7 Protezione di sistemi elettrici ed ... - Nuova Elva · impianti da proteggere in un edificio, è...

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7.1 Concetto di zone di protezioneda fulmine LPZ

Con un sistema di protezione contri i fulminisecondo CEI EN 62305-3 le persone e i beni mate-riali negli edifici sono protetti, mentre non lo sonoi sistemi elettrici ed elettronici, che reagiscono sen-sibilmente alle sovratensioni di breve durata e cari-che di energia causate dalla scarica di un fulmine.Proprio questi sistemi vengono utilizzati comesistemi di gestione dell'edificio, di telecomunica-zione, di comando e di sicurezza, con un tasso dicrescita molto elevato in quasi tutti i tipi di edificiresidenziali e industriali. I requisiti imposti dai pro-prietari / gestori alla continuità di servizio e affida-bilità di tali sistemi sono molto elevati. La protezione di sistemi elettrici ed elettronicinegli edifici contro le sovratensioni, causate daicampi elettromagnetici impulsivi (LEMP), si basasul principio delle zone di protezione (LPZ -Lightning Protection Zones). Secondo questo prin-cipio l'edificio da proteggere deve essere diviso invarie zone di protezione interne, con valori di

rischio LEMP differenti (Figura 7.1.1). In questomodo le zone con rischi LEMP diversi possono esse-re adattati alla tenuta all'impulso del sistema elet-tronico.

Secondo questo concetto flessibile possono esseredefinite delle LPZ idonee in base al numero, al tipoed alla sensibilità degli apparecchi/sistemi elettro-nici. Da piccole zone locali fino a zone estese, chepossono comprendere l'intero volume dell'edifi-cio. In base al tipo di rischio da fulminazione ven-gono definite le seguenti zone di protezione:

Zone esterne

⇒ LPZ 0A – a rischio di impatto diretto da corren-ti impulsive fino alla completa corrente da ful-mine e per l'intero campo elettromagneticodel fulmine

⇒ LPZ 0B – protetta contro l’impatto diretto dafulmine per l'intero campo elettromagneticodel fulmine. Sistemi interni possono esseresoggetti a correnti parziali da fulmine.

7 Protezione di sistemi elettrici ed elettronici contro glieffetti elettromagnetici del fulmine LEMP

M

Ventilazione

Calata

Schermatura locale

Utilizzatore

Armatura in acciaioSistema ditelecomunicazione

Terra di fondazione

Dispositivo di captazione

Alimentazione inbassa tensione

Equiopotenzializzazione antifulminescaricatori di corrente da fulmine (SPD Tipo 1)

Sistema equipotenziale locale limitatoridi sovratensione (SPD Tipo 2, SPD Tipo 3)

Equiopotenzializzazione antifulminescaricatori di corrente da fulmine

Sistema equipotenziale localelimitatori di sovratensione

Impulso elettromagneticoda fulmine

Impulso elettromagneticoda manovra

Zona di protezione da fulmine

Figura 7.1.1 Concetto di zone di protezione da fulminazione

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Zone interne

⇒ LPZ 1 – correnti impulsive limitate dalla riparti-zione di corrente e tramite dispositivi di prote-zione da sovratensioni (SPD) sui confini dellezone. Il campo elettromagnetico del fulminepuò essere attenuato attraverso la schermatu-ra locale.

⇒ LPZ 2 ... n – correnti impulsive limitate ulterior-mente dalla ripartizione di corrente e tramitedispositivi di protezione da sovratensioni (SPD)sui confini delle zone. Il campo elettromagne-tico del fulmine è quasi sempre attenuatoattraverso la schermatura locale.

I requisiti per le zone interne devono essere defini-ti a seconda del grado di tenuta dei sistemi elettri-ci ed elettronici da proteggere.

Al confine di ogni zona interna deve essere esegui-to il collegamento equipotenziale per tutte le par-ti metalliche e i servizi entranti. Questo può essereeseguito direttamente oppure attraverso SPD. Ilconfine della zona viene definito dalle misure dischermatura.

La figura 7.1.2 illustra un esempio di realizzazionedelle misure descritte per il concetto di zone diprotezione LPZ.

7.2 Gestione di protezione contro irischi di LEMP

Per le nuove strutture può essere ottenuta unaprotezione ottimale dei sistemi elettronici con unminimo di costi, solo se i sistemi elettronici vengo-no progettati insieme all'edificio e prima dellacostruzione di quest'ultimo. In questo modo pos-sono essere integrate, nella gestione della prote-zione LEMP, le componenti dell'edificio, come adesempio l'armatura, travi e pilastri in metallo.

Per edifici esistenti i costi per la protezione LEMPsono solitamente maggiori rispetto agli edificinuovi. Se tuttavia le zone LPZ vengono selezionatecorrettamente e le installazioni esistenti vengonoottimizzate o aggiornate, i costi possono essereridotti.

Figura 7.1.2 Esempio per l'esecuzione del concetto di zone di protezione da fulminazione LPZ


Se la valutazione dei rischi secondo CEI EN 62305-2impone la necessità di protezione LEMP, questapuò essere ottenuta solamente se:

⇒ le misure di protezione vengono progettateda personale specializzato nella protezione

antifulmini con profonde conoscenze delleproblematiche EMC

⇒ tra gli esperti per la costruzione e la protezio-ne LEMP (ad esempio ingegnere edile ed elet-trotecnico) si stabilisce una cooperazione stret-ta, che va oltre i singoli settori.

Passo Obiettivo Provvedimenti da effettuare da partedel (se concernente)

Prima valutazionedel rischio a

Verificare la necessità di una protezioneLEMP.

Se necessario, scegliere un sistema diprotezione Lemp (LPMS) in base allavalutazione del rischio.

Esperto nella protezione controi fulmini b

Committente

Progettazione delsistema di protezione(LPMS)

Definizione dell'LPMS:

misure per schermatura locale rete equipotenzialeimpianti di terraposa e schermatura dei cavischermatura dei servizi entranti

• sistema dei dispositivi di protezionedalle sovratensioni


CommittenteArchitettoProgettista per i sistemi interniProgettista per le installazioni principali

Interpretazionedell'LPMS

Disegni e descrizioni generali

Preparazione dei capitolati

Disegni dettagliati e pianificazionedell'installazione

Studio di progettazione

Installazione e verificadell'LPMS

Qualità dell'esecuzione

Documentazione

Possibile revisione dei disegnidettagliati


Installatore dell'LPMSStudio di progettazioneVerificatore

Collaudo dell'LPMS Prova e documentazione dello statodel sistema

Esperto nella protezione controi fulmini indipendente b

Verificatore

Verifiche periodiche Garanzia per l'efficacia dell'LPMS Esperto nella protezione controi fulmini b

Verificatorea Vedi CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2)b Con approfondita conoscenza dell'EMC ed esperienza nell'installazione.

Valtazione del rischiodefinitiva a

Ottimizzare la relazione benefici/costidelle misure di protezione scelte conun ulteriore valutazione del rischio. Dalrisultato si definiscono:

• Livello di protezione (LPL) e i parametri del fulmine

• LPZ e altri confini/zone


Committente

Tabella 7.2.1 Gestione della protezione LEMP per nuovi edifici e per modifiche sostanziali della costruzione o dell'utilizzo di edifici secondo CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4)


⇒ viene seguito il piano di gestione LPMS secon-do tabella 7.2.1. (CEI EN 62305-4 Articolo 8)

Una valutazione del rischio conclusiva dovràdimostrare che il rischio residuo risulta inferio-re al rischio accettabile.

7.3 Calcolo dell'attenuazione delcampo magnetico della scherma-tura per edifici/locali

La fonte di disturbo principale, per gli apparecchi eimpianti da proteggere in un edificio, è la correntedi fulmine e il relativo campo elettromagnetico.Nella figura 7.3.1 è rappresentato il modo di azio-ne delle schermature a maglia. Le basi per il calco-lo sono descritte nella norma CEI EN 62305-4.Le basi per il calcolo si fondano su supposizioni eapprossimazioni. Con una prima approssimazionedeve essere definita la complessa distribuzione delcampo elettromagnetico all'interno delle scherma-ture a maglia. Le formule per la determinazionedel campo magnetico si basano su calcoli numericidel campo magnetico. Per il calcolo è stato consi-derato l'accoppiamento del campo magnetico diogni conduttore (barra) costituente la schermaturaa maglia con tutte le altre barre, incluso il canale difulminazione simulato. Per poter osservare se l'effetto del campo elettro-magnetico del primo colpo di fulmine o dei colpiseguenti rappresenta l'entità di disturbo più critica

per l'impianto elettrico da proteggere, devonoessere effettuati dei calcoli con il valore massimodella corrente del primo colpo (if/max) e il valoremassimo della corrente dei colpi susseguenti (is/max)in base al livello di protezione scelto secondotabella 5 della CEI EN 62305-1.

L'effetto schermante degli schermi a maglia incaso di fulminazione diretta può essere calcolatoattraverso la formula raffigurata nella figura 7.3.2.Questa osservazione viene basata sul fatto, chel'accoppiamento della corrente da fulmine avvienein un qualsiasi punto del tetto.I valori calcolati per il campo magnetico sono vali-di per il volume di sicurezza Vs all'interno deglischermi a maglia, che vengono definiti attraversola distanza di sicurezza ds/… (Figura 7.3.3).

Elevata intensità di campo,grandi campi magnetici / tensioniindotte in prossimità delle calate

Ridotte correnti parziali,ridotti campi magnetici / tensioniindotte nella struttura

Figura 7.3.1 Riduzione del campo magnetico attraverso schermature a griglia

Fulminazione direttasu struttura schermata

i w

dw

dr

H1 = kH ⋅ io ⋅ wdw ⋅ �dr [A/m]

io = Corrente da fulmine in LPZ 0A

Bild 7.3.2 Campo magnetico in caso di fulmi-nazione (LEMP) CEI EN 62305

ds/1

w

Volume Vsper utenzeelettroniche

Schermo tra LPZ 0A a 1

Distanzadi sicurezzafulminazionediretta:ds/1 = w

Figura 7.3.3 Volume per apparecchi elettronici all'interno della zona LPZ 1


Questo volume di sicurezza con-sidera i valori massimi dell'in-tensità del campo magneticodirettamente sulla struttura amaglia, non considerata esausti-vamente nella formula appros-simata. Gli apparecchi informa-tici devono essere installati soloentro il volume Vs.

La base per il calcolo dell'effettoschermante degli schermi amaglia con fulminazione ravvi-cinata viene spiegata più in det-taglio con le figure 7.3.4 e 7.3.5.

La figura 7.3.4 mostra la forma-zione del campo elettromagne-tico come un'onda piana, la cuidensità di campo si riduce inmodo inversamente propor-zionale alla distanza sa. La grandezza del campomagnetico in un volume pro-tetto, ad esempio zona di pro-tezione LPZ 1 (Figura 7.3.5), sipuò descrivere attraverso laqualità della schermatura. Il fattore di schermatura SFpuò essere calcolato secondotabella 7.3.1. I risultati di questo calcolo delcampo magnetico sono validiper un volume di protezione Vs(Figura 7.3.3), che si trovaall'interno della zona di prote-zione da fulmini ad una distan-za ds/1 dalla schermatura.

La distanza di sicurezza ds/1 risulta da (per SF < 10):

w corrisponde alla larghezza delle maglie dellaschermatura a maglia in metri

Realizzazione dell'attenuazione magnetica dellaschermatura di edifici/locali

Particolarmente importante per la schermatura dicampi magnetici e quindi per la realizzazione dizone di protezione, è la presenza nell'edificio dicomponenti metallici estesi, ad esempio tetti o fac-ciate in metallo, armature in acciaio nel calcestruz-

zo, tiranti metallici nelle pareti, griglie, costruzioniportanti in metallo e sistemi di tubazioni. Attraver-so il collegamento a maglie si crea una schermatu-ra elettromagnetica efficace.

La figura 7.3.6 illustra il principio, come può essererealizzata un’armatura di acciaio per diventareuna gabbia elettromagnetica (schermo forato).Nella pratica tuttavia non sarà possibile, per gran-di strutture, saldare o fissare ogni punto di incro-cio. E' più facile inserire nell'armatura un sistemadi conduttori interconnessi con una misura tipicadi ≤ 5m. Questa rete di maglie deve essere collega-ta sui punti di incrocio in modo elettricamentesicuro, ad esempio con morsetti. Su questa rete di

d w ms / ( )1 = ⋅

208 5

1 18 10 6 2⋅

+ ⋅ −log

( , /

/

w)

r

Materiale25 kHz (primo colpo di fulmine) 1 Mhz (colpi susseguenti)

w = larghezza maglia (m)

(w ≤ 5 m)

r = raggio barre della rete (m)

μr ≈ 200 (permeabilità)

Fattore di schermatura SF (dB)

Rame o Alluminio

20 • log (8,5/w) 20 • log (8,5/w)

Acciaio20 • log (8,5/w)

Esempio: rete in acciaio

w (m)

0,012

0,100

0,200

0,400

r (m)

0,0010

0,0060

0,0090

0,0125

dB a 25 kHz

44

37

32

26

dB a 1 MHz

57

39

33

27

Tabella 7.3.1 Attenuazione magnetica delle maglie in caso di fulminazione ravvicinata CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4)

sa

Campodel canaledel fulmine

H0 = i2πSa [A/m]

H0

Figura 7.3.4 Campo magnetico in caso di ful-minazione (LEMP) CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4)

sa

Campodel canaledel fulmine

H0 = i2πSa

H0 H1

senza schermo

H1 = H010 SF1/20

con schermo

Figura 7.3.5 Campo magnetico in caso di ful-minazione remota (LEMP) CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4)


maglie l'armatura verrà "agganciata elettricamen-te" alla distanza tipica b ≤ 1 m. Questo può essereeffettuato in fase di costruzione, ad esempio condei collegamenti a regola d'arte delle armature.Le reti elettrosaldate nel calcestruzzo sono adatteper l'uso come schermatura. Per l'installazione suc-cessiva in impianti esistenti le reti elettrosaldatepossono essere posate anche in un secondo tempo.Per questa forma di esecuzione è necessario zinca-re la rete per proteggerla dalla corrosione. Le retivengono poi, ad esempio, posate sovrapposte suitetti o applicate alla parete esterna o interna per laschermatura dell'edificio.

Le figure 7.3.7a e 7.3.7b illustrano l'installazionesuccessiva delle reti elettrosaldate zincate sul tettodi un edificio.

Per il ponticellamento dei giunti di dilatazione, peril collegamento dell'armatura dei prefabbricati incalcestruzzo e per gli allacciamenti all'impianto dimessa a terra esterno o per il sistema equipoten-

ziale interno, è necessario prevedere nella costru-zione un numero sufficiente di punti fissi di messaa terra.

La figura 7.3.8 illustra una installazione di questotipo, che deve essere considerata nella fase dicostruzione preliminare.

Il campo magnetico all'interno della costruzioneviene ridotto su un'ampia gamma di frequenzeattraverso spire di riduzione, che si creano attra-verso la rete equipotenziale a maglie. La larghezzatipica delle maglie è di ≤ 5mCon l'interconnessione di tutte le componentimetalliche all'interno e anche sulla struttura siottiene così una rete equipotenziale interconnessatridimensionale.

La figura 7.3.9 illustra una rete equipotenzialeinterconnessa con rispettivi collegamenti. Se una rete equipotenziale viene installata nellezone di protezione da fulmine, il campo magneti-co, che è stato calcolato in base alle formule sopra

4 1 4

2

3

6

7

89

5

1 Copertura metallica dell'attico2 Armatura in acciaio3 Conduttori a maglia, sovvrapposti all'armatura4 Connessione del dispositivo di captazione5 Barra equipotenziale interna6 Connessione a tenuta di corrente7 Collegamento p.es. a regola dell'arte8 Dispersore ad anello (se presente)9 Dispersore di fondazione

(Dimensioni tipiche: a ≤ 5 m, b ≤ 1 m)a

ba

Figura 7.3.6 Utilizzo di barre di armatura in una struttura per laschermatura e il collegamento equipotenziale

Figura 7.3.7a Rete elettrosaldata zincata per la schermatura di unedificio

Figura 7.3.7b Utilizzo della rete elettrosaldata zincata per la scher-matura, ad esempio in caso di tetto verde


Facciata incalcestruzzo

Colonna incalcestruzzo

Punto fisso di terra

Pavimentazione

Collettore ad anello

Supporto per bandella

Colonna in acciaio

Figura 7.3.8 Schermatura per edificio

minimo 50 mm2

Collettore di terra

Armatura

Collegamento alcollettore di terra

Figura 7.3.9 Collettore di terra ad anello


indicate, verrà tipicamente ridotto ulteriormentecon un fattore 2 (corrispondente a 6 dB).

7.3.1 Schermatura di caviGli schermi di cavi vengono utilizzati per ridurrel'effetto dei disturbi sui fili attivi e l'invio di disturbida parte dei fili attivi verso i sistemi vicini. Dal pun-to di vista della protezione antifulmini e da sovra-tensioni, devono essere considerati i seguenti casidi utilizzo per conduttori schermati:

⇒ Nessuna messa a terra dello schermoAlcuni sistemi di installazione raccomandano uncavo schermato, però vietano la messa a terra del-la schermatura (ad esempio KNX). Senza collega-mento della schermatura lo schermo non agiscecontro i disturbi e quindi deve essere consideratocome non esistente (Figura 7.3.1.1).

⇒ Messa a terra dello schermo su entrambi i latiLo schermo dei conduttori deve essere elettrica-mente continuo, a bassa resistenza, lungo tutto ilpercorso e deve essere collegato a terra almenoalle due estremità. Solo uno schermo collegato aterra su entrambi i lati può ridurre gli accoppia-menti induttivi e capacitivi.Per evitare l’innesco di scariche pericolose, glischermi dei cavi entranti in una struttura devonoavere una determinata sezione minima, altrimentigli schermi non sono da considerare a portata dicorrente da fulmine.La sezione minima di uno schermo per conduttori (Scmin), posato in aria o in modo isolato verso terra,dipende dalla sua resistenza specifica (ρc) (Tabella7.3.1.1), la corrente da fulmine passante (If), la ten-sione impulsiva di isolamento del sistema (UW) edalla lunghezza della linea (Lc).

If può essere calcolato secondo CEI EN 62305-1 (CEI81-10/1). Siccome i componenti per la connessionedegli schermi sono provati usualmente fino a 10kA (10/350 µs), questo valore, in una prima appros-simazione, può essere considerato anche comevalore massimo UW può essere interpretato in modo molto diverso.Se lo schermo termina all'entrata nella struttura,distante dal sistema interno, deve essere conside-rata la tensione di isolamento del cavo. Se il cavoperò viene installato in modo continuativo fino

all’apparecchio finale, deve essere considerata latensione di tenuta dell’apparecchio finale (Tabella7.3.1.2).La differenza può essere descritta con due esempi:cavo di telecomunicazione schermato in alluminiofino all’ingresso nella struttura, sollecitato con 10kA, Lunghezza 100 m: Scmin ≈ 6 mm2. Inoltre è daosservare, che il collegamento dello schermo allabarra equipotenziale principale è idoneo a condur-re le rispettiva corrente da fulmine.Cavo bus con schermo in rame fino all’apparecchioutilizzatore, sollecitato con 5 kA, lunghezza 100 m: Scmin ≈ 17 mm2 . Cavi del genere però praticamentenon sono utilizzabili. Per questa ragione la lineadescritta non è da considerare idonea a portare lacorrente da fulmine.

⇒ Messa a terra dello schermo da un lato e mes-sa terra indiretta

Per ragioni di funzionalità è possibile che gli scher-mi per i conduttori vengono collegati a terra da unsolo lato. Una certa attenuazione dei campi deidisturbi capacitivi è sicuramente garantita, tutta-via non esiste alcuna protezione contro l'induzio-ne elettromagnetica come quella causata da unafulminazione. La ragione per la messa a terra dellaschermatura su un solo lato è il timore di correntidi compensazione a bassa frequenza. In impianti digrosse dimensioni, ad esempio, il cavo del bus siestende spesso per diverse centinaia di metri tra gliedifici. Specialmente negli edifici più vecchi acca-de, che una parte dell'impianto di messa a terranon è più intatto oppure non sia più funzionante onon sia presente un sistema equipotenziale. Inquesto caso possono verificarsi dei disturbi dovutiad una messa a terra multipla dello schermo.

S I L U mmcmin f c c w= ⋅ ⋅ ⋅( / )[ ]ρ 106 2

Materiale schermo ρc in Ωm

Rame

Alluminio

Piombo

Acciaio

17,241 . 10-9

28,264 . 10-9

214 . 10-9

138 . 10-9

Esempi Tenuta all’impulso

15 kV

5 kV

1,5 kV

0,5 - 1 kV

Cavo BT

Cavo TC

Utenza TC

Impianto CMR

Tabella 7.3.1.1 Resistenza specifica ρc dello schermo per diversimateriali

Tabella 7.3.1.2 Tenuta alla tensione impulsiva


Le differenze di potenzia-le dei diversi sistemi dimessa a terra d possonofar scorrere delle correntidi compensazione (n x 50Hz) e dei transientisovrapposti. In tale conte-sto sono possibili intensitàdi correnti fino ad alcuniampere, il che può causa-re nel caso estremo degliincendi sui cavi. Oltre aquesto possono verificarsidei disturbi di segnalecausati da diafonia, se lafrequenza del segnale sitrova nella stessa gammadi frequenza del disturbo.

L'obiettivo tuttavia deveessere la conformità airequisiti EMC e allo stessotempo la protezione con-tro le correnti di compen-sazione.

Questo è possibile con lacombinazione della messaa terra diretta dello scher-mo su un lato ed indirettadall’altro lato. In un pun-to, come ad esempio unasala comando, tutte glischermi vengono collegatidirettamente al sistemaequipotenziale locale.Alle estremità dei condut-tori remoti gli schermivengono collegati indiret-tamente, tramite spinte-rometro, al potenziale diterra. Poiché la resistenzadi uno spinterometro è dicirca 10 GΩ, in assenza disovratensioni vengonoevitate le correnti di com-pensazione. Se si verifica-no dei disturbi EMC dovu-ti a fulminazioni, lo spin-terometro si innesca e sca-rica il disturbo. Così l'im-pulso restante sugli altriconduttori attivi viene

EBB 1 EBB 2

Messa a terra diretta

Messa a terraindiretta tramitescaricatore a gas

Figura 7.3.1.3 Schermo collegato su entrambi i lati - Messa a terra della schermo diretta e indiretta

EBB 1 EBB 2Da osservare:

resistenza di accop-piamento impulsivo

dello schermo!

Figura 7.3.1.2 Schermo collegato su entrambi i lati - Protezione contro l'accoppiamento capacitivo/induttivo

C

EBB 1 EBB 2

Figura 7.3.1.1 Schermo non collegato - Nessuna protezione contro l'accoppiamento capacitivo/induttivo


diminuito e gli apparecchi finali vengono sollecita-ti ancora meno. Lo scaricatore BLITZDUCTOR CTdispone di un inserto brevettato che, se necessario,può ospitare uno scaricatore a gas. Questo si inse-risce tra la schermatura del conduttore e la terralocale. Lo scaricatore a gas può essere inserito orimosso durante lavori di manutenzione per potercommutare tra schermatura diretta e indiretta(Figura 7.3.1.3).

⇒ Messa a terra dello schermo a bassa impedenza

Gli schermi dei conduttori possono essere percorsida correnti impulsive fino a diversi kA. Le correntiimpulsive da fulmine fluiscono attraverso la scher-matura e il morsetto di messa a terra dello schermoverso terra. Attraverso l'impedenza della scherma-tura del conduttore e il morsetto di collegamentodello schermo si creano delle differenze di poten-ziale tra schermatura e terra. In questo caso posso-no istaurarsi delle tensioni fino ad alcuni kV chepotrebbero distruggere l'isolamento dei condutto-ri a degli apparecchi collegati. Particolarmente cri-tiche sono gli schermi a grandi maglie e l'intreccia-mento dello schermo dei conduttori (pig-tail) per ilcollegamento alla morsettiera. La qualità delloschermo del conduttore influisce sulla quantità deicollegamenti a terra di necessarie. In certi casi ènecessaria una messa a terra ad intervalli di pochedecine di metri per ottenere un effetto di scherma-tura sufficiente. Per il collegamento dello schermosi raccomandano dei morsetti a grande superficie

di contatto con proprietà di compensazione dellariduzione del diametro. Questo è importante percompensare il cedimento dell'isolamento in plasti-ca per i conduttori (Figura 7.3.1.4).

⇒ Lunghezza massima dei conduttori schermatiGli schermi dei conduttori possiedono una cosid-detta resistenza di accoppiamento, che corrispon-de all'incirca alla resistenza in corrente continua,indicata dal costruttore. Attraverso questa resi-stenza si crea sulla schermatura del conduttoreuna caduta di tensione, quando viene attraversatoda disturbo impulsivo. La resistenza di accoppia-mento ammissibile per lo schermo del cavo puòessere determinata in base alla rigidità dielettricadell'utenza finale e del cavo ed alla sua lunghezza.E' importante che la caduta di tensione sia inferio-re alla tensione di isolamento del sistema. Se que-sto non è possibile, è necessario l'utilizzo di scarica-tori (Figura 7.3.1.5).

⇒ Estensione della zona LPZ con l'ausilio di con-duttori schermati

Secondo CEI EN 62305-4 è possibile evitare l’utiliz-zo di scaricatori, se viene utilizzato un conduttoreschermato tra due zone LPZ uguali. Questa affer-mazione vale per i disturbi prevedibili nell'ambien-te circostante del conduttore schermato (ad esem-pio campi elettromagnetici) e con collegamentiequipotenziali a maglia secondo norma. Occorreprestare la massima attenzione. In base alle condi-zioni di installazione possono sussistere dei rischi,

l = 200 m

I = 5 kA

Uiso = 2 kV

RKh = = = 0,4 ΩUiso

I2000 V5000 A

l = 200 m: RKh = = 20,4 Ω

200 m 10-3 Ω

m

Richiesto: resistenza di disaccoppiamento RKh massima ammissibile dello schermo

Tensione di isolamento

Figura 7.3.1.5 Collegamento dello schermo sui due lati - schermatura contro l'accoppiamentocapacitivo/induttivo

Morsetto diconnessione schermo

Cavo

Schermo

Guida C

Figura 7.3.1.4 Connessione schermo


che rendono necessario l'utilizzo di scaricatori.Potenziali di rischio tipici sono: l'alimentazionedegli apparecchi finali da diversi sistemi di distribu-zione a bassa tensione, sistemi TN-C, elevate resi-stenze di accoppiamento degli schermi dei condut-tori oppure messa a terra insufficiente delle scher-mature. Ulteriore cautela deve essere prestata perconduttori con una cattiva schermatura, che spessovengono utilizzati per ragioni economiche. Questopotrebbe causare disturbi residui sui fili di segnale.Tali disturbi possono tuttavia essere controllati conun cavo schermato di qualità, oppure con l'utilizzodi dispositivi di protezione da sovratensione.

7.4 Rete equipotenzialeIl compito principale della rete equipotenziale èquello di impedire delle differenze di potenzialetra apparecchi/impianti nelle zone LPZ interne e diridurre il campo magnetico del fulmine. La rete equipotenziale a bassa induttanza necessa-ria può essere ottenuta tramite l'interconnessionedi tutte le componenti metalliche con l'ausilio diconduttori equipotenziali all'interno delle zoneLPZ della struttura. In questo modo si crea una reteinterconnessa tridimensionale (Figura 7.4.1). Lecomponenti tipiche della rete sono:

⇒ tutte le installazioni metalliche (ad esempiotubazioni, caldaie)

⇒ armature nel calcestruzzo (nei pavimenti,pareti, soffitti)

⇒ griglie (ad esempio piani intermedi)

⇒ scale, porte, telai in metallo

⇒ canali, passerelle

⇒ canali di aerazione

⇒ guide di ascensori

⇒ pavimenti in metallo

⇒ linee di alimentazione.

Deve essere posta, come obiettivo, una struttura agriglia della rete equipotenziale di circa 5 m x 5 m.In questo modo il campo elettromagnetico del ful-mine all'interno di una zona LPZ viene tipicamenteridotto con un fattore di 2 (corrispondente a 6 dB).

I contenitori e i rack di apparecchi e sistemi elettro-nici devono essere integrati con collegamenti cortiverso la rete equipotenziale. Inoltre, nella struttu-ra, deve essere previsto un numero sufficiente di

Figura 7.4.1 Rete equipotenziale in una struttura

Figura 7.4.2 Collettore equipotenziale ad anello in un locale EDP

Figura 7.4.3 Collegamento del collettore ad anello al sistema equi-potenziale attraverso punto fisso di messa a terra


barre equipotenziali e/o collettori equipotenzialiad anello (Figura 7.4.2), che a loro volta devonoessere collegate con la rete equipotenziale (Figura7.4.3).

I conduttori di protezione (PE) e gli schermi deicavi di comunicazione di apparecchi e sistemi elet-tronici devono essere integrati nella rete equipo-tenziale secondo le istruzioni fornite dai costrutto-ri di sistemi. Il collegamento può avvenire sottoforma di maglia o a stella (Figura 7.4.4).

Utilizzando una disposizione a stella S, tutte lecomponenti metalliche del sistema elettronicodevono essere isolate nel modo idoneo rispettoalla rete equipotenziale. Una disposizione a stellaè perciò, nella maggior parte dei casi, limitataall'utilizzo in sistemi di piccole dimensioni e local-mente limitati. Tutti i conduttori devono entrare inuna struttura o in un locale da un unico punto. Ladisposizione a stella S può essere collegata al siste-ma equipotenziale solo tramite un unico punto diriferimento a terra (ERP). In questo modo si ottie-ne la disposizione Ss.

L'utilizzo della disposizione a maglie M non pre-suppone che tutte le componenti metalliche delsistema elettronico debbano essere isolate rispettoalla rete equipotenziale. Tutte le componentimetalliche dovrebbero essere integrate nella reteequipotenziale nel maggior numero di punti equi-potenziali possibile. La disposizione Mm risultanteviene utilizzata per sistemi ampi e aperti, con mol-ti conduttori tra i singoli apparecchi. Un altro van-taggio di questa disposizione è che i conduttori delsistema possono entrare in un edificio o in un loca-le in punti diversi.

In sistemi elettronici complessi possono essere rea-lizzate anche delle combinazioni delle disposizionia stella e a maglia (Figura 7.4.5), per combinare ivantaggi delle due disposizioni.

Didascalia per 7.4.4 e 7.4.5

Rete equipotenziale

Conduttore equipotenziale

Utenza

Punto di connessione allarete equipotenziale

Punto di riferimento terra

Disposizione a stella integratatramite un punto di stella

Disposizione a maglia integratatramite rete a maglia

Disposizione a maglia integratatramite un punto di stella

ERP

Ss

Mm

Ms

Disposizione a maglia MDisposizione a stella S

Disposizionedi principio

Integrazionenella reteequipotenziale

Figura 7.4.4 Integrazione di sistemi elettronici nella rete equipotenziale

Combinazione 1 Combinazione 2

Ss

ERP

Mm

Ms

Mm

ERP

Figura 7.4.5 Combinazione dei metodi di integrazione secondo lafigura 7.4.4 Integrazione nella rete equipotenziale


7.5 Collegamento equipotenziale alconfine delle zone LPZ 0A e LPZ 1

7.5.1 Collegamento equipotenziale perinstallazioni metalliche

Nel punto di passaggio tra le zone di protezioneantifulmini EMC è necessario realizzare delle misu-re per la riduzione del campo elettromagneticoirradiato, integrando nel collegamento equipoten-ziale, senza eccezioni, tutti i conduttori/sistemi cheattraversano i passaggi.Questo requisito corrisponde fondamentalmenteal collegamento equipotenziale principale secon-do CEI 64-8 cap. 41 e 54. Oltre al collegamento equipotenziale principale,deve essere realizzato il collegamento equipoten-ziale antifulmini anche per i conduttori elettrici edelettronici (vedere anche capitolo 7.5.2).Questo collegamento equipotenziale deve essererealizzato il più vicino possibile al punto di entratadei conduttori e delle installazioni metalliche nellastruttura. La posa del conduttore deve essere ese-guita seguendo il percorso più breve (bassa impe-denza).

Per il collegamento equipotenziale devono essereosservate le seguenti sezioni minime per il collega-mento della barra equipotenziale al sistema dimessa a terra, l'interconnessione delle diverse bar-re equipotenziali e il collegamento delle installa-zioni metalliche alla barra equipotenziale:

Le seguenti installazioni metalliche devono esserecollegate al sistema equipotenziale:

⇒ canali metallichi

⇒ cavi e conduttori schermati

⇒ armatura dell'edificio

⇒ tubazioni idriche metalliche

⇒ tubi di protezione metallici per conduttori

⇒ altri sistemi di tubazioni metalliche o particonduttive (ad esempio aria compressa)

Il collegamento a terra può essere effettuato inmodo semplice ed esente da corrosione per mezzodi punti fissi di messa a terra. Anche l'armatura

può essere collegata al sistema equipotenziale(Figura 7.5.1.1). Il collegamento della barra equipotenziale al pun-to fisso di messa a terra e l'allacciamento delletubazioni al collegamento equipotenziale è raffi-gurato in alto (Figura 7.5.1.2). Il collegamento degli schermi dei cavi alla reteequipotenziale è trattato nel capitolo 7.3.

7.5.2 Collegamento equipotenziale perimpianti di alimentazione energetica

Come per le installazioni metalliche, anche tutti iconduttori elettrici di energia e dati devono essereintegrati nel sistema equipotenziale all'entratanell'edificio (passaggio tra zone di protezione LPZ 0A a 1). Mentre l'esecuzione per i conduttori didati viene descritta nel paragrafo 7.5.3, qui diseguito verrà approfondita l'esecuzione del colle-gamento equipotenziale con i conduttori di ener-gia elettrica. I passaggi tra le zone LPZ 0A e 1 sidefiniscono in base all'esecuzione costruttiva spe-cifica dell’oggetto da proteggere. Per impianti conalimentazione dal sistema a bassa tensione il confi-ne LPZ 0A/1 si identifica di solito con il confine del-l'edificio (Figura 7.5.2.1).

Per strutture che vengono alimentati direttamentedalla rete in media tensione, la zona di protezioneLPZ 0A si estende fino al secondario del trasforma-tore. Il collegamento equipotenziale avviene sullato 230/400 V del trasformatore (Figura 7.5.2.2).

Per evitare dei danni al trasformatore è consigliatal'installazione di ulteriori scaricatori di sovratensio-

Figura 7.5.1.1 Connessione EB al punto fisso di terra

Materiale

Cu

Al

Fe

Sezione

14 mm2

22 mm2

50 mm2


ne sul primario (lato MT) del trasformatore (p.es.scaricatori DEHNmid)

L'influenza dovuta alla circolazione di correnti par-ziali da fulmine nella zona LPZ 0 su parti di impian-ti / sistemi nella zona LPZ 1, deve essere evitata conulteriori misure di schermatura della linea di mediatensione entrante.

Per evitare correnti di compensazione tra i diversipunti equipotenziali in un impianto elettrico, sisuggerisce di realizzare il collegamento equipo-

tenziale antifulmine di tutti i conduttori metallicientranti e dei conduttori di energia e dati in ununico punto centrale. Se a causa delle condizionilocali questo non è possibile, si suggerisce di utiliz-zare un collettore equipotenziale ad anello (Figure7.5.2.3 e 7.5.2.4).

La capacità di scarica degli scaricatori da fulmineutilizzati (SPD, Tipo 1) deve essere in grado di sop-portare le sollecitazioni sul luogo di utilizzo nelrispetto del livello di protezione antifulmine adot-

SPD

0/1

Figura 7.5.2.1 Trasformatore all’esterno della struttura

SPD

0/1

Figura 7.5.2.2 Trasformatore all’interno della struttura (zona LPZ 0 integrata nella zona LPZ 1)

10

2

31

84 10

5

7

9

6

1

2

3

4

5

6

7

8

9

armatura delle pareti esternie del dispersore di fondazione

altri dispersori, p.es. maglie versoedifici adiacenti

collegamento all'armatura

collettore equipotenziale interno

collegamento ai corpi metalliciesterni, p. es. rete idrica

dispersore ad anello tipo B

dispositivo di protezione dallesovratensioni

barra equipotenziale

linea elettrica o telecomunicazione

collegamento a dispersorisupplementari tipo A

Figura 7.5.2.3 Esempio del sistema equipotenziale in una struttura con diversi punti di entratadelle masse estranee e con un collettore ad anello interno come collegamentodelle barre equipotenziali

tato per l'oggetto. Il livello diprotezione più adatto per larispettiva struttura deve esse-re scelto in base alla valuta-zione dei rischi. Se non èdisponibile una valutazionedei rischi oppure se non pos-sono essere fatte delle consi-derazioni dettagliate a pro-posito della ripartizione dellacorrente da fulmine nel pas-saggio da LPZ 0A a 1, si sugge-risce di scegliere il livello diprotezione con i requisiti piùalti (LPL I). La sollecitazionedi corrente risultante dei sin-goli percorsi di scarica è raffi-gurata nella tabella 7.5.2.1.

Per l'installazione di scarica-tori di corrente da fulmine


Acqua

Gas

Energia

Riscaldamento

Cassetta alac-ciamento rete

Dispersore di fondazione

Impianto antenna

EBB

Impianto utilizzatore

Contatore acqua

Contatore

Contatore gas

Apparecchi elettronici

Figura 7.5.2.4 Esecuzione della protezione contro i fulmini interna con un punto di entrata comune a tutti i servizi

Figura 7.5.2.5 Scaricatore combinato DEHNventil Figura 7.5.2.6 Collegamento equipotenziale antifulmine per sistemadi alimentazione e informatico centrale in un solopunto


nel passaggio da LPZ 0A a 1 è necessario inoltreconsiderare, che il luogo di installazione consiglia-to, è immediatamente nel punto di ingresso delservizio nell'edificio, e può essere realizzato spessosolo in accordo con il distributore dell’energia elet-trica. In Germania, le regole relative all'impiegodegli scaricatori di corrente da fulmine nella retedi distribuzione principale sono forniti dalla diret-tiva VDN (Associazione delle Aziende ElettricheTedesche): "Dispositivi di protezione da sovraten-sioni Tipo 1. Guida per l'impiego di dispositivi diprotezione dalle sovratensioni Tipo 1 nella distri-buzione principale) e dalla norma IEC 60364-5-53.

Per la scelta degli scaricatori di corrente da fulminenel passaggio da LPZ 0A a 1 deve essere considera-ta, oltre all'individuazione della capacità di scarica,anche la corrente di cortocircuito presunta sul luo-go di installazione. In conformità alla CEI EN62305-3, Allegato E cap. 6.2.1.2, lo scaricatore dicorrente di fulmine spinterometrico dovrebbe ave-re una capacità di autoestinzione elevata ed unabuona capacità di limitazione delle correnti susse-guenti, per poter garantire l'estinzione autonomadelle correnti susseguenti a frequenza di rete e perevitare interventi intempestivi dei dispositivi di

protezione da sovracorrente, ad esempio interrut-tori magnetotermici (Figura 7.5.2.5 - 7.5.2.7). Le particolarità relative a scelta, installazione emontaggio degli scaricatori di corrente da fulmine(SPD, Tipo 1) vengono descritti meglio nel paragra-fo 8.1.

7.5.3 Collegamento equipotenziale perimpianti informatici

LPZ 0 – 1Il collegamento equipotenziale antifulmine tra LPZ 0 e 1 deve essere realizzato per tutti i sistemimetallici entranti nella struttura. Le linee dei siste-mi informatici devono essere connessi allo scarica-tore di corrente da fulmine il più vicino possibile alpunto di entrata.Per le linee di telecomunicazione è richiesta forfet-tariamente una capacità di scarica di 2,5 kA (10/350µs) per il passaggio da LPZ 0A a 1. Il metodo gene-rico deve tuttavia essere evitato per definire lecapacità di scarica degli impianti con un grandenumero di linee informatiche. Dopo aver calcolatola corrente parziale da fulmine prevista per uncavo informatico (vedi CEI EN 62305-1), la correnteda fulmine deve, in seguito, essere divisa per il

Figura 7.5.2.7 Scaricatori di corrente da fulmine nel passaggio LPZ 0A – 1

Livello di protezionenel sistema TN nel sistema TT

(L – N)nel sistema TT

(N – PE)

Portata di corrente da fulmine

I

II

III / IV

100 kA / m

75 kA / m

50 kA / m

100 kA / m

75 kA / m

50 kA / m

100 kA

75 kA

50 kA

m: numero dei conduttori, p.es. con L1, L2, L3, N e PE risulta m = 5

Tabella 7.5.2.1 Portata di corrente impulsiva da fulmine richiesta per dispositivi di protezione dalle sovratensioni Tipo 1, in corrispondenza allivello di protezione e al tipo di impianto utilizzatore in bassa tensione (vedi anche IEC 50164-5-534)


numero dei singoli fili utilizzati nel cavo, da otte-nere la corrente impulsiva per filo. Per cavi conmolti fili la sollecitazione di corrente parziale dafulmine per filo risulterà inferiore a quella dei cavicon pochi fili singoli. Per ulteriori informazioni sirimanda al paragrafo 6.3.

Possono quindi essere utilizzati i seguenti dispositi-vi di protezione da sovratensione:

1. scaricatori, certificati per una corrente impulsi-va di scarica (10/350 µs)

2. scaricatori, certificati con una corrente impulsi-va di scarica (8/20 µs), se

⇒ questa non presenta alcuna induttanza comeelemento di disaccoppiamento

⇒ la corrente impulsiva nominale di scarica (8/20µs) > 25 x la corrente impulsiva di scarica richie-sta (10/350 µs) per ogni filo (Figura 7.5.3.1).

Se il collegamento equipotenziale per i conduttoriviene realizzato nel passaggio da LPZ 0B a 1, l'im-piego di dispositivi di protezione da sovratensionecon capacità di scarica di 20kA (8/20 µs) è sufficien-te, dal momento che non scorrono delle correntiparziali di fulmine accoppiate galvanicamente.

7.6 Collegamento equipotenziale alconfine da LPZ 0A a LPZ 2

7.6.1 Collegamento equipotenziale perinstallazioni metalliche

Vedere capitolo 7.5.1.

7.6.2 Collegamento equipotenziale perimpianti di alimentazione energetica

LPZ 0A – 2In base all'esecuzione della struttura, in particola-re per gli impianti compatti, spesso è inevitabilerealizzare il passaggio da LPZ 0A a LPZ 2 su un con-fine di zona (Figura 7.6.2.1). La realizzazione di tale passaggio di zona LPZrichiede elevate prestazioni ai dispositivi di prote-zione da sovratensioni e l'installazione circostante.Oltre ai parametri già descritti nel paragrafo 7.5.2,deve essere raggiunto un livello di protezione chegarantisca il funzionamento sicuro delle apparec-chiature e dei sistemi della zona di protezione LPZ 2. Un buon livello di protezione basso ed un'al-ta limitazione dei disturbi lasciati passare dagli sca-ricatori costituiscono la base per un coordinamen- Figura 7.6.2.2 DEHNventil M TT 255

0

5

10

15

20

25

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Corrente da fulmine (10/350μs) in kA

Corr

ente

impu

lsiv

a (8

/20μ

s) in

kA

Figura 7.5.3.1 Confronto delle ampiezze delle correnti di prova forma d'onda 10/350 µs e 8/20 µs a pari carico

SPD

0/1/2

Figura 7.6.2.1 Un solo SPD (0/1/2) necessario (LPZ 2 estesa all’interno di LPZ 1)


to energetico sicuro verso i dispositivi di protezio-ne da sovratensioni nella zona di protezione anti-fulmini LPZ 2 oppure verso gli elementi di limita-zione della sovratensione nei circuiti di ingressodelle apparecchiature da proteggere.Gli scaricatori combinati della famiglia di prodottiDEHNventil sono predisposti per questo tipo diapplicazione e permettono all'utilizzatore la com-binazione di equipotenzialità antifulmine e prote-zione degli apparecchi terminali in un unico dispo-sitivo (Figura 7.6.2.2).

Poiché nel passaggio da LPZ 0 a LPZ 2 le due zonedi protezione si trovano inevitabilmente una acontatto dell’altra è assolutamente necessario unelevato grado di schermatura al confine delle duezone. Generalmente viene suggerito di ridurre alminimo la superficie di contatto delle zone di pro-tezione LPZ 0 e 2. Nella misure in cui questo è pos-sibile in base alla struttura, la LPZ 2 dovrebbe esse-re dotata di uno schermo di zona supplementare,installato separatamente dallo schermo di zonaattraversato dalla corrente da fulmine sul confinedella zona 0, in modo che - come illustrato nella

figura 7.6.2.1 - la LPZ 1 possa essere realizzata perun ulteriore settore della struttura. L'attenuazionedel campo elettromagnetico nella LPZ 2 ottenutocon questa misura evita la schermatura sistematicaaltrimenti necessaria, di tutti i conduttori e sistemiall'interno della zona LPZ 2.


LPZ 0A – 2Generalmente uno scaricatore di corrente da ful-mine spinterometrico dalla LPZ 0 alla LPZ 1 si com-porta come una specie di frangionda. In particola-re elimina la maggior parte dell'energia di distur-bo e protegge così dai danni l'installazione nel-l'edificio. Spesso tuttavia il livello di disturbo resi-duo è troppo alto per la protezione degli apparec-chi terminali. Per questo, nel passaggio da LPZ 1 aLPZ 2, vengono installati , i dispositivi di protezio-ne da sovratensioni supplementari, per garantireun livello di disturbo residuo basso, compatibilecon il grado di immunità dell'utilizzatore.

?

?

QH

M

Scaricatore corrente da fulmine

Classe scaricatore

Scaricatore combinato

Classe scaricatore

Utilizzatore(livello di immunità 1)

Utilizzatore(livello di immunità 1)

Cavo schermato

Limitatore di sovratensioneLPSesterno

Figura 7.6.3.1 Semplice combinazione con le sigle di coordinamento


Quando viene eseguito il collegamento equipo-tenziale dalla zona LPZ 0 alla zona LPZ 2, per primacosa occorre scegliere il luogo di installazione edeterminare la corrente parziale da fulmine per isingoli fili e schermi, procedendo esattamentecome descritto nel paragrafo 6.3.

Tuttavia cambia il requisito dell' SPD da impiegarenel punto di passaggio della LPZ e il requisito delcablaggio a valle di tale passaggio. Il dispositivo diprotezione deve fungere da scaricatore combinatoe deve essere coordinato in termini energetici conil dispositivo terminale (Figura 7.6.3.1). Gli scarica-tori combinati possiedono da un lato una capacitàdi scarica molto elevata e dall'altro un livello didisturbo residuo basso per la protezione dell'appa-recchio terminale. Inoltre va osservato che la lineauscente dal dispositivo di protezione verso Il dispo-sitivo terminale deve essere schermato e lo scher-mo del conduttore deve essere collegato al sistemaequipotenziale su entrambe le estremità.

L'utilizzo di scaricatori combinati viene suggerito:

⇒ quando gli apparecchi terminali sono viciniall'entrata dei cavi nell'edificio

⇒ quando è possibile realizzare un collegamentoequipotenziale a bassa impedenza dal disposi-tivo di protezione verso Il dispositivo termina-le

⇒ quando la linea dal dispositivo di protezioneall'apparecchio terminale è completamenteschermata

⇒ quando viene richiesta una soluzione partico-larmente economica

L'utilizzo separato di uno scaricatore di correnteda fulmine e di un limitatore di sovratensione vie-ne consigliato:

⇒ quando il cavo di collegamento, tra il dispositi-vo di protezione e Il dispositivo terminale, èparticolarmente lungo

⇒ quando i dispositivi di protezione delle linee dialimentazione e dei sistemi informatici sonocollegati a terra attraverso barre equipoten-ziali diverse

⇒ quando vengono utilizzati cavi non schermati

⇒ quando possono verificarsi disturbi di elevataintensità all'interno della zona LPZ 1.

7.7 Collegamento equipotenziale traLPZ 1 e LPZ 2 e oltre

7.7.1 Sistema equipotenziale per installazio-ni metalliche

Questo sistema equipotenziale deve essere realiz-zato il più vicino possibile al punto di entrata deiconduttori e installazioni metalliche nella zona.

Devono essere collegati anche tutti i sistemi e leparti conduttive, come descritto nel capitolo 7.5.1.

Il tracciato dei conduttori deve essere il più cortopossibile (a bassa impedenza).

Un collettore equipotenziale ad anello per questezone permette la connessione a bassa impedenzadei sistemi al collegamento equipotenziale.La figura 7.7.1.1 dimostra i preparativi per il colle-gamento di una passerella al collettore ad anellonel passaggio di zona.

Le seguenti installazioni metalliche devono esserecollegate al collegamento equipotenziale:

⇒ passerelle, canali metallici

⇒ cavi e conduttori schermati

⇒ armatura dell'edificio

⇒ tubazioni idriche metalliche

⇒ tubi di protezione metallici per conduttori

⇒ altri sistemi di tubazioni metallici o parti con-duttive (ad esempio aria compressa)

Devono essere utilizzate le stesse sezioni per i con-duttori di collegamento della barra equipotenzia-le agli impianti di messa a terra e ad altre barreequipotenziali, come già descritto nel capitolo7.5.1. Per la connessione delle installazioni metalliche alcollegamento equipotenziale possono essere uti-

Figura 7.7.1.1 Collettore equipotenziale ad anello e punto fisso dimessa a terra per la connessione di corpi metallici


lizzate per questi passaggi di zona le seguentisezioni ridotte:

7.7.2 Collegamento equipotenziale perimpianti di alimentazione

LPZ 1 – 2 e oltreAnche per i passaggi da LPZ 1 a LPZ 2 e oltre si puòottenere una limitazione della sovratensione eduna attenuazione di campo con l'integrazionesistematica, se in parallelo a tutti i sistemi metalli-ci, anche i conduttori elettrici di energia e di dativengono compresi nell'equipotenzialità di ognipassaggio LPZ (Figura 7.7.2.1). Attraverso la realiz-zazione di schermature di locali e apparecchi, sipuò ottenere l'attenuazione dell'influenza elettro-magnetica. I dispositivi di protezione da sovratensione chevengono utilizzati nei passaggi da LPZ 1 a PLZ 2oppure nei passaggi LPZ di livello più elevato, han-no il compito di minimizzare ulteriormente legrandezze residue dei dispositivi di protezione dasovratensione a monte. Essi devono ridurrere le

sovratensioni indotte che agiscono sui conduttoriinstallati nella zona LPZ e le sovratensioni provoca-te nella LPZ stessa. A seconda della posizione in cuivengono installate le misure di protezione è possi-bile attribuirle ad un apparecchio (protezione diapparecchio) (Figura 7.7.2.2) oppure rappresentala base infrastrutturale per il funzionamento di unapparecchio o di un sistema (Figura 7.7.2.3). L'ese-cuzione della protezione da sovratensioni nei pas-saggi da LPZ 1 a LPZ 2 e oltre può quindi essere ese-guito in modo molto diverso.

U2, I2 U1, I1 Correnteparzialeda fulmine

H2

H1

H01

2

Fonte di disturbo primariaI0, H0

Sistema elettronico(vittima)

Schermo

Schermo

Schermo (involucro)

1

2

Fonte di disturbo primaria definita secondoil livello di protezione scelto da:

CEI EN 62305-1 (CEI 81-10/4):I0 e H0: impulso 10/350 μs e 0,25/100 μs

Sistema elettronico (vittima) definita dallatenuta contro gli effetti del fulminecondotte (U, I) e radiate (H):

CEI EN 61000-4-5, CEI 110-30:U: impulso 1,2/50 μsI: impulso 8/20 μs

CEI EN 61000-4-9, CEI 110-16:H: impulso 8/20 μs, (oscillazione attenuata

25 kHz), Tp = 10 μs

CEI EN 61000-4-10, CEI 110-17: H: (impulso 0,2/5 μs), oscillazione attenuata

1 MHz, Tp = 0,25 μs

Figura 7.7.2.1 Sistema di protezione contro i fulmini con schermatura locale e protezione dalle sovratensioni coordinata

Materiale

Cu

Al

Fe

Sezione

5 mm2

8 mm2

16 mm2

Figura 7.7.2.2 DEHNflex M



LPZ 1 – 2 e oltre

Nei passaggi LPZ all'interno di edifici devono esse-re prese ulteriori misure che diminuiscono ulterior-mente il livello di disturbo (Figura 7.7.3.1). Poichénella zona LPZ 2 o oltre generalmente sono instal-lati degli apparecchi terminali, le misure di prote-zione devono garantire un livello di disturbo resi-duo che si trovi sotto ai valori sopportabili dagliapparecchi terminali.

⇒ installazione dei dispositivi di protezione dasovratensione vicino agli apparecchi utilizzatori

⇒ integrazione delle schermature dei conduttorinel sistema equipotenziale

⇒ sistema equipotenziale a bassa impedenza del-l’SPD nel sistema informatico verso l'utilizzatoree all'SPD del sistema di alimentazione

⇒ rispetto del coordinamento energetico dell'SPDverso l'apparecchio utilizzatore

⇒ la distanza di installazione tra conduttori ditelecomunicazione e lampade a scarica di gasdeve essere di almeno 130 mm

⇒ la distribuzione elettrica e distributori di teleco-municazione dati devono essere installate inquadri diversi

⇒ i conduttori in bassa tensione e i conduttori ditelecomunicazione devono incrociarsi con unangolo di 90°

⇒ le intersezioni dei cavi devono essere eseguitesul percorso più breve

7.8 Coordinamento delle misure diprotezione sui diversi confini LPZ

7.8.1 Impianti di alimentazione

Mentre una protezione da sovratensioni nell'appa-recchio o immediatamente a monte di esso svolgeuna funzione esplicita di protezione dell'utenza, lafunzione di protezione da sovratensioni nelleinstallazioni circostanti è divisa in due. Essa rappre-senta, da un lato la protezione dell'installazione edall'altro costituisce l'elemento di protezione tra iparametri di pericolosità del sistema intero e latenuta delle apparecchiature e dei sistemi da pro-teggere. I parametri di pericolosità del sistema el'immunità ai disturbi dell'apparecchio da proteg-gere sono quindi dei fattori di dimensionamentoper la cascata dei dispositivi di protezione dainstallare. Affinché questa cascata di protezione, apartire dallo scaricatore di corrente di fulmine finoalla protezione dell'apparecchio terminale possafunzionare, deve essere garantito, che i singolidispositivi di protezione intervengono selettiva-mente, cioè ogni stadio di protezione si assumequella parte di energia di disturbo, per la quale èpredisposto. Questa sintonia tra i vari stadi di pro-tezione viene generalmente definita coordina-mento ed è descritta più dettagliatamente nellaCEI EN 62305-4 cap. 4. Per ottenere la descrittaselettività nell'azione del dispositivio di protezio-ne, devono essere sintonizzati tra loro i parametridei singoli grandini di scarica, in modo che in casodi un rischio di sovraccarico energetico per undeterminato gradino di protezione, lo scaricatoredi capacità superiore a monte possa "innescarsi" equindi assumersi la scarica dell'energia di disturbo.

Figura 7.7.3.1 Protezione per utilizzatori elettronici industriali (p.es. PLC) con BLITZDUCTOR CT e SPS-Protector

Figura 7.7.2.3 Limitatore di sovratensione multipolare DEHNguard M TT


Per la definizione del coordinamento occorre pre-stare attenzione affinché venga considerata, comemaggiore minaccia per l'intera catena di scaricato-ri, la forma dell'onda impulsiva con la durata diimpulso più lunga. Anche se i dispositivi di prote-zione da sovratensione sono per definizione provi-sti solo con forma d'onda impulsiva 8/20 µs, per ilcoordinamento tra limitatore di sovratensione escaricatore di corrente da fulmine, anche per ildispositivo di protezione da sovratensione è indi-spensabile determinare la capacità di condurre lacorrente impulsiva parziale di fulmine con formad'onda 10/350 µs. Per evitare i pericoli di un coor-dinamento errato e del risultante sovraccaricodegli stadi a bassa energia, è stata creata la linea diprodotti con coordinamento energetico Red/Line.Questi dispositivi di protezione da sovratensionicoordinati, sia tra loro sia con l'apparecchio daproteggere, offrono all'utilizzatore la massimasicurezza. Attraverso le esecuzioni come scaricato-re di corrente da fulmine, limitatore di sovraten-sioni e scaricatore combinato, rappresenta la solu-zione ideale ai requisiti dei relativi passaggi LPZ(Figure 7.8.1.1. - 7.8.1.3).

7.8.2 Impianti informatici Nella realizzazione di misure di protezione controdisturbi causati da effetti di fulminazione ravvici-nata, remota e diretta all'interno di un edificio èraccomandabile eseguire, per i dispositivi di prote-zione, un concetto a cascata. In questo modo l'en-tità di disturbo (corrente parziale da fulmine) riccadi energia viene ridotta a più gradini, dove un pri-mo stadio antistante assorbe l'energia e trattienela parte principale dell'entità di disturbo dal siste-ma successivo. I livelli susseguenti servono perridurre l'entità di disturbo a valori sopportabili dalsistema. A seconda delle condizioni di installazionepossono essere realizzati anche diversi stadi di pro-tezione in un dispositivio di protezione da sovra-tensione per mezzo di un circuito di protezionecombinato. I passaggi di zona rilevanti, nei quali vengonoinstallati i dispositivi di protezione di una cascata,sono ad esempio i passaggi tra zone (LPZ) del con-cetto di protezione contro il fulmine secondo CEIEN 62305-4.

Il collegamento in cascata dei dispositivi di prote-zione deve essere effettuato considerando i criteridi coordinamento.

Figura 7.8.1.1 Scaricatori di corrente da fulmine DEHNbloc tripolaree DEHNventil ZP

Figura 7.8.1.2 DEHNguard TT H LI - Limitatore di sovratensione multipolare

Figura 7.8.1.3 DEHNventil M TNS – scaricatore combinato modulare


Utenzafinale

1

Corrente da fulmineLivello di immunità

secondo CEI EN 61000-4-5, CEI 110-30

Impiego dello scaricatore combinato

Utenzafinale

1

SovratensioneLivello di imminità

secondo CEI EN 61000-4-5, CEI 110-30

Impiego dello scaricatore a gradini

Corrente da fulmine

M

H Q

Il coordinamento energeticodella Yellow/Line

è dipendente dallalunghezza della linea

HQ

Capacità di scarica

H Q

+Disaccoppiamento peril coordinamento con

altro limitatore ( )

Limitatore coordinabilecon altro scaricatore,

( +)

Protezione specificaper utenza finale

CEI EN 61000-4-5,CEI 110-30

Figura 7.8.2.2 Esempio per il coordinamento energetico nell'applicazione degli scaricatori secondo la classe degli scaricatori Yellow/Line e attri-buzione del simbolo della classe scaricatore Yellow/Line

SPD 1 SPD 2 ITE

IP1

UP1 UIN

2

IIN2 IP2

UP2 UIN

ITE

IIN ITE UIN Immunità contro tensio-ni impulsive

IIN Immunità controcorrenti impulsive

UP Livello di protezionetensioni impulsive

IP Corrente impulsivapassante

Figura 7.8.2.1 Coordinamento secondo il metodo dell’energia passante di 2 dispositivi di protezione e un apparecchio utilizzatore,cascata secondo CEI EN 61643-21, CEI 37-6


Per stabilire le condizioni di coordinamento esisto-no diversi metodi (IEC 60364-5-53), che presuppon-gono in parte determinate conoscenze nellacostruzione del dispositivo di protezione. Unmetodo "black box" è il cosiddetto metodo "Let-through-energy" (l'energia lasciata passare), che sibasa sul parametro di impulso standard e perciò

può essere riprodotto sia tramite calcolo che inpratica.

La cascata secondo figura 7.8.2.1 si considera coor-dinata, quando le grandezze residue Ip con un usci-ta cortocircuitata e Up con uscita a vuoto sono piùpiccole delle grandezze in entrata Iin/Uin.

Capacità di scaricadello scaricatore(in categorie secondoCEI EN 61643-21, CEI 37-6)

Efficacia di protezionedello scaricatore(limitazione sotto il livellodi immunità secondoCEI EN 61000-4-5, CEI 110-30)

Coordinamento energetico(verso un altro scaricatoreYellow/Line)

Caratteristica Simbolosingolo

Descrizione

A

B

C

D

M

L

K

K

k

Q

Impulso D1 (10/350 μs), corrente impulsiva ≥ 2,5 kA/ filo risp. ≥ 5 kA/totale• supera la capacità di scarica di B – D

Impulso C2 (8/20 μs), elevato impulso ≥ 2,5 kA/ filo risp. ≥ 5 kA/totale• supera la capacità di scarica di C – D

Impulso C1 (8/20 μs), impulso ≥ 0,25 kA/ filo risp ≥ 0,5 kA/ totale• supera la capacità di scarica di D

Sollecitazione < C

Livello di immunità richiesto per l'utenza finale: 1 o superiore



Livello di immunità richiesto per l'utenza finale: 4

Scaricatore contiene un’impedenza di disaccoppiamento ed è adatto alcoordinamento con uno scaricatore con marcatura Q

Scaricatore adatto al coordinamento con uno scaricatore con impedenza didisaccoppiamento integrata k

Provenienza linea Sistema discaricatori

verso LPZ 1 verso LPZ 2 verso LPZ 3

Esempio per l'assegnazione delle classi per scaricatori aipassaggi delle zone LPZ

da LPZ 0A

da LPZ 0B

da LPZ 1

da LPZ 2


A cascata

Come da LPZ 0A

Limitatore di sovratensione

A cascata



Come da LPZ 1


M

H

G

vedi sopra

T o Q

F

−

−

−

−

−

−

Q

O

J

M

T o Q

vedi sopra

−

−

−

T

W

[

Tabella 7.8.2.1 Simboli della classe scaricatore

Tabella 7.8.2.2 Attribuzione della classe scaricatore ai passaggi di zona LPZ


Questi metodi sono tuttavia difficilmente applica-bili per gli utenti, dal momento che sono moltoimpegnativi. Per risparmiare tempo e fatica, la nor-ma permette di utilizzare le indicazioni delcostruttore relative al coordinamento.

Gli scaricatori di corrente da fulmine nelle zoneLPZ 0/1 o oltre vengono solitamente certificati peruna capacità di scarica con forma di onda 10/350µs. I limitatori di sovratensione invece solo con unaforma di onda 8/20 µs. Questo dipende dal fattoche i limitatori di sovratensioni sono stati sviluppa-ti principalmente per i disturbi di accoppiamentoinduttivo e capacitivo. Se però in una linea che siestende oltre l’edificio viene inserito un sistema acascata formato da scaricatore di corrente da ful-mine e limitatore di sovratensione, in base allecondizioni di coordinamento si devono fare leseguenti deduzioni:

⇒ il primo a innescare è l'elemento più sensibile -il limitatore di sovratensione

⇒ il limitatore di sovratensione deve quindipoter portare anch’esso una parte - anche seridotta - della corrente da fulmine con la for-ma d’onda 10/350 µs.

⇒ prima che il limitatore di sovratensione vengasovraccaricato, lo scaricatore di corrente dafulmine deve innescarsi e assumersi l'energiadi scarica.

I dispositivi di protezione della famigliaYellow/Line sono coordinati tra loro in modo sicu-ro e sequenziale ed anche verso gli apparecchi ter-minali. Per questo recano una marcatura indicantele loro caratteristiche di coordinamento (Figura7.8.2.2, Tabelle 7.8.2.1 e 7.8.2.2).

7.9 Verifica e manutenzione dellaprotezione LEMP

Per quanto riguarda l'ispezione e la manutenzionedella protezione LEMP valgono le stesse regole econdizioni descritte per l'ispezione e la manuten-zione di sistemi di protezione antifulmini, nel capi-tolo 3.4.Particolare significato viene attribuito all'ispezio-ne durante la costruzione della protezione LEMP,dal momento che numerosi componenti della pro-tezione LEMP, dopo il completamento della costru-zione, non sono più accessibili. Le misure necessa-rie (ad esempio collegamento e allacciamento del-l'armatura) devono essere documentate con foto-grafie e inserite nel rapporto di ispezione.

Le ispezioni devono essere eseguite:

⇒ durante l'installazione della protezione LEMP

⇒ dopo l'installazione della protezione LEMP

⇒ ad intervalli periodici

⇒ dopo ogni modifica dei componenti, rilevantiper la protezione LEMP

⇒ se necessario, dopo una fulminazione direttadella struttura.

A conclusione dell'ispezione, tutti i difetti riscon-trati dovranno essere eliminati immediatamente.Se necessario deve essere aggiornata la documen-tazione tecnica.Un'ispezione ampia della protezione LEMPdovrebbe essere eseguita almeno da ogni 2 a 4anni oppure contestualmente al controllo dell'im-pianto elettrico, secondo quanto prescritto dallenorme relative alla sicurezza nei luoghi di lavoro.

7 Protezione di sistemi elettrici ed ... - Nuova Elva · impianti da proteggere in un edificio, è...

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