Protezione contro le sovratensioni, impianti di terra e...

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Seminario di Studi“La protezione degli impianti dalle sovratensioni, impianti di messa a terra e protezione catodica” - “Il nuovo regolamento dei prodotti da costruzione CPR»

Protezione contro le sovratensioni,impianti di terra e protezione catodica

Angelo Baggini

DISA Facoltà Ingegneria

Università degli Studi di Bergamo

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Protezione contro le sovratensioni

3

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06.2012 – Settima edizione

• 02.2013 – Errata Corrige

• 07.2013 – V1

• 08.2015 - V2

• 03.2017 – V3

• 05.2017 – V4

• 03.2019 – V5 *

Storia (recente) della CEI 64-8

* Progetto CEI C.1218 IP 31.5.18Pubblicazione: lotto febbraio, Entrata in vigore: 1 marzo 2019

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Variante 5 CEI 64-8Contenuti

• Parte 5. Scelta ed installazione dei componenti elettrici

Capitolo 53 Dispositivi di protezione, sezionamento e

comando

– Sezione 534 Dispositivi per la protezione contro le

sovratensioni transitorie

• Parte 7. Ambienti ed applicazioni particolari

– Sezione 722 Alimentazione dei veicoli elettrici

• Parte 4. Prescrizioni per la sicurezza

Capitolo 44 Protezione contro le sovratensioni

– Sezione 443 Protezione contro le sovratensioni

di origine atmosferica o dovute a manovra.

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CEI 64-8Parte 4. Prescrizioni per la sicurezzaCapitolo 44 Protezione contro le sovratensioniSezione 443 Protezione contro le sovratensioni di origine atmosferica o dovute a manovra.

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…

Cir

uit

idi s

egn

ale

escl

usi

, ma

…

8

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• Permanenti

• Temporanee (> 1 ms)

• Transitorie (< 1 ms)

– Condotte

• Manovra (A)

• Fulminazione

– Indiretta linea aliment. (B)

– Diretta linea aliment. (C)

– Radiate

• Fulminazione

– Diretta struttura

– Indiretta struttura

Sovratensioni Classificazione

A B C

• origine interna

• > AT

• < contenuto energetico

• > frequenza accadimento

• invecchiamento precoce

• deterministiche

• origine esterna

• > BT

• > contenuto energetico

• < frequenza accadimento

• danni immediati

• probabilistiche

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Apparecchiature elettronicheCause di danno

Ref

. AV

IVA

Fra

nci

a se

gmen

to r

esid

enzi

ale

(ww

w.a

viva

.co

m)

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Forma d’ondaCaratterizzazione

tempo

50%

90%

10%

100%

T1

T2

12

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Forma d’ondaCaratterizzazione e normalizzazione

tempo

50%

90%

10%

100%

10/350µs• I (V’) Fulminazione diretta• Elevato contenuto energetico

8/20µs• I (V’’) Fulminazione indiretta, manovra• Modesto contenuto energetico

1,2/50µs• V Fulminazione indiretta, manovra• Modesto contenuto energetico

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SovratensioniAncora classificazione

MODO COMUNE

MODO DIFFERENZIALE

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VR Categoria IV Categoria III Categoria II Categoria I

230/400 Vca* 6 kV 4 kV 2,5 kV 1,5 kV

1500 Vcc 15 kV** 10 kV** 8 kV** 6 kV**

Categorie di sovratensione e Tensione nominale di tenuta a impulso

CEI EN 60664-1

* Anche sistemi IT 220 V–240 V per tensione verso terra in caso di guasto di terra, **Allegato D IEC/TR 60664-2-1:2011, *** UW Forma d’onda V 1,2/50 µs

UW tensione nominale di tenuta a impulso

valore della tensione di tenuta ad impulso assegnato dal costruttore all’apparecchiatura o ad una sua parte, che caratterizza la capacità di tenuta specificata del suo isolamento in presenza di sovratensioni transitorie (1,2/50 µs)

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Valutazione dei rischi

Le sovratensioni influiscono: • servizi di sicurezza, dispositivi assistenza medica? • gran numero di persone?***• servizi pubblici*, patrimonio culturale?• attività commerciali o industriali?**

Hai voglia di fare la valutazione del rischio?

Atmosferiche: CRL < 1000?

Protezione NON necessaria

Protezione necessaria

SI

NO

* IT

, mu

sei,

** h

ote

l, b

anch

e, in

du

stri

e, c

entr

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mm

erci

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fatt

ori

e, *

**

gran

di

edif

ici,

uff

ici,

scu

ole

Manovra: compresenza di apparecchiature sensibili e componenti di impianto che generano sovratensioni (ad esempio motori, trasformatori, banchi di condensatori, ecc.?

SI

SINO

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CRL = f / (LP Ng)

• F = 1

• Ng** = 0,1 Td*

• LP = 2 LPAL + LPCL + 0,4 LPAH + 0,2 LPCH ≤ 1 km

• LPAL linea aerea BT

• LPCL linea cavo interrato BT

• LPAH linea aerea AT

• LPCH linea cavo interrato AT

Fino al primo dispositivo di protezione dalle sovratensioni

Livello di rischio calcolatoOrigine atmosferica - Articolo 443.5

Ambiente f

Ambiente rurale e suburbano 85 F

Ambiente urbano 850 F

(CR

L =

Live

llo d

i Ris

chio

Cal

cola

to, *

Td=

livel

lo c

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nu

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(fu

lmin

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km

2 p

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nn

o)

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Valutazione livello di rischio calcolatoOrigine atmosferica - Articolo 443.5

CRL = f / (LP Ng)

CRL ≥ 1000

?

Protezione NON necessaria

Protezione necessaria

NOSI

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CEI 64-8Parte 5. Scelta ed installazione dei componenti elettriciCapitolo 53 Dispositivi di protezione, sezionamento e comandoSezione 534 Dispositivi per la protezione contro le sovratensioni transitorie

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SPDSurge Protection Device• Spinterometri• Varistori

CE

I E

N 6

1643-1

1 e

CE

I E

N 6

1643-1

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Caratteristica Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3

Classe di prova I II III

Forma d’onda 10/350 µs 8/20 µs 1,2/50 - 8/20 µs

Protezione V, I fulmine V indotte V indotte

Generalmente Spinterometro Varistore Varistore

Param. Caratt. IimpUcUp In ImaxUcUp Uoc

SPD Tipi e classi di prova

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vo

lte,

* I

imp

uls

iva,

**

I no

min

ale

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***

1 v

olt

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V r

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ua

Sovr

aten

sio

ne

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Forma d’onda 10/350 µs 80/20 µs



Param. Caratt. IimpUcUp In**, Imax***, - Up Uoc


20

vo

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* I

imp

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**

I no

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***

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I im

p. f

ulm

ine

I sca

rica

V r

esid

ua

Sovr

aten

sio

ne

Uc: tensione massima continuativa Tensione massima verso terra che lo scaricatore e in grado di sopportare permanentemente senza intervenire ne deteriorarsi.

Up: livello di protezione in tensioneCaratterizza la capacita dello scaricatore di limitare la tensione tra i suoi morsetti, selezionato da un elenco di valori preferenziali, e maggiore della piuelevata tensione residua misurata nelle classi di prova I o II.

Iimp: corrente impulsivaValore di picco della corrente di scarica con forma d’onda da 10/350 μs che l’apparecchio e in grado di scaricare verso terra almeno 20 volte consecutive senza deteriorarsi.

Uc: tensione massima continuativa Tensione massima verso terra che lo scaricatore è in grado di sopportare permanentemente senza intervenire ne deteriorarsi.

Up: livello di protezione in tensioneCaratterizza la capacita dello scaricatore di limitare la tensione tra i suoi morsetti, selezionato da un elenco di valori preferenziali, e maggiore della più elevata tensione residua misurata nelle classi di prova I o II.


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Forma d’onda 10/350 µs 80/20 µs Onda combinata



Param. Caratt. IimpUcUp In ImaxUcUp Uoc


20

vo

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* I

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**

I no

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***

1 v

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p. f

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I sca

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V r

esid

ua

Sovr

aten

sio

ne






In: corrente di scarica nominaleValore di picco della corrente di scarica con forma d’onda da 8/20 μs che l’SPD è in grado di scaricare almeno 20 volte consecutive senza deteriorarsi, utilizzato per determinare il valore del livello di protezione Up dell’SPD.

Imax: corrente di scarica massimaValore di picco della corrente massima di scarica con forma d’onda da 8/20 μs che un SPD di tipo 2 e in grado di tollerare almeno una volta

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• 2 elettrodi vicini

• Circuito aperto (100 MΩ)

• Innesco (100 ns)

• V elevata

• Innesco anticipato

• Arco (0,1÷1 Ω)

• Corrente susseguente

• Fine vita: aperto

SpinterometriSPD a commutazione o ad innesco

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• V elevata


• Arco (0,1÷1 Ω)




tempo

I im

p. f

ulm

ine

Ten

sio

ne V

IV

Ten

sio

ne

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• V elevata


• Arco (0,1÷1 Ω)




• If: corrente susseguenteCorrente, fornita dal sistema di alimentazione elettrica, che fluisce attraverso l’SPD a seguito di una corrente impulsiva.

• Ifi: valore nominale d’interruzione corrente susseguenteCorrente di cortocircuito presunta che un SPD e in grado di interrompere da solo.

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• Ossidi metallici

• Impedenza comandata dalla tensione

• Corrente continuativa (Ic)

• Tensione di innesco bassa (1-10 ns)

• 1 Ω – no arco

• No corrente susseguente

• Fine vita: ctocto

VaristoriSPD a limitazione di tensione

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• Impedenza comandata tensione







Corrente

Ten

sio

ne

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• Impedenza comandata tensione







tempo

I. s

cari

ca

ten

sio

ne

I

V

ten

sio

ne

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Combinati3P+N , 1P+N

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Tipo di collegamento

CT1

4+0 3+0

L1 L2 L3 N L1 L2 L3

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Tipo di collegamento

CT2

4+1 3+1

L1 L2 L3 N L1 L2 L3

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• Tipo

– Tipo di collegamento CT1, CT2– Tipo SPD (1, 2, 3)

• Tensioni

– livello di protezione (Up) – continuativa (Uc)

• Correnti

– di scarica (In-Imax / Iimp)– di cortocircuito– susseguente

• Coordinamento

Scelta degli SPDNorma CEI 64-8 Art. 534.4.4.

CEI

EN

61

64

3-1

1, C

EI C

LC/T

S6

16

43

-12

40

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Pto intall. Origine, QEG QEG, QE, app.delicate QE, app.delicate


Tipo Tipo 1 o 2 Tipo 2 Tipo 2 o 3

Scelta degli SPD - TipoNorma CEI 64-8 Art. 534.4.3.

I im

p. f

ulm

ine

I sca

rica

V r

esid

ua

Sovr

aten

sio

ne

41

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• FN – PE: necessaria

• F – N: raccomandata

• F – F: facoltativa

• CT1 principalmente modo comune

• CT2 combinazione modo comune e differenziale

• X differenziale: SPD aggiuntivi F-F

TN-S o TN-C-S

SPD N-PE omesso se:– distanza (nodo N-PE/SPD) > 0,5 m

– stesso QE (nodo N-PE/SPD)

Scelta degli SPD - TipoNorma CEI 64-8 Art. 534.4.3.

CEI

EN

61

64

3-1

1, C

EI C

LC/T

S6

16

43

-12

43

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Scelta degli SPD - TensioniNorma CEI 64-8 Art. 534.4.4.2 Livello di protezione

V

SPDIMPIANTO

DA PROTEGGERE

UP (es 1400V)

UC (es 275V)

UW (es 2500V)

UR (es 230 V)

< 0,8 UW

UR

: te

nsi

on

e n

om

inal

e, U

c: t

ensi

on

e m

assi

ma

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tin

uat

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Up

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pro

tezi

on

e in

ten

sio

ne

, Uw

: te

nsi

on

e d

i ten

uta

imp

uls

iva

> 1,1 UR

44

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SPD tra TN TT IT

F - F 1,1 U 1,1 U 1,1 U

F–N / F-PE 1,1 U/√3 1,1 U/√3 1,1 U/√3

F - PEN 1,1 U/√3 N/A N/A

N - PE U/√3 U/√3 1,1 U/√3

Scelta degli SPD - U continuativaNorma CEI 64-8 Art. 534.4.4.3

U

L1

L2L3

L1

L2L3

45

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Livello di protezione e tensione residuaNorma CEI 64-8 Art. 534.4.4.2 e Art. 534.4.8 Livello di protezione

SP

DP

RO

TE

ZIO

NE

BA

CK

UP

IMP

IAN

TO

DA

PR

OT

EG

GE

RE

U1

UB

U2

UP

U3

Ure

sid

ua

SPD a limitazione: UP/F = UP + ΔU

SPD a innesco: UP/F = max (UP, ΔU)

46

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SP

DP

RO

TE

ZIO

NE

BA

CK

UP

IMP

IAN

TO

DA

PR

OT

EG

GE

RE

U1

UB

U2

UP

U3SPD a limitazione: UP/F = UP + ΔU

SPD a innesco: UP/F = max (UP, ΔU)

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SP

DP

RO

TE

ZIO

NE

BA

CK

UP

IMP

IAN

TO

DA

PR

OT

EG

GE

RE

U1 (L1)

UB (LB)

U2 (L2)

UP (LP)

U3 (L3)

< 0

,5 m

1 m di cavo x 10 kA (8/20) = 1 000 VL ≤ 0,5 m -> UP/F = 1,2 x UP

48

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SP

DP

RO

TE

ZIO

NE

BA

CK

UP

IMP

IAN

TO

DA

PR

OT

EG

GE

RE

NODO 2

L1

SP

DP

RO

TE

ZIO

NE

BA

CK

UP

IMP

IAN

TO

DA

PR

OT

EG

GE

RE

L1+L2

NODO 1

NODO 2

NODO 1

:-(:-)

49

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Livello di protezione e tensione residuaNorma CEI 64-8 Art. 534.4.4.2 Livello di protezione e Art. 534.4.10

CABLAGGIO ENTRA ED ESCI

Tipo 1: 16 mm2 CuTipo 2: 6 mm2 Cu

Tipo 1: 6 mm2 CuTipo 2: 2,5 mm2 Cu

50

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Livello di protezione e tensione residuaNorma CEI 64-8 Art. 534.4.4.2 Livello di protezione

CIRCUITI

SPD

SPD

SI NO

LIN

EA IN

AR

RIV

O

LIN

EA IN

AR

RIV

O

CIRCUITI

51

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SP

DP

RO

TE

ZIO

NE

BA

CK

UP

IMP

IAN

TO

DA

PR

OT

EG

GE

RE

D < 10 m

CEI

EN

61

64

3-1

2

Viceversa:

• + 1 SPD: UP < UW

• SPD origine: UP < 0,5UW

+ cablaggio schermato

53

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Corrente (kA) Probabilità ampiezza inferiore LPL

100 97% III – IV

150 98% II

200 99% I

Scelta degli SPD – Correnti – Origine impiantoNorma CEI 64-8 Art. 534.4.4 Corrente impulsiva di scarica o nominale di scarica

Ampiezza corrente di fulmine

100kA 150kA 200kA

No

rma

CEI

EN

62

30

5-1

Tab

ella

5Ta

bel

la 7

Pro

babilità c

um

ula

ta (

p.u

.)

Caratteristiche dei fulmini

• Verso:

– Discendenti

– Ascendenti

• Polarità:

– Positiva

– Negativa

• Composizione

• Durata colpi:

– Breve (< 2ms)

– Lungo (> 2ms)

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Scelta degli SPD - CorrentiNorma CEI 64-8 Art. 534.4.4.4 Corrente impulsiva di scarica

CEI

37

-11

20

14

(IE

C T

S 6

16

43

-12

)

100 kA

50 kA

50 kA

50/4 kA= 12,5 kA cad

55

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Scelta degli SPD - CorrentiNorma CEI 64-8 Art. 534.4.4.4 Corrente impulsiva di scarica

CEI

37

-11

20

14

(IE

C T

S 6

16

43

-12

)

100 kA

50 kA

50/4 kA= 12,5 kA cadFune guardia

L1,L2,L3

200/2=100 kA

200 kA

200/2=100 kA

100/2 = 50 kA100/2 = 50 kA

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Scelta degli SPD - CorrentiNorma CEI 64-8 Art. 534.4.4.1 Corrente di impulsiva di scarica (I) Tipo 1

Colleg.

Corrente di impulsiva di scarica (kA)

Monofase Trifase

CT1 CT2 CT1 CT2

L - N NA 12,5 NA 12,5

L - PE 12,5 NA 12,5 NA

N - PE 12,5 25 12,5 50

Corrisponde ai livelli di protezione III e IV della CEI EN 62305-2 (100 kA picco)

Valutazione del rischio EN 62305-2?

ex EN 62305 Tabella

NOSI

57

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Scelta degli SPD - CorrentiNorma CEI 64-8 Art. 534.4.4.1 Corrente nominale di scarica (In) – Tipo 2

Colleg.

Corrente nominale di scarica (kA)

Monofase Trifase

CT1 CT2 CT1 CT2

L - N NA 5 NA 5

L - PE 5 NA 5 NA

N – PE 5 10 5 20

58

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Scelta degli SPD - Correnti

Norma CEI 64-8 Art. 534.4.4.6 Corrente nominale di cortocircuito (ISCCR)

• F-N o F-PE: CtoCto monofase

• N-PE:

– TN o TT: Norma di prodotto IEC 61643-11

– IT: Doppio guasto a terra

ISCCR > ICC

Norma CEI 64-8 Art. 534.4.4.6 Corrente susseguente (IFI)

• F-N o F-PE: CtoCto monofase

• N-PE:

– TN o TT: Norma di prodotto IEC 61643-11

– IT: Doppio guasto a terra

IFI > ICC

SPD

59

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Protezione contro le sovracorrenti ctoctoNorma CEI 64-8 Art. 534.4.5

Interna/esterna

OCPD:

• Conformi art. 434

• + alto possibile

Posizione

• Continuità

• Livello di protezione

SPD

60

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Protezione contro i contatti indirettiNorma CEI 64-8 Artt. 534.4.6, 534.4.7

Protetto anche con guasto SPD

Sistema Tipo di collegamento

CT1 CT2

TN X X

TT Solo valle RCD X

IT con neutro X X

IT senza neutro X NA

SPD a valle RCD

• RCD istantanei o ritardati MA immuni 3 kA 8/20*

• Tipo 1 sconsigliato

(* E

s. T

ipo

S E

N 6

10

08

-1 e

EN

61

00

9-1

)

61

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SITSurge Isolation Transfomer

CE

I E

N 6

1643-3

51 e

CE

I E

N 6

1643-3

52

62

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Trasformatori di isolamento

• Separazione galvanica

• Stato N

• Isolato

• Modo

• SI comune

• NO differenziale

• Armoniche 3

• Attenuazione dB*

• Corrente di carico

• Tenuta dielettrica TR

Isolation transformer NON insulation transformer

(*2

0d

B =

fat

tore

10

)

63

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SPD + filtri RFI/EMI

--

64

[email protected]


SPD + filtri RFI/EMI

Attenuazione

• Fronte salita

• Tensione limitata

• Rumore inferiore soglia SPD

• Serie (corrente circuito)

No norma prodotto specifica

SPD + passa basso

65

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Schermature

--

66

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Schermo

Zs <<

A terra da un solo lato

Accoppiamento capacitivo

67

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Schermo

• B nullo interno «tubo»

• M13 ≅ M12

• 2 estremi a terra

• < M12

• R3 <<

• schermo ferromagnetico

Accoppiamento induttivo

68

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Schermo

EN 62305-4

Dimensionamento

EN

62305

-3 T

ab

ella

6 –

Ma

teri

ali,

co

nfig

ura

zio

ni e

se

zio

ni m

inim

e d

ei co

nd

utt

ori e

de

lle a

ste

de

l sis

tem

a d

i ca

pta

tori, d

ei p

icch

etti e

de

i co

nd

utt

ori d

elle

ca

late

(a)

EN 62305-3 Tabella 3 – Spessore minimo delle

lastre metalliche o delle tubazioni metalliche usate come captatori

69

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Impianti di terra, problemi di corrosione e protezione catodica

70

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71

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Corrosione elettrochimicaGeneralità

72

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Corrosione elettrochimica

• Degrado lento proprietà materiale

• Interazione chimico-fisica ambiente*

• Trasformazione metallo ossidi**

• ossidazione (metallo, anodo)

• riduzione (O2***, catodo)

• Elettrolita

• Atmosfera

• Condensa

• Sali per contaminazione

Generalità

(*o

ssid

ante

, agg

ress

ivo

, **

oss

igen

o a

tmo

sfer

ico

, **

* d

i so

lito

)

73

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Corrosione elettrochimicaGeneralità (in ambiente neutro)

metallo

elettrolita

atmosfera

Fe2+

2e

ANODO CATODO

H2O

½ O2

Fe » Fe2+ +2e ½ O2 + H2O + 2 e » 2 OH-

2OH-

Fe(OH)2

Idrossido ferroso Fe(OH)2Ione ossidrile 2 OH-Ossido ferrico idrato Fe2 OH3· H2O

2 Fe(OH)2 + ½ O2 » H2O + Fe2 OH3· H2O

75

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Corrosione elettrochimicaGeneralità

Fe2+

2eANODO CATODO

Fe » Fe2+ +2e ½ O2 + H2O + 2 e » 2 OH-

2OH-

10 mA/cm2 (10 1014 elettroni/s)100 mm/anno

76

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Corrosione elettrochimicaGeneralità (in ambiente neutro)

metallo

atmosfera

ANODO CATODO

Fe » Fe2+ +2e ½ O2 + H2O + 2 e » 2 OH-

10 mA/cm2 (10 1014 elettroni/s)100 mm/anno

77

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Necessaria

• Presenza ioni in movimento (acqua - elettrolita)

• Ossigeno (aria)

• Metallo (non nobile)

Passivazione

• Inox

• Al + leghe

• Titanio

• Ni + leghe

• Acciaio (CA, Cor-ten)

Sintesi

78

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• Ogni punto

• Statisticamente indifferente

• Corrosione localizzata (galvanica)

• Pitting

• Interstiziale

Generalità

79

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Corrosione elettrochimicaCorrosione galvanica

80

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Corrosione galvanicaPer contatto

Fe2+

2eANODO CATODO

Fe » Fe2+ +2e ½ O2 + H2O + 2 e » 2 OH-

2OH-

Acc

iaio

al c

arb

on

io

Ram

e

81

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Corrosione galvanica

• Densità corrente

• Differenza potenziali di elettrodo **

• Quantità di ossigeno

• Conducibilità elettrolita

• Sup.Tot./Sup.MenoNobile

• Maggiore vicino contatto

Entità corrosione*

* =

Mas

sa F

e in

so

luzi

on

e **

Dis

tan

za n

ella

sca

la g

alva

nic

a

2e

ANODO CATODO

2OH-

82

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Corrosione galvanicaSerie galvanica – Scala di nobiltà in ambiente acquoso + O2

Oro

Platino

Grafite

Titanio (passivo)

Argento

Acciaio inox 18-8

Nichel (Passivo)

Bronzo

Alluminio (passivo)

Rame

Ottone

Nichel (attivo)

Stagno

Piombo

Ghisa

Acciaio al carbonio (Ferro)

Cadmio

Zinco

Magnesio

Scala di nobiltà • Teorica

• Termodinamica: potenziale di elettrodo (valori teorici di equilibrio)• Voltaica (effetto Volta): potenziale di contatto

• Galvanica (ambiente): passivazione (es Al)

83

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Entità corrosione*

* =

Mas

sa F

e in

so

luzi

on

e **

Dis

tan

za n

ella

sca

la g

alva

nic

a

2e

ANODO CATODO

2OH-

84

[email protected]









Entità corrosione*

* =

Mas

sa F

e in

so

luzi

on

e **

Dis

tan

za n

ella

sca

la g

alva

nic

a

2e

ANODO CATODO

2OH-

85

[email protected]









Entità corrosione*

* =

Mas

sa F

e in

so

luzi

on

e **

Dis

tan

za n

ella

sca

la g

alva

nic

a

ANODO CATODO

2OH-

2e

Elettrolita meno conduttore

86

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Sabbia

Picchetto Fe zincato in terreno a doppio strato

Argilla Fe2+ 2e

H2O

½ O2

2OH-

Zo

na a

no

dic

a n

ell’

arg

illa

(min

ore

perm

eab

ilità

O2)

87

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Corrosione elettrochimicaCorrosione interstiziale

88

[email protected]


Corrosione interstizialeMateriali passiviabili in presenza di interstizi

Metallo passivabile

89

[email protected]


Corrosione interstizialeMateriali passiviabili in presenza di interstizi

Metallo passivabile

Fe(OH)2

2e

Fe2+

90

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Corrosione elettrochimicaPitting

91

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Pitting

Materiali

Metallici con comportamento attivo/passivo

• Ferro

• Nichel

• Acciai inox

• Ecc.

Ambienti

Aggressivi con blanda azione ossidante

• Terreno

• Acqua marina

• Condensa

• Rottura strato ossidi

• Rapporto superficie <<

Vaiolatura

92

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Corrosione elettrochimicaCorrente vagante

93

[email protected]


Corrente vaganteMetalli in ambiente conduttore con ICC

Tubazione

metallica

+

-

Anodo* Catodo**

* C

orr

ente

usc

ente

, **

co

rrente

entr

an

te

95

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Impianti di terraCorrosione elettrochimica

96

[email protected]


Impianto di terra

Rame

• Rischio corrosione vicini

Ferri CA

• Passivati ambiente alcalino

• Collegamento diretto

• Rischio corrosione vicini*

Ferro zincato***

• a caldo**

• spigoli arrotondati

Dispersori

* O

ttim

o m

a p

uò

po

rtar

e al

la c

orr

osi

on

e d

i alt

ri

** S

pes

sore

mag

gio

re d

ella

zin

catu

ra e

lett

rolit

ica

Dispersore

anello Cu Serbatoio Ferro

Zincato

Strato protettivo

Fe2+ Fe2+

97

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Impianto di terra

Rame


Ferri CA




Ferro zincato***

• a caldo**


Dispersori

* A

ltri

fer

ri fo

nd

azio

ne

po

nte

fer

rovi

ario

CC

** S

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mag

gio

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zin

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ica

***

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lett

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20

00

µm

inve

itab

ilid

ann

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elta

>

Corda Cu

Piattina

98

[email protected]


Impianto di terra

Rame


Ferri CA




Ferro zincato***

• a caldo**


Dispersori

* A

ltri

fer

ri fo

nd

azio

ne

po

nte

fer

rovi

ario

CC

** S

pes

sore

mag

gio

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ella

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***

meg

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lett

rolit

ico

20

00

µm

inve

itab

ilid

ann

i e d

elta

>

Corda Cu

99

[email protected]


Impianto di terra

NO Alluminio

• Ossidi isolanti

NO acciaio inox

• Terreni con cloruri*

NO acciaio zincato

• Terreni molto acidi**

Dispersori

* d

ep

assi

van

te, *

* Z

n s

i co

rro

de

100

[email protected]


Impianto di terra

Evitare corrosione eliminare almeno 1 causa

• Materiali troppo diversi

• Elettrolita zona di contatto

Connessioni e collegamenti equipotenziali

Tubo in Rame

Morsetto RameCorda Rame

101

[email protected]


Impianto di terra





Tubo in acciaio zincato

Morsetto acciaio zincato

Corda acciaio zincato

102

[email protected]


Impianto di terra






Morsetto rame stagnato

Corda rame

103

[email protected]


Impianto di terra





Morsetto ottoneCorda Rame


104

[email protected]


Impianto di terra

Nelle murature

• Gesso/scaiola = acido

• Malta cemento = basico


105

[email protected]


Protezione contro la corrosioneProtezione catodica

106

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Protezione catodica

Aprire il circuito isolando*** (passiva)

Funzione di catodo:

• Collegando metallo meno nobile*

• Alimentando in CC**

• Isolamento*** (passiva)

• Corrente (attiva)

… può a sua volta essere una

corrente vagante per altri

Per evitare che un metallo si corroda…

*An

od

o s

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***

NO

ter

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asse

est

ran

ee

Tubazione

Metallica (Isolata)

107

[email protected]


Protezione catodica


Funzione di catodo:





… può a sua volta essere una

corrente vagante per altri


*An

od

o s

acri

fica

le: Z

inco

, Mag

nes

io

** c

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po

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o in

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, mag

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ite,

pio

mb

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nel

lo s

tess

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***

NO

ter

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> m

asse

est

ran

ee

Elettrodo di terra

di Mg (Anodo)Tubazione

Metallica (Catodo)

108

[email protected]


Protezione catodica


Funzione di catodo:





… può a sua volta essere

una corrente vagante per altri


*An

od

o s

acri

fica

le: Z

inco

, Mag

nes

io

** c

on

po

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net

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pio

mb

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o m

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***

NO

ter

ra -

> m

asse

est

ran

ee

+

-

Elettrodo di terra

(Anodo)Tubazione

Metallica (Catodo)

109

[email protected]


Impianti di terraProtezione catodica

110

[email protected]


Problemi di compatibilità

Esigenze contrapposte di protezione:

• contro i contatti: collegato

• catodica: isolato

Collegando a terra strutture con protezione catodica:

• Aumento corrente di protezione richiesta

• Distribuzione della corrente

• Allontanamento anodi

• Maggiore

• Sicurezza

Impianti di terra e Protezione catodica

111

[email protected]


Impianti TTImpianti di terra e Protezione catodica

TT

Id Id

RN RT RA

+

-M

112

[email protected]



RA

RT

Upc

RTA

+(RT+RPE) Idn ≤ 50

MRPE

113

[email protected]



TT

Id Id

RN RT RTA RA

+

-

RE

114

[email protected]



RN RA

U

RT

Upc

RTA

+(RT+RPE) Idn ≤ 50

RPE

massa Massa estranea

115

[email protected]


Impianti TNImpianti di terra e Protezione catodica

TNRN RTA RA

+

-

RE

RPE

116

[email protected]


Impianti TNImpianti di terra e Protezione catodica

RN RA

U

RPEUpc

RTA

+Zs Ia ≤ U0

117

[email protected]


Guasto MT o ATImpianti di terra e Protezione catodica

TN

UT

+-

118

[email protected]


Impianti di terraCorrenti vaganti

119

[email protected]


Masse sistema TT CCImpianti di terra e correnti vaganti

+

-

* C

orr

ente

usc

ente

, **

co

rrente

entr

an

te

120

[email protected]


Angelo BagginiUniversità degli Studi di Bergamo

Dipartimento di Ingegneria e Scienze ApplicateViale Marconi 5,

24044 Dalmine (BG) Italyemail: [email protected]

Protezione contro le sovratensioni, impianti di terra e...

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