Guida alla realizzazione di un quadro elettrico secondo le ... · CEI EN 60439-2 in vigore CEI EN...

© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 1

Daniel Butta ABB SACE 19/07/2010

Guida alla realizzazione di un quadro elettrico secondo le Norme CEI EN 61439 Parte 1 e Parte 2

Name, department/event, date


Struttura della nuova serie CEI EN 61439 e principali novità

Caratteristiche elettriche nominali, gradi IP e IK

Verifica dei requisiti di prestazione:

limiti di sovratemperatura

tenuta al cortocircuito

proprietà dielettriche

Indicazioni per l’installazione degli interruttori ABB in un quadro

Verifiche individuali e certificazione del quadro elettrico

Agenda


1) La norma CEI EN 61439-1

Contiene le regole generali per tutti i quadri di bassa tensione

Si applica ai quadri soggetti a prove di tipo (AS) e parzialmente soggetti a prove di tipo (ANS)

E’ la norma relativa ai Quadri di potenza

Prima parte

Domande iniziali


2) Il costruttore originale

Mette la targa col suo nome e la matricola sul quadro

Esegue le verifiche individuali su ogni quadro realizzato

Esegue le verifiche di progetto associate al quadro in accordo alla Norma applicabile

Prima parte

Domande iniziali


3) La corrente nominale ammissibile di breve durata Icw

Serve per specificare la tenuta al cortocircuito del quadro

Può essere moltiplicata per il fattore nominale di contemporaneità RDF

Viene definita, per uno stesso circuito del quadro, insieme alla corrente di cortocircuito condizionata Icc

Prima parte

Domande iniziali


CEI EN 61439-1 “Apparecchiature assiemate di protezione e di manovra per bassa tensione (quadri BT) Parte 1: Regole generali

CEI EN 61439-2 “Apparecchiature assiemate di protezione e di manovra per bassa tensione (quadri BT) Parte 2: Quadri di potenza

CEI EN 61439-1 e CEI EN 61439-2


CEI EN 61439

Apparecchiature assiemate di protezione e manovra (quadri BT)

Titolo

CEI EN 61439-1 Regole generali

CEI EN 61439-2 Quadri di potenza

CEI EN 61439-3 Quadri di distribuzione

CEI EN 61439-4 Quadri per cantiere

CEI EN 61439-5 Cassette di distribuzione per reti pubbliche

CEI EN 61439-6 Condotti sbarre

Parte 1 (Regole generali): è la norma base con le prescrizioni e le regole comuni a tutti i quadri BT; si usa congiuntamente alla Norma specifica.

Parte X (Norma specifica): è la norma di riferimento per la specifica tipologia di quadro; è quella che serve per la marcatura del quadro

La struttura della nuova CEI EN 61439


CEI EN 61439 CEI EN 60439

CEI EN 61439-1

in vigore

CEI EN 60439-1

in vigore fino al 31 ottobre 2014 CEI EN 61439-2

in vigore CEI EN 61439-6

in preparazione

CEI EN 60439-2


in preparazione

CEI EN 60439-3


in preparazione

CEI EN 60439-4


in preparazione

CEI EN 60439-5

in vigore

sostituiscono

La CEI EN 60439-1 era una Norma generale e di prodotto perché parlava di quadri AS e ANS e riguardava i quadri di potenza

La CEI EN 60439-1 è stata sostituita da: 61439-1 e 61439-2

Relazione tra CEI EN 60439 e CEI EN 61439


E’ la Norma base alla quale fanno riferimento le Norme specifiche

Si applica alle “Apparecchiature assiemate di protezione e manovra per bassa tensione” (quadri elettrici)

La tensione nominale è ≤ 1000 V c.a. e ≤ 1500 V c.c.

Contiene le regole generali, le definizioni, le proprietà, le prescrizioni di costruzione e prestazione e le verifiche comuni a tutti i quadri BT

Deve essere di riferimento alle successive norme (di prodotto) della serie

Non si può utilizzare da sola per specificare un quadro o per determinarne la conformità.

Per ogni tipo di quadro sono necessarie due norme: la Norma generale CEI EN 61439-1 e la Norma specifica del quadro 61439-X.

La marcatura si esegue usando la Norma specifica del quadro realizzato

CEI EN 61439 Parte 1: Regole generali


CEI EN 61439 Parte 2: Quadri di potenza

Quadro di bassa tensione utilizzato per distribuire e controllare l’energia per tutti i tipi di carichi previsti per applicazioni industriali, commerciali e applicazioni similari in cui non sono previste operazioni da parte di persone comuni.

E’ lo stesso quadro trattato dalla Norma CEI EN 60439-1

Si applicano tutte le prescrizioni della Parte 1: “Regole generali”

Contiene i requisiti relativi a: parti estraibili (distanze di sezionamento), forme di segregazione e fattore di contemporaneità


Novità (Scompare la distinzione tra AS e ANS)

Scompare la distinzione tra quadri:

AS (quadri totalmente sottoposti a prove di tipo)

ANS (quadri parzialmente sottoposti a prove di tipo)

In favore del concetto di verifiche di progetto di un quadro o di un sistema di quadri.

Le prove di tipo non sono più l’unico modo per dimostrare la conformità del quadro alla Norma.


Le verifiche di progetto si eseguono su un quadro prototipo o su parti di quadro per dimostrare che il progetto soddisfa la Norma applicabile.

La verifica di progetto può essere fatta con uno o più metodi equivalenti ed alternativi che consistono in prove (ex prove di tipo), calcoli o l’applicazione delle regole di progetto.

Verifiche di progetto Verifica con calcoli

Verifica con prova (di tipo)

Verifica con le regole di progetto

Novità (Verifiche di progetto)


Prove di verifica: prove di laboratorio fatte su un quadro prototipo o su parti di quadro per verificare che il progetto soddisfa le prescrizioni della Norma applicabile; le prove di verifica sono equivalenti alle “prove di tipo”.

Verifica con calcoli: applicazione dei metodi di calcolo, definiti nelle specifiche norme (es: CEI 17-43 per la sovratemperatura, CEI 17-52 per la tenuta al cortocircuito), per la verifica del quadro.

Regola di progetto: specifica regola per il progetto di un quadro che può essere applicata in alternativa alla prova

Novità (Verifiche di progetto)


d min_misurata = 14 × 1,5 = 21 mm

Tab.1

Esempio: Regole di progetto Tensione di tenuta ad impulso Verifica con le regole di progetto (in alternativa alla prova) prevede di

accertare, con misure fisiche o misure dei disegni di progetto, che le distanze d’isolamento in aria siano almeno 1,5 volte i valori specificati nella Tabella 1 della CEI EN 61439-1


Novità (Tabella D.1 della CEI EN 61439-1) Modalità disponibili per verificare la conformità del quadro alla Norma


Caratteristica da verificare Verifica con prove Verifica con calcoli Verifica con regole di progetto

Tenuta al cortocircuito SI SI SI

(Lista di controllo della Tab. 13 insieme ad un sistema di

riferimento provato) Limiti di sovratemperatura SI SI

(Metodo della CEI 17-43 oppure il metodo delle potenze)

SI

Volume maggiore

Tensione di tenuta a frequenza di esercizio Ui

SI NO NO

Tensione di tenuta ad impulso Uimp SI NO SI

Distanze minime in aria > 1,5 volte

di quelle in Tab.1

Novità (Tabella D.1 della CEI EN 61439-1)


Novità (Costruttore originale e Costruttore del quadro)

Costruttore originale: organizzazione che ha fatto il progetto originale e le verifiche associate al quadro (o al sistema di quadri) in accordo alla Norma applicabile.

Il costruttore originale progetta, realizza e verifica un sistema di quadri, definito da una serie completa di componenti meccanici ed elettrici (involucri, sbarre, unità funzionali) che possono essere assemblati, seguendo le istruzioni del costruttore originale, per ottenere quadri differenti.

Il costruttore originale dovrà:

Progettare la linea di quadri;

Eseguire le verifiche di progetto sui prototipi;

Fornire, tramite cataloghi o guide di montaggio, le istruzioni per la scelta dei componenti e il montaggio del quadro.


Novità (Costruttore originale e Costruttore del quadro)

Costruttore del quadro: organizzazione che si assume la responsabilità del quadro finito (mette la targa sul quadro).

Il costruttore del quadro dovrà:

Scegliere e montare i componenti seguendo le istruzioni del costruttore originale;

Eseguire le verifiche individuali (collaudo) su ogni quadro realizzato.

Il costruttore del quadro:

Mette il nome sulla targhetta e si assume la responsabilità sulla conformità del quadro alla Norma.

Può essere lo stesso oppure può essere diverso dal Costruttore originale


Caratteristiche elettriche nominali

Tensioni nominale del quadro (Un): è la tensione d’impiego del circuito principale del quadro.

Tensione nominale d’impiego di un circuito del quadro (Ue): è il valore di tensione che, unitamente alla corrente nominale, determina l’utilizzo del circuito cui si riferisce. Se differente dalla tensione nominale (Un) del quadro, il costruttore deve dichiarare l’appropriata tensione nominale di impiego di quel circuito. Solitamente in un quadro vengono dichiarate una o più tensioni d’impiego (Ue) riferite ai circuiti ausiliari.

Tensione nominale di isolamento (Ui): è il valore di tensione, di un circuito del quadro, al quale fanno riferimento la tensione di prova d’isolamento (prova di tenuta a frequenza di esercizio, per 5s) e le distanze d’isolamento superficiali.

Un ≤ Ui Ue ≤ Ui



Tensione nominale di tenuta ad impulso (Uimp): è il valore di picco di un impulso di tensione che un circuito può sopportare in condizioni specificate; a questo valore si riferiscono le distanze d’isolamento in aria.

Uimp ≥ sovratensioni transitorie che si verificano nel sistema elettrico.



Corrente nominale (InA): è la più piccola tra:

la somma delle correnti nominali dei circuiti di entrata che funzionano in parallelo;

la corrente complessiva che le sbarre principali sono in grado di distribuire nella specifica configurazione del quadro.

Corrente nominale di un circuito del quadro (InC): è la corrente che un circuito deve essere in grado di portare senza che la sovratemperatura, nelle diverse parti del circuito, superi i limiti stabiliti dalla norma, nelle condizioni di prova definite dalla norma.

Fattore nominale di contemporaneità RDF: è il valore, espresso per unità, della corrente nominale, assegnato dal costruttore del quadro, con il quale possono essere caricati contemporaneamente e continuativamente i circuiti d’uscita di un quadro tenendo in considerazione le mutue influenze termiche.



Le Norme specifiche indicano i valori convenzionali di RDF in funzione del numero di circuiti di uscita.

L’RDF va indicato tra le caratteristiche nominali del quadro, se non indicato si considera pari a 1.



Es: RDF = 0,8

Significa che i cinque circuiti di uscita possono essere caricati contemporaneamente e continuativamente, al massimo, con una corrente pari a I = 0,8 × InC

Per ogni circuito di uscita deve essere:

I ≥ Ib

InC= corrente nominale del circuiti d’uscita

Ib = corrente di impiego del circuito

Entrata Uscita Uscita Uscita Uscita Uscita


La corrente nominale ammissibile di breve durata Icw è il valore efficace della corrente di cortocircuito, dichiarato dal costruttore del quadro, che il quadro stesso può sopportare senza danneggiarsi nelle condizioni di prova prefissate, definite in funzione della corrente e del tempo. Ad un quadro possono essere assegnati valori diversi di Icw per durate diverse (es: 1 s, 0,2 s; 0,5 s o 3 s).

I2× t = Icw2 × t (genericamente t = 1s).



La corrente nominale ammissibile di picco Ipk è il valore di picco della corrente di cortocircuito, dichiarato dal costruttore del quadro, che il quadro stesso può sopportare nelle condizioni di prova prefissate. Serve per definire gli sforzi elettrodinamici.

Ipk = Icw × n


Tabella 7



La corrente nominale di cortocircuito condizionata Icc: è il valore della corrente presunta di cortocircuito, fissata dal costruttore, che il circuito, protetto da un dispositivo di protezione (limitatore di corrente) specificato dal costruttore del quadro, può sopportare in modo soddisfacente per il tempo di funzionamento del dispositivo, in condizioni di prova specificate.

Frequenza nominale (fn): È il valore della frequenza al quale fanno riferimento le condizioni di funzionamento del quadro. E’ ammessa una variazione del ± 2%


Il grado di protezione IP indica il livello di protezione dell’involucro contro l’accesso a parti pericolose, contro l’ingresso di corpi solidi e di acqua.

Con il codice IP si identifica il grado di protezione in conformità alla Norma CEI EN 60529.

La prima cifra indica il grado di protezione dell’involucro contro l’ingresso di corpi solidi e contro il contatto delle persone con parti interne pericolose.

La seconda cifra indica il grado di protezione dell’involucro contro l’ingresso dannoso dell’acqua.

La lettera addizionale indica il grado di protezione per le persone contro l’accesso a parti pericolose.

Grado di protezione IP di un quadro



Il grado di protezione IP, se non diversamente specificato dal costruttore, vale per l’intero quadro, montato ed installato come nell’uso ordinario (ad esempio a porta chiusa).



Per i quadri chiusi, il grado IP deve essere almeno uguale a 2X dopo l’installazione, in accordo con le istruzioni fornite dal costruttore del quadro.

Il grado di protezione per il fronte e per il retro del quadro deve essere almeno uguale a IP XXB

IP 2X IP XXB

Parte attiva Schermo in plexiglass

10 mm 15 mm



Le superfici orizzontali accessibili fino ad una altezza di 1,6 m, rispetto alla base del quadro, dovranno avere grado di protezione almeno uguale a IPXXD.

Per i quadri previsti per l’uso all’esterno e senza protezione supplementare (es: tettoia), la seconda cifra caratteristica del codice IP deve essere almeno uguale a 3.


Grado di protezione IK degli involucri

Il grado IK indica il livello di protezione fornito dall’involucro contro gli impatti meccanici dannosi.

Il grado di protezione dell’involucro viene indicato con il codice IK.

Ciascun gruppo numerico caratteristico del codice IK rappresenta il valore dell’energia d’impatto, in joule, che l’involucro può sopportare.

In genere il grado IK si applica all’involucro completo


Verifica dei limiti di sovratemperatura

Verifica delle prestazioni in cortocircuito

Verifica delle proprietà dielettriche

Verifica dei requisiti di prestazione



Metodi di verifica

Prova: Prova in laboratorio con corrente

Regole di derivazione: Derivazione (da un progetto provato) di varianti simili

Calcoli: Metodo di calcolo secondo la CEI 17-43 (IEC 60890) oppure con il metodo delle potenze



Verifica con prova (con corrente nei circuiti)

Il quadro (prototipo) è sottoposto alla prova di riscaldamento con temperatura media dell’aria ambiente ≤ 35°C.

Si fa passare in ogni circuito del quadro la rispettiva corrente nominale

Raggiunto il regime termico (∆T < 1K/h) , si rilevano le sovratemperature raggiunte e mantenute a regime.

Le sovratemperature misurate, per i diversi componenti, non devono superare i limiti ammessi indicati nella Tabella 6 della CEI EN 61439-1.



Terminali per conduttori esterni isolati (terminali del quadro): 70K

Verifica con prova (con corrente nei circuiti) Tab.6: Limiti di sovratemperatura



Verifica con prova (con corrente nei circuiti) Per i componenti installati in quadro si considerano i limiti di

sovratemperatura in accordo con le prescrizioni delle rispettive norme di prodotto, tenendo in considerazione la temperatura interna al quadro.

∆T = T interna – T amb (ext)

T amb (ext) = 35 °C

Per gli interruttori ABB installati in quadro valgono i seguenti limiti di sovratemperatura:

85K ai terminali se non sono collegati direttamente a conduttori isolati

70K ai terminali se sono collegati a conduttori esterni isolati



Verifica con regole di derivazione Metodo per la verifica di varianti non provate, derivate da configurazioni simili verificate con

prove.

Procedura usata per la verifica dei quadri mediante derivazione da configurazioni simili provate (rispondenti a precise regole comparative rispetto ai quadri testati).

I quadri verificati in questo modo devono essere conformi a quanto segue: hanno le unità funzionali confrontabili (es: stesso schema elettrico di base, apparecchi della stessa taglia e serie, con la stessa disposizione fisica e fissaggio, stessa struttura di montaggio, identico tipo e disposizione dei conduttori) con quelle usate nella prova;

hanno lo stesso tipo di costruzione come quello usato per la prova;

hanno le stesse o maggiori dimensioni esterne di quelle usate per la prova;

hanno le stesse o migliorative condizioni di raffreddamento (stesse o maggiori aperture di ventilazione);

hanno la stessa o inferiore forma di segregazione interna di quella usata per la prova;

hanno la stessa o minore potenza dissipata nello stesso scomparto;

hanno lo stesso o ridotto numero di circuiti di uscita per ogni scomparto.



Verifica con calcoli Calcolo con il metodo delle potenze Si può applicare a quadri a scomparto singolo con In ≤ 630 A

Condizioni di applicabilità del metodo:

le potenze dissipate dai componenti sono fornite dal loro costruttore;

le potenze dissipate sono distribuite uniformemente;

la corrente nominale dei circuiti del quadro non è > dell’80% della specifica corrente convenzionale termica in aria libera degli apparecchi di manovra;

le parti strutturali e gli apparecchi sono disposti in modo da non ostacolare, se non in maniera modesta, la circolazione dell’aria;

i conduttori che portano correnti superiori a 200 A e le parti strutturali sono disposti in modo da minimizzare le perdite per correnti parassite.



Metodo delle potenze La Pinv. dall’involucro e la ∆T sono fornite dal costruttore;

oppure

Si simula il riscaldamento del quadro vuoto con resistori calibrati e si ricava la P dissipabile dall’involucro; al regime termico, si misura la ∆T dell’aria nella parte superiore dell’involucro (le temperature non devono superare i valori di Tab.6).

Si verifica che la potenza dissipata all’interno del quadro dagli apparecchi e dai conduttori è inferiore di quella dissipabile dall’involucro.

Risultati da ottenere Per gli apparecchi di manovra o per i componenti elettrici nei circuiti principali, si

deve verificare che:

Il carico continuativo non supera il carico ammissibile alla temperatura dell’aria all’interno del quadro e ≤ 80%In



Temperatura interna al quadro = 65°C

Tmax T4N250 fisso con terminali anteriori

80%InCB = 0.8 × 250 = 200 A

InCB a 65°C = 235 A

Ib ≤ 80%In e Ib ≤ In (65°C)

Declassamento della corrente nominale



Verifica con calcoli Calcolo con il metodo della CEI 17-43 Si può applicare a quadri con In ≤ 1600 A

Condizioni di applicabilità del metodo:

le potenze dissipate dai componenti sono fornite dal loro costruttore;

la ripartizione della potenza dissipata all’interno dell’involucro è uniforme;

la corrente nominale di ciascun circuito del quadro non è > dell’80% della corrente nominale in aria libera degli apparecchi di manovra installati nel circuito;

le parti strutturali e gli apparecchi sono disposti in modo da non ostacolare, se non in maniera modesta, la circolazione dell’aria;

la sezione delle aperture d’uscita dell’aria è almeno 1,1 volte la sezione delle aperture di entrata;

non ci sono più di tre diaframmi orizzontali per ogni scomparto;

i conduttori che portano correnti superiori a 200 A e le parti strutturali sono disposti in modo da minimizzare le perdite per correnti parassite.



Calcolo con il metodo della CEI 17-43

Risultati da ottenere Per gli apparecchi di manovra o per i componenti elettrici nei circuiti

principali, si deve verificare che:

il carico continuativo non supera il carico ammissibile alla temperatura dell’aria calcolata e ≤ 80%In.

Ib ≤ InCB (alla temperatura calcolata) e

Ib ≤ 0.8×InCB (in aria libera)



Declassamento della corrente nominale

Temperatura interna al quadro = 60°C

Tmax T6H800 fisso con terminali anteriori

80%InCB = 0.8 × 800 = 640 A

InCB a 60°C = 760 A

Ib ≤ 80%In e Ib ≤ In (60°C)


Scopo:

Verificare che il quadro è in grado di sopportare gli sforzi elettrodinamici e le sollecitazioni termiche dovute al manifestarsi di un cortocircuito.

L’utilizzatore deve specificare, al momento dell’ordine, le condizioni di cortocircuito nel punto di installazione.




Verifica della tenuta al cortocircuito

Non è necessaria la verifica al cortocircuito, dei circuiti principali, nei seguenti casi:

per un quadro che ha corrente nominale di breve durata o corrente nominale di cortocircuito condizionata non superiori a 10 kA;

per i quadri protetti da dispositivi limitatori di corrente aventi una corrente di picco limitata non superiore a 17 kA, in corrispondenza della corrente presunta di cortocircuito massima ammissibile, ai terminali del circuito di entrata del quadro.



Verifica della tenuta al cortocircuito



Corrente di cortocircuito e idoneità del quadro all’impianto La verifica della tenuta alla corrente di cortocircuito si basa principalmente

su due parametri del quadro che sono:

la corrente nominale ammissibile di breve durata Icw;

la corrente nominale di cortocircuito condizionata Icc.

In base ad uno di questi due valori e alla corrente presunta di cortocircuito dell’impianto, è possibile stabilire se il quadro è idoneo o meno ad essere installato in un determinato punto dell’impianto.

Si deve essere verificare che i poteri d’interruzione degli apparecchi (eventualmente tramite back-up) all’interno del quadro siano compatibili con i valori di cortocircuito dell’impianto.



Correnti di cortocircuito del quadro La corrente nominale ammissibile di breve durata Icw

La Icw serve per specificare la tenuta al cortocircuito del quadro quando non è presente un interruttore automatico (limitatore) all’ingresso o a monte del quadro.

I2× t = Icw2 × t (generalmente t = 1s).



Ipk = Icw × n

Correnti di cortocircuito del quadro La corrente nominale ammissibile di picco Ipk

Serve per definire gli sforzi elettrodinamici



Correnti di cortocircuito del quadro La corrente nominale di cortocircuito condizionata Icc

Il valore della Icc viene specificato quando:

è presente un interruttore automatico (limitatore) all’ingresso del quadro;

è presente, a monte del quadro, un dispositivo di protezione (limitatore) esterno che protegge il quadro; il costruttore deve indicare le caratteristiche del dispositivo (corrente nominale, potere di interruzione, corrente limitata ed energia specifica lasciata passare).



Icc Icc/Icw Icw

Corrente che specifica la tenuta al cortocircuito



Idoneità del quadro all’impianto Si stabilisce se il quadro è idoneo ad essere installato nell’impianto

basandosi principalmente sui valori di:

Corrente nominale ammissibile di breve durata Icw e corrente nominale ammissibile di picco Ipk (parametro del quadro)

oppure

Corrente nominale di cortocircuito condizionata Icc (parametro del quadro).

Corrente di cortocircuito presunta nel punto di installazione Icp (parametro dell’impianto); viene specificata dall’utilizzatore quando ordina il quadro.

Si deve verificare che i poteri d’interruzione degli apparecchi (eventualmente tramite back-up) all’interno del quadro siano compatibili con i valori di cortocircuito dell’impianto.



Idoneità del quadro all’impianto



Esempio Dati impianto esistente: Dati del quadro:

Vn = 400 V Icw = 35 kA

fn = 50 Hz

Icp = 35 kA

Dati impianto dopo l’aumento di potenza:

Vn = 400 V

fn = 50 Hz

Icp = 60 kA

Essendo la Icw del quadro minore della corrente di cortocircuito dell’impianto, per verificare che il quadro

esistente sia ancora compatibile, si deve:

- determinare i valori di I2t e di Ip lasciati passare dall’interruttore posto a monte del quadro e verificare che siano inferiori a quelli che il quadro può sopportare;

- verificare che i dispositivi di protezione posti all’interno del quadro abbiano l’adeguato potere di interruzione, singolarmente o per Back-up.

Il quadro ha Icw = 35 kA da cui:

I2t quadro = (35)2x1 =1225 MA2s;

Ipk quadro = 35 x 2,1 = 73.5 kA


Verifica delle prestazioni in cortocircuito A monte del quadro, viene installato un nuovo interruttore scatolato Tmax T6H630 (Icu=70 kA a 415V)

Dalle curve di limitazione del picco e dell’energia specifica passante risulta:

- Ip interruttore = 56 kA;

- I2t interruttore = 13.1 MA2s.

Curva di limitazione del picco Curva dell’energia specifica passante

Icp= 60kA

Ip= 56 kA

Icp= 60kA

13.1 MA2s


Verifica delle prestazioni in cortocircuito Riassumendo: Per il quadro

- I2t quadro = (35)2x1 =1225 MA2s;

- Ipk quadro = 35 x 2,1 = 73.5 kA.

Per l’interruttore a monte:

- I2t interruttore = 13.1 MA2s;

- Ip interruttore = 56 kA.

Essendo:

I2t quadro > I2t interruttore

Ipk quadro > Ip interruttore

Il quadro (struttura e sistema sbarre) è idoneo ad essere installato nell’impianto

Interruttori installati nel quadro:

Assumendo che gli interruttori installati all’interno del quadro siano interruttori tipo Tamx T1, T2 e T3 versione N con Icu=36 kA a 415 V; il potere di interruzione è inferiore alla corrente di cortocircuito presunta di 60kA.

Dalle tabelle di Back-up risulta che questi interruttori sono idonei ad essere installati nell’impianto, poiché il loro potere di interruzione è aumentato a 65 kA grazie all’interruttore T6H posto a monte.


Verifica delle prestazioni in cortocircuito Dalle Tabelle di coordinamento

Back-up



Sistema di distribuzione e tenuta al cortocircuito Il dimensionamento del sistema di distribuzione del quadro è realizzato

considerando la corrente nominale che lo attraversa e la corrente di cortocircuito presunta dell’impianto.

Le tabelle fornite dal costruttore permettono la scelta della sezione della barra, in funzione della corrente nominale e forniscono le distanze alle quali devono essere posti i supporti reggibarre per garantire la tenuta al cortocircuito.

Per scegliere il sistema di distribuzione compatibile con i dati di cortocircuito dell’impianto si deve seguire la seguente procedura:



Sistema di distribuzione e tenuta al cortocircuito E’ noto il dispositivo di protezione a monte del sistema di distribuzione Dal valore della Icw del sistema di distribuzione si ricava:

Ipk sist = Icw × n

I2t sist = Icw2 × t (dove t è pari ad 1 secondo)

In corrispondenza del valore della corrente di cortocircuito presunta dell’impianto si determina:

il valore della corrente di picco limitata dall’interruttore: Ip int;

l’energia specifica lasciata passare dall’interruttore: I2t int.

Se:

Ip int < Ipk sist e I2t int < I2t sist

allora il sistema di distribuzione è idoneo.



Sistema di distribuzione e tenuta al cortocircuito E’ noto il dispositivo di protezione a monte del sistema di distribuzione



Sistema di distribuzione e tenuta al cortocircuito Non è noto il dispositivo di protezione a monte del sistema di

distribuzione

Icp (presunta) < Icw (sistema)



La verifica può essere effettuata con uno dei seguenti metodi:

Prova: Prova in laboratorio

Regole di progetto: Prototipo già provato e le regole di progetto della Tabella 13

Confronto con un prototipo di riferimento: Confronto con il prototipo di riferimento e calcoli secondo la CEI 17-52



Verifica con regole di progetto Si confronta il quadro da verificare con un prototipo già testato in

laboratorio utilizzando la lista di controllo della Tabella 13.



Verifica con regole di progetto

Non è richiesta la prova di laboratorio se, confrontando il quadro da verificare con un progetto di riferimento (già testato) servendosi Tabella 13, si risponde “SI” alle prescrizioni riguardanti il confronto.

La risposta NO al quesito comporta la verifica, della caratteristica alla quale il quesito si riferisce, con una prova oppure con calcoli (CEI 17-52) e confronto con un prototipo provato (soddisfare i punti 6,8,9 e 10 di Tab.13).


Domande ?


1) La verifica della tensione di tenuta a frequenza di esercizio

Si può fare con calcoli

Si può fare con le regole di progetto

Si può fare esclusivamente con una prova

Seconda Parte

Domande iniziali


2) La tensione nominale di tenuta ad impulso Uimp

Serve per definire le distanze di isolamento superficiali

E’ minore della tensione nominale Un del quadro

Deve essere > delle sovratensioni transitorie che si verificano nel sistema elettrico

Seconda Parte

Domande iniziali


3) Il costruttore del quadro

E’, insieme al costruttore originale, responsabile del quadro finito

Esegue le verifiche individuali su ogni quadro realizzato

Fornisce tutte la indicazioni per la scelta dei componenti e il montaggio del quadro

Seconda Parte

Domande iniziali



Tensione di tenuta a frequenza di esercizio Tensione nominale di isolamento (Ui)

L’idoneità dei circuiti del quadro a sopportare le sovratensioni temporanee (es: guasto fase-terra sul lato MT) e l’integrità dell’isolamento solido si verificano con la tensione di tenuta a frequenza di esercizio.

Con questa prova si definisce la tensione nominale di isolamento Ui, attraverso la quale si definiscono le distanze di isolamento superficiali.

La verifica della tensione di tenuta a frequenza di esercizio è possibile solo attraverso la prova con tensione applicata.



Tensione di tenuta a frequenza di esercizio Si applica la tensione a frequenza di esercizio (compresa tra 45Hz e

65Hz), con i valori indicati in Tabella 8 e 9, e si mantiene per 5s.

Tab 8: Circuiti principali Tab 9: Circuiti ausiliari


Tensione di tenuta a frequenza di esercizio Prova con tensione applicata La tensione si applica:

- tra i poli del circuito principale collegati insieme (compresi i circuiti di comando e ausiliari collegati al circuito principale) e l’involucro messo a terra (con tutti gli apparecchi di manovra in posizione di chiuso); - tra ciascun polo del circuito principale e tutti gli altri poli collegati tra loro e con l’involucro messo a terra (con tutti gli apparecchi di manovra in posizione di chiuso). - tra ciascun circuito ausiliario non collegato al circuito principale e:

- il circuito principale;

- gli altri circuiti;

- l’involucro messo a terra.

La prova è superata se non si verifica nessuna scarica superficiale.




Distanze d’isolamento superficiali

Distanze di isolamento superficiali E’ la minima distanza tra due parti conduttrici misurata lungo la superficie

del materiale isolante.



Distanze di isolamento superficiali (in funzione di:) Gruppo del materiale

Grado di inquinamento

I quadri per applicazioni industriali sono utilizzati in genere in ambienti con grado di inquinamento 3; presenza di inquinamento conduttore o di inquinamento secco non conduttore che diventa tale in seguito alla condensazione di umidità.



Tab.2: Distanze di isolamento superficiali


Verifica delle proprietà dielettriche Tensione di tenuta ad impulso Tensione nominale di tenuta ad impulso (Uimp):

La capacità dei circuiti del quadro di sopportare le sovratensioni transitorie (dovute a fulminazioni o a manovre sugli apparecchi di interruzione MT) è verificata con la tensione di tenuta ad impulso.

Con questa prova si determina la tensione nominale di tenuta ad impulso Uimp del quadro, attraverso la quale si definiscono le distanze di isolamento in aria.

Per il coordinamento dell’isolamento si deve identificare la Uimp del quadro in base alle sovratensioni che potrebbero verificarsi nel punto dell’impianto dove si prevede d’installare il quadro.

Per il quadro deve valere:

Uimp ≥ sovratensioni transitorie dell’impianto


Verifica delle proprietà dielettriche Tensione di tenuta ad impulso Categorie di sovratensione Per convenzione si divide l’impianto in quattro zone che

corrispondono a quattro categorie di sovratensione (valori decrescenti di sovratensioni attese):

Categoria IV: zona di inizio dell’impianto

Categoria III: livello dei circuiti di distribuzione

Categoria II: livello di apparecchi utilizzatori

Categoria I: livelli protetti in modo speciale

(es: dispositivi elettronici) Le categorie si definiscono in base alla distanza dalla

sorgente di alimentazione

All’inizio dell’impianto è richiesta una maggior tenuta alla

sovratensione per il maggior disservizio che si avrebbe

a seguito di un eventuale cedimento dell’isolamento


Verifica delle proprietà dielettriche Tensione di tenuta ad impulso Stabilita la categoria di sovratensione in base al punto di installazione del quadro nell’impianto

e la tensione nominale del sistema di alimentazione, si può definire, in accordo alla Tabella G.1, il valore nominale della tensione di tenuta ad impulso da assegnare al quadro.


Verifica delle proprietà dielettriche Tensione di tenuta ad impulso Il valore della tensione di prova è definito dalla Tabella 10 in funzione della

Uimp dichiarata


Verifica delle proprietà dielettriche Tensione di tenuta ad impulso Prova con tensione applicata Si applica al quadro l’impulso di tensione 5 volte per ciascuna polarità ad intervalli di

almeno 1 s come segue:

- tra i poli del circuito principale collegati insieme (compresi i circuiti di comando e ausiliari collegati al circuito principale) e l’involucro messo a terra (con tutti gli apparecchi di manovra in posizione di chiuso);

- tra ciascun polo del circuito principale e gli altri poli collegati tra loro e l’involucro messi a terra (con tutti gli apparecchi di manovra in posizione di chiuso).

I circuiti ausiliari non collegati ai circuiti principali devono essere messi a terra

La prova si considera superata se non si rileva alcun tipo di scarica.

Si deve verificare che tutti gli apparecchi incorporati sono idonei per la Uimp specificata


Verifica delle proprietà dielettriche Distanze di isolamento in aria Le minime distanze di isolamento in aria sono date in funzione di:

Tensione nominale di tenuta ad impulso Uimp;

Distribuzione del campo elettrico (non omogeneo) e grado di inquinamento (grado di inquinamento 3).

Tabella 1: Minime distanze di isolamento in aria


d min_misurata = 14 × 1,5 = 21 mm

Verifica delle proprietà dielettriche Tensione di tenuta ad impulso Verifica con le regole di progetto

Prevede di accertare, con misure fisiche o misure dei disegni di progetto, che le distanze d’isolamento in aria siano almeno 1,5 volte i valori specificati nella Tabella 1 della CEI EN 61439-1


Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro Posizionamento degli interruttori Ridurre i percorsi delle correnti più elevate per ridurre la potenza dissipata

all’interno del quadro (benefici dal punto di vista termico).

Quadri a singolo scomparto Posizionamento consigliato Posizionamento non consigliato


Quadri multi-scomparto

Nel caso di quadri multi-scomparto è consigliabile, se possibile, posizionare l’interruttore generale nella colonna centrale.

Soluzione economicamente più vantaggiosa

Soluzione economicamente meno vantaggiosa

Posizionamento degli interruttori

Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro


Posizionamento degli interruttori Si consiglia di mettere in basso gli apparecchi attraversati da una corrente

prossima al valore nominale (più carichi) ed in alto gli apparecchi attraversati da una corrente lontana dal valore nominale (più scarichi).



Connessione degli interruttori con il sistema sbarre

Terminali posteriori orizzontali Terminali posteriori verticali



Connessione degli interruttori con il sistema sbarre Emax E4 con terminali posteriori verticali

I terminali posteriori verticali favoriscono la dissipazione termica



Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro Indicazioni per la connessione degli interruttori con il sistema

sbarre Indicazioni sulla sezione minima dei cavi e delle sbarre in accordo alla Norma di

prodotto CEI EN 60947-2


Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro Indicazioni per la connessione degli interruttori con il sistema

sbarre


Ammaraggio dei conduttori in prossimità degli interruttori Massima distanza in mm a cui posizionare il primo setto di ancoraggio




Tmax T

SACE Tmax XT

Distanze d’installazione degli interruttori scatolati Tmax T, SACE Tmax XT Distanze di isolamento per installazione in cubicolo metallico



Tmax T

SACE Tmax XT

Distanze d’installazione degli interruttori scatolati Tmax T, SACE Tmax XT Distanza minima tra due interruttori affiancati


Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro Distanze d’installazione degli interruttori scatolati Tmax T, SACE Tmax XT Distanza minima tra due interruttori sovrapposti

Tmax T

SACE Tmax XT


Distanze d’installazione degli interruttori Emax ed Emax X1


Emax X1 Emax E1÷ E6


Il costruttore originale offre un sistema di quadri a Norme CEI EN che non richiedono ulteriori prove di laboratorio o verifiche ma le sole prove individuali (collaudo del quadro).

Per ottenere ciò è necessario utilizzare le carpenterie (con i relativi accessori), gli interruttori (modulari, scatolati e aperti) e i sistemi di distribuzione rispettando i criteri di scelta e le istruzioni di montaggio fornite dal costruttore originale.

Verifiche individuali e certificazione del quadro


Verifiche Individuali (Collaudo del quadro) A cura del costruttore del quadro, devono essere effettuate su tutti i quadri al

termine dell’assemblaggio e del cablaggio. 1) Verifiche di costruzione

Grado di protezione IP dell’involucro

Distanze d’isolamento in aria e superficiali

Protezione contro la scossa elettrica ed integrità dei circuiti di protezione

Installazione degli apparecchi di manovra e dei componenti

Circuiti elettrici interni e collegamenti

Terminali per conduttori esterni

Funzionamento meccanico

2) Verifiche di prestazione

Proprietà dielettriche

Cablaggio e funzionamento



Proprietà dielettriche Verifica individuale con tensione applicata

Si applica, per 1s, la tensione di prova alla frequenza di esercizio, con il valore efficace definito dalla norma.

Tabella 8: Circuiti principali Tabella 9: Circuiti ausiliari



Proprietà dielettriche Prova con tensione applicata La tensione si applica:

- tra i poli del circuito principale collegati insieme (compresi i circuiti di comando e ausiliari collegati al circuito principale) e l’involucro messo a terra (con tutti gli apparecchi di protezione e manovra in posizione di chiuso); - tra ciascun polo del circuito principale e tutti gli altri poli collegati tra loro e con l’involucro messo a terra (con tutti gli apparecchi di protezione e manovra in posizione di chiuso). - tra ciascun circuito ausiliario non collegato al circuito principale e:

- il circuito principale;

- gli altri circuiti;

- l’involucro messo a terra.

La prova è superata se non si verifica nessuna scarica superficiale.



Proprietà dielettriche Verifica individuale della resistenza d’isolamento

In alternativa alla prova di tensione applicata, limitatamente ai quadri fino a 250 A, è sufficiente la misura di un’opportuna resistenza elettrica d’isolamento.

Si applica, tra i circuiti e la massa, una tensione di 500 V c.c e l’esito è positivo se, per ciascun circuito provato, la resistenza d’isolamento è almeno di 1000 Ω/V, riferiti alla tensione nominale verso terra di ciascun circuito.

Es: Un = 415 V (Uo = 240 V)

R = 1000 × 240 = 240 kΩ



Distanze d’isolamento in aria Se le effettive distanze d’isolamento in aria sono:

minori dei valori indicati in Tab.1, si deve fare la prova di tenuta all’impulso di tensione;

uguali o maggiori dei valori definiti in Tab.1 (ma inferiori a 1,5 volte), la verifica si deve eseguire con una misura fisica;

uguali o maggiori di 1,5 volte i valori indicati in Tab.1, la verifica si deve eseguire con un esame a vista.

Tab 1




Rispondenza alle Norme CEI EN 61439 In accordo alle norme tecniche il costruttore deve:

Apporre una targa che riporta:

Nome o marchio di fabbrica del costruttore;

Numero di matricola del quadro;

Data di costruzione;

Specifica Norma tecnica di riferimento (61439-X).

Allegare la documentazione tecnica specifica che riporta le caratteristiche e le prestazioni nominali del quadro (dati di targa) e le istruzioni per l’installazione, l’uso e la manutenzione del quadro.



Documentazione finale Ai fini giuridici il costruttore del quadro deve:

realizzare il quadro a regola d’arte;

marcare il quadro CE (per forniture in Europa) in modo visibile e leggibile;

mettere la targa col suo nome e la matricola sul quadro;

allegare i manuali d’uso e manutenzione del quadro e dei componenti; redigere e conservare, per almeno 10 anni, la dichiarazione di conformità e

il fascicolo tecnico.

Anche se non richiesto dalle leggi e dalle norme, fornisce al committente il certificato di collaudo


Domande ?

Guida alla realizzazione di un quadro elettrico secondo le ... · CEI EN 60439-2 in vigore CEI EN...

Documents

Transcript of Guida alla realizzazione di un quadro elettrico secondo le ... · CEI EN 60439-2 in vigore CEI EN...