uso medico
Classe Tempo di intervento Autonomia
Classe 0 (senza interruzione) Alimentazione automa5ca disponibile senza interruzioni 3 h (1 h)
Classe 0,15 (ad interruzione brevissima) Alimentazione automa5ca disponibile in tempo < 0,15 s 3 h (1 h)
Classe 0,5 (ad interruzione breve)
Alimentazione automa5ca disponibile in tempo superiore a 0,15 s ma non superiore a 0,5 s 3 h (1 h)
Classe 15 (ad interruzione media)
Alimentazione automa5ca disponibile in tempo superiore a 0,5 s ma non superiore a 15 s 24 h (1 h)
Classe > 15 (ad interruzione lunga) Alimentazione automa5ca superiore a 15 s 24 h (1 h)
CEI 64-8 Sez. 710
Impian@ an@cendio
Decreto* Temp.Interv. Autonomia DM 19.3.15 Stru<ure sanitarie Titolo IV capo II art. 17.5 p5 3, 4 e 6 ≤ 15 s 120 min DM 19.3.15 Stru<ure sanitarie Titolo IV capo II art. 26.4 p5 3, 4 e 6 ≤ 15 s -‐-‐ DM 19.3.15 Stru<ure sanitarie Titolo IV capo III art. 36.5 p5 3, 4 e 6 ≤ 15 s 60 min
* DM successivi al DM 20.12.12
Illuminazione di sicurezza
Tipo illuminazione Tempo intervento Autonomia Esodo 0,5 s3
50% entro 5 s 2 100% entro 60 s2
≥ 1 h2 ≥ 2 h3,4
An5panico2 ≥ 50% entro 5 s 100% entro 60 s
≥ 1 h
Alto rischio2 100% entro 0,5 s o illuminazione di 5po permanente
tempo in cui esiste rischio per le persone
Alto rischio Sciali5ca1 < 0,5 s ≥ 3 h o ≥ 1 h se commutabile manualmente
Alto rischio Locali 1, 2, tecnici1 < 15 s
≥ 24 h o ≥ 1 h se possibile e evacuabile
1 CEI 64-8 Sez. 710, 2 UNI EN 1838, 3 DM 18/9/02, 4 Ricarica < 12 h per 2h autonomia
Tempi di intervento
Gruppi di sta@ci con@nuità • Passive standby (VFD)*: 10 ms • Line interac@ve (VI)*: 4 ms • Double conversion (VFI)*: 0 ms
Gruppi eleProgeni
• Gasolio: 10-‐15 s • Turbina gas: 3-‐5 s • Volano: 0,5 s
Gruppi dinamici di con@nuità
• TuQ: 0 ms
* E
N 62
040-
3 (CE
I 22-
24)
Autonomia
Gruppi sta@ci con@nuità • Dipende
Gruppi eleProgeni
• Teoricamente infinta Gruppi dinamici di con@nuità
• Teoricamente infinta
… a proposito di STS IN 1 IN 2
OUT
Synchronisation Voltage
Control logic & static switch drivers
Fast voltage sensing Current sensing Overload control
Frequency MONITORING
17
Servizi di sicurezza Sorgen5 di alimentazione Corren@ di spunto
Corrente di spunto
• Trasformatori • Motori • Ascensori
Corrente di spunto Apparecchi di illuminazione • Fluorescen5
• lineari • compa<e
• LED • Alogenuri metallici • Ai vapori di
• sodio A.P. • mercurio A.P.
Corrente di spunto
Gruppi sta@ci di con@nuità Assenza rete o bypass:
• IGSC = 150% IGSCR per 1 min • IGSC = 200% IGSCR per 100ms
Presenza di rete: • Funzionamento in bypass
Gruppi eleProgeni e GS dinamici
• IGE = 3 IGER 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18Tempo [s]
P/Pn
[%]
modulysP1P2P3P4P5
21
Servizi di sicurezza Sorgen5 di alimentazione Carichi non lineari
Carichi non lineari Gruppi sta@ci di con@nuità • NO declassamento per fa<ore di cresta inferiore a 3:1*
Valore efficace
Valore di cresta
∫+
=Tt
t
dttfT
RMS )(1 2
Alim
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tori
switc
hing
- *
CE
I EN
620
40-3
Carichi non lineari
Alternatori
• Rea<anza subtransitoria • Regolazione V e f • 8% (EN 50160)
24
Servizi di sicurezza Sorgen5 di alimentazione Verifiche e manutenzione
Verifiche e Manutenzione
Manutenzione periodica
• Sos5tuzione delle ba<erie • Serraggio morseJere • Sos5tuzione componen5 ammalora5 • Sos5tuzione EPO* • Pulizia griglie e ventole raffreddamento*
(*centralizzata)
UN
I CEI
112
22: 2
013
(CEI
UN
I 34-
132)
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0 2 4 6 8 10 Anni
Distr.
Centr.
Installazione Verifica Manutenzione
0 2 4 6 8 10 Anni
Distr.
Centr.
Installazione Verifica Manutenzione
Verifiche e Manutenzione
Verifiche periodiche • generale • funzionamento • autonomia
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• valutazione efficienza complessiva alimentazione e servizio di sicurezza
• verifica rispetto requisiti di progetto
• intervallo annuale
• misura del tempo di funzionamento, a partire dall’istante in cui si ha mancanza dell’alimentazione ordinaria e a seguito della completa ricarica delle batterie (se applicabile)
• intervallo annuale
• valutazione corretta attivazione impianto, in caso di mancanza di alimentazione ordinaria
• intervallo semestrale
Verifiche e manutenzione
Gruppi sta@ci di con@nuità e BaPerie • Ele<rico GE e gruppi dinamici • Ele<rico • Meccanico
0 2 4 6 8 10 Anni
Distr.
Centr.
Installazione Verifica Manutenzione
28
Servizi di sicurezza Sorgen5 di alimentazione Altro… ma da non dimen@care
Sorgen@ … in generale*
• Luogo appropriato: • solo pers. addestrate • so<o controllo
• Altri scopi: • Sicurezza non compromessa • SeleJvità
* Sez
. 56 C
EI 64
-8 –
561,5
62,56
5,566
Esc
luse s
orge
nti in
corp
orate
30
Servizi di sicurezza Affidabilità e disponibilità
Fidatezza
Disponibilità A(t) (CEI 56-50 191.11.01) Probabilità che un’entità sia in grado di eseguire una funzione richiesta nelle condizioni assegnate ad un dato istante, assumendo che siano messi a disposizione i mezzi esterni necessari Affidabilità R(t) (CEI 56-50 191.12.01) Probabilità che un’entità possa eseguire la funzione richiesta, in condizioni stabilite, per un dato intervallo di tempo.
Tasso di guasto λ(t) (CEI 56-50 191.12.02) Probabilità che un’entità, che al tempo t si trovi in stato di buon funzionamento, si guasti in un tempo compreso tra t e t+dt
Fidatezza
MTBFMTTRA −= 1
Guasto Riparazione
Tempo
MTTF MTTR MTBF
M
MTTFMTBFt 11)( ≅=λ
teR ⋅−= λ
Component # Outages per 1000 Components per Year
# Outages per Components per Year Failure Probability
MV/LV transformers 1-‐2 MV and LV circuit breakers 0,2-‐1 Disconnect switches 1-‐4 Electronic relays (single) 5-‐10 Electronic relay systems 30-‐100 Standby generators 20-‐75 failure to start 0,5-‐2% Con5nuous generators 0,3-‐1 UPS inverter 0,5-‐2 UPS rec5fier 30-‐100 Underground cable (1000 m) 13-‐25 Cable termina5ons 0,3-‐1 Cable joints 0,5-‐2
Sour
ce: M
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93.
Componen@
Sistema
Rif. Componente l (h-‐1/y) MTTR (h/y) MTTF (h/y) Disponibilità Affidabilità 1,6 Rete pubblica MT 1,142E-‐04 0,2 8,760E+03 99,997717% 36,787944% 2,7 Trasf. MT-‐BT 9,094E-‐07 52 1,100E+06 99,995271% 99,206573% 3,4,5 Circuito 1,575E-‐06 8 6,348E+05 99,998740% 98,629478%
-‐-‐ Radiale semplice 1,166E-‐04 -‐-‐ 8,573E+03 99,99% 35,99% -‐-‐ Radiale doppio 1,588E-‐06 -‐-‐ 6,296E+05 99,999% 98,62%
35
Servizi di sicurezza Affidabilità e disponibilità Ridondanza
Ridondanza* la presenza, in un’entità, di più di un mezzo
per svolgere una funzione richiesta
• Manovra manuale o automatica • Attiva o in attesa
MA … chi deve essere ridondato?
(* C
EI 5
6-50
191
-15-
01, *
* C
EI 5
6-50
191
-15-
04)
Sicurezza al guasto** entità progettata in modo da evitare che i suoi guasti
comportino avarie critiche
Ridondanza: sì, ma con aPenzione!
25%
25%
25%
25%
100%
Ridondanza: sì, ma con aPenzione!
33%
33%
33%
100%
Ridondanza: sì, ma con aPenzione!
50%
50%
100%
Ridondanza: sì, ma con aPenzione!
RECT
IFIE
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CH
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ASS
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S
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SS
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Ridondanza: sì, ma con aPenzione!
SR1 =
10 kV
A
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SS
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5 kVA
SR2 =
10 kV
A 5 kVA
10 kVA
Ridondanza: sì, ma con aPenzione!
SR1 =
10 kV
A
RECT
IFIE
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A
SR2 =
10 kV
A 0 kVA
10 kVA
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1 = 20
kVA
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A
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20 kV
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0 kVA
40 kVA
Ridondanza: sì, ma con aPenzione! RE
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SS
40 kVA
Ridondanza: sì, ma con aPenzione! RE
CTIF
IER
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RTER
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ERIE
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IN
2N+1 re
dund
ancy
RECT
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ER
BATT
ERIE
S
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BY-P
ASS
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MANU
AL B
Y-PA
SS
40 kVA
40 kV
A
47
Servizi di sicurezza Affidabilità e disponibilità Indipendenza e resistenza al fuoco
Circui@ di alimentazione dei servizi di sicurezza*
• Indipendenza • Resistenza al fuoco • Luoghi con pericolo di:
• Incendio: Meglio di NO • Esplosione: MAI
* C
EI 6
4-8
Sez
. 56–
563
Indipendenza*
Il funzionamento non deve essere compromesso da un guasto, un intervento,
una modifica sugli altri circuiti
* C
EI 6
4-8
art.
563.
1
Indipendenza
• Separazione fisica • Cavi resisten5 al fuoco
SICUREZZA
ORDINARIO
Indipendenza
• Separazione fisica • Cavi resisten5 al fuoco
SICUREZZA E
ORDINARIO
Indipendenza
• Separazione fisica • Cavi resisten5 al fuoco
SICUREZZA ORDINARIO
Indipendenza
• Separazione fisica • Cavi resisten5 al fuoco
SICUREZZA ORDINARIO
Indipendenza
• Separazione fisica • Cavi resisten5 al fuoco
SICUREZZA E
ORDINARIO
Indipendenza Alimentazione distribuita
e lo
cale
Indipendenza Alimentazione centralizzata
STS
STS
Indipendenza Alimentazione centralizzata
STS
STS
Indipendenza Alimentazione centralizzata
STS
STS
Indipendenza Alimentazione centralizzata
Resistenza al fuoco
• Cavi • Ad isolamento estruso • Ad isolamento minerale
• ConduPure
• (Giunzioni)
1 P
rove
: CEI
20-3
6/4-0
EN
5020
0 < 20
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CEI
20-3
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2 P
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5 C
EI 64
-8 ar
t. 561
.1.2
Per i servizi di sicurezza che devono funzionare in caso di incendio, tutti i componenti elettrici devono presentare, sia per costruzione sia per
installazione, una resistenza al fuoco di durata adeguata5
Resistenza al fuoco
• Apparecchi NON resisten5 al fuoco
• Ambiente occupato persone
CEI 64-8 art. 561.1.2
. .. .
.. ..
EXIT
CONDUTTURA RESISTENTE AL
FUOCO
. .. .
.. ..
EXIT
COMPARTIMENTO 1 COMPARTIMENTO 2
62
Illuminazione di sicurezza Cos@
Illuminazione di emergenza Esempio
Caso 1 2 3 Apparecchi 50 120 200 Autonomia 1 h 1 h 1h
Soluzione Alimentazione Supervisione A Distribuita NO B Distribuita SI C Centralizzata SI
Illuminazione di emergenza Caso 1
Caso 1 App. 50 Auton. 1 h
Illuminazione di emergenza Caso 2
Caso 2 App. 120 Auton. 1 h
Illuminazione di emergenza Caso 3
Caso 3 App. 200 Auton. 1 h
67
Servizi di sicurezza Conclusioni
Alimentazione Centralizzata J Economie di scala L Più complessa J Manutenzione meno costosa L Tempo di realizzazione maggiore J Vita batterie (10 y) L Meno adatta alle piccole taglie J Maggior controllo ambiente installazione (T, inq, …) = Flessibilità (ma diversamente) J Piene prestazioni app. Ill. L Costo primo impianto J Più adatto installazioni lunga vita attesa L Sensibilità ai guasti J Apparecchi ordinari L Maggiore responsabilità J Maggior rendimento energetico L Richiesta maggiore disponibilità spazi installazione J Maggior libertà nella gestione autonomia
Alimentazione distribuita L Diseconomie di scala J Più semplice L Manutenzione più costosa J Tempo di realizzazione minore L Vita batterie (4/5 y) J Più adatta alle piccole taglie L Minor controllo luogo installazione (T, inq, …) = Flessibilità (ma diversamente) L Prestazioni app. Ill. ridotte J Costo primo impianto L Meno adatto installazioni lunga vita attesa J Sensibilità ai guasti L Apparecchi speciali J Minore responsabilità L Minor rendimento energetico J Richiesta minor disponibilità spazi installazione L Maggior libertà nella gestione autonomia
• Considerazioni tecniche • Considerazioni economiche • Rischio indisponibilità servizio • Condizioni installazione • Condizioni gestione
Angelo Baggini
Università degli Studi di Bergamo Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate
Viale Marconi 5, 24044 Dalmine (BG) Italy
email: angelo.baggini@unibg.it