Tenuta al cortocircuito del Quadro BT

Come noto, in seno all’impianto elettrico possono verificarsi fenomeni di sovracorrenti tecnicamente definiti “Sovraccarichi e Cortocircuiti”.

Il quadro elettrico, in quanto componente fondamentale dell’impianto elettrico, è coinvolto in prima linea dai suddetti fenomeni, perché i sistemi e i dispositivi di protezione installati al suo interno (interruttori e/o fusibili) devono essere in grado di fronteggiare le sovracorrenti presenti nell’impianto.

Per quanto riguarda le suddette sovracorrenti, la condizione più gravosa è ovviamente il CORTOCIRCUITO, in quanto contrariamente al sovraccarico, le elevate correnti in gioco al verificarsi di un evento critico possono causare i seguenti danni:

• Incendi
• Esplosioni
• Deformazioni delle strutture e dei sistemi barre dovuti ai cosiddetti sforzi elettrodinamici

È evidente che danni come quelli su menzionati sono da tenere sotto controllo in modo assoluto perché, oltre a procurare ingenti danni economici, mettono in serio pericolo la vita delle persone.

La norma CEI 64-8 prescrive che la protezione dal cortocircuito deve necessariamente essere posta all’origine dell’impianto: va da sé che il quadro elettrico rappresenta il punto di origine dell’impianto elettrico, motivo per cui la norma CEI EN 61439-1 indica quali aspetti tenere in considerazione in merito al cortocircuito.

Contrariamente a quanto si possa pensare, un corretto dimensionamento del quadro elettrico ai fini del corto circuito, non si limita alla sola scelta del potere d’interruzione idoneo dei dispositivi di protezione (Interruttori e/o fusibili), ma riguarda tutta la tenuta strutturale delle parti attive e passive del quadro.

Con le parti attive del quadro si identificano sinteticamente i sistemi di distribuzione (barre, supporti isolanti, distributori, etc).

Con la parte passiva del quadro elettrico si identifica sinteticamente la carpenteria del quadro.

Alla luce di quanto sopra, compito del quadrista è quello di scegliere e assemblare componenti sciolti in modo tale da resistere alle sollecitazioni termiche e dinamiche derivanti dalle correnti di cortocircuito presenti nel punto d’installazione.

La CEP, in qualità di costruttore finale di quadri elettrici, tiene conto di quanto sopra attraverso una fase di progettazione per ogni quadro elettrico prodotto in fabbrica, predisponendo attraverso il proprio personale, un “fascicolo tecnico” che contiene i seguenti aspetti:

• Riferimenti della norma CEI EN 61439-1 che indica, laddove sia necessaria o meno, la verifica del cortocircuito;
• Idoneità del quadro in base al luogo e al punto di installazione;
• Dimensionamento del sistema di distribuzione sbarre;
• Scelta dei dispositivi di protezione in funzione del loro potere d’interruzione.

I fascicoli tecnici di cui sopra, che la CEP predispone al suo interno, seguono una procedura di codifica ben precisa, archiviati in formato digitale e resi disponibili in caso di necessità.

L’elaborazione del “Fascicolo Tecnico” assume un ruolo propedeutico per predisporre e allegare alla documentazione tecnica del quadro, una “scheda tecnica” in cui vengono riassunti i dati fondamentali del quadro elettrico con ovvio riferimento alla protezione contro i cortocircuiti.

La scheda tecnica è in definitiva parte integrante della “Certificazione di Conformità alla norma di Prodotto”, secondo le Norme CEI EN 61439, di tutti i quadri prodotti da CEP.

Una nota degna di attenzione è quella che molto spesso il quadrista si trova nelle condizioni di non conoscere quelli che sono i dati dell’impianto, con la conseguente difficoltà di operare le scelte idonee ai fini del corto circuito.

La CEP, sensibile a questo aspetto che non vuole sottovalutare, sviluppa attraverso i propri tecnici, un continuo rapporto di collaborazione con il cliente finale e/o progettista dell’impianto elettrico, al fine di individuare tutti i parametri necessari per immettere sul mercato quadri elettrici che possano soddisfare in pieno i requisiti di sicurezza ai fini del cortocircuito.

Non essendo scopo di questo articolo affrontare gli aspetti teorici del cortocircuito, nel seguito della trattazione verranno esposti gli aspetti pratici che la CEP tiene in considerazione nella progettazione e produzione dei propri quadri elettrici.

L’approccio progettuale di CEP in merito al cortocircuito può essere così sintetizzato:

• Individuazione del valore di cortocircuito nel punto di installazione: Icp
• Scelta del potere di interruzione dei singoli interruttori: Icu e/o Icn
• Definizione della corrente ammissibile di breve durata: Icw
• Definizione della corrente di cortocircuito condizionata: Icc
• Calcolo della corrente di picco limitata dall’interrruttore: Ipk
• Dimensionamento del sistema di distribuzione e verifica della sua tenuta al corto circuito
• Calcoli di verifica e definizione dei dati di targa.

Qui di seguito l’approfondimento delle varie fasi.

Il punto di partenza è ovviamente l’acquisizione da parte del cliente e/o progettista del valore della corrente di corto circuito presunta nel punto d’installazione.

Come già accennato, laddove questo dato non fosse reso noto, la CEP sviluppa opportune valutazioni al fine di stabilire comunque quale sia il valore di riferimento da tenere in considerazione ai fini della verifica della tenuta al corto circuito.

A titolo di esempio, qui di seguito trovate una scheda di calcolo predisposta da CEP per il calcolo della corrente di corto circuito presunta nel punto d’installazione:

Una volta nota la corrente di corto circuito, sulla scorta delle indicazioni della norma CEI EN 61439-1, occorre stabilire in quali casi occorre procedere con la cosiddetta “PROVA DI CORTOCIRCUITO”.

Va subito precisato che secondo la Norma CEI EN 61439-1 con il termine “PROVA” non s’intende necessariamente una prova di laboratorio, bensì una “procedura di verifica” al fine di determinare l’idoneità al cortocircuito del quadro.

A tal proposito è necessario ricordare che l’attuale panorama normativo sui quadri elettrici identifica i due soggetti coinvolti:

1 – COSTRUTTORE ORIGINALE DEL QUADRO – CASA MADRE

2 – ASSEMBLATORE FINALE (QUADRISTA)

I ruoli e i compiti dei soggetti coinvolti possono così riassumersi:

Alla luce di quanto sopra, risulta chiaro che ai fini del cortocircuito il “QUADRISTA” deve eseguire verifiche basate principalmente su calcoli e confronti con prototipi già testati piuttosto che prove di laboratorio, in quanto egli sceglie e assembla componenti che singolarmente sono stati già certificati dalla casa madre.

Detto ciò, la verifica del cortocircuito risulta necessaria laddove nel punto d’installazione vi sia una Icp > 10 kA e il dispositivo posto a monte del quadro, interno o esterno allo stesso, non sia in grado di limitare il picco della corrente Ipk al di sotto di 17 kA.

In caso contrario, non è necessaria alcuna verifica, perché al di sotto di questi valori la norma considera intrinsecamente sicuro il “Sistema Quadro”.

Altro fattore da tenere in considerazione ai fini della verifica è la presenza o meno di un dispositivo a monte del quadro, perché in base a ciò occorre definire quale dato di targa deve possedere il quadro ai fini del cortocircuito ovvero la Icw (Corrente ammissibile di breve durata) o la Icc (Corrente di cortocircuito condizionata).

Anche in questo caso la CEP procede alla verifica di quanto sopra nel modo seguente:

Calcolo della corrente di picco limitata dall’interruttore posto a monte del quadro, sulla scorta delle curve di intervento fornite dai costruttori (Es. ABB)

Va da sé che, indipendentemente da quale sia il valore di riferimento tenuto in considerazione per la valutazione del corto circuito (Icw – Corrente ammissibile di breve durata o Icc – Corrente di corto circuito condizionata), il quadro risulta idoneo qualora il valore della corrente Icp sia inferiore a uno dei due.

In sostanza:

La terza fase della verifica del cortocircuito investe il dimensionamento del sistema di distribuzione del quadro, inteso come l’insieme delle barre, relativi supporti e carpenterie.

È proprio in questa fase che si ricorre alla documentazione messa a disposizione dai vari costruttori (Casa Madre) che forniscono dati tecnici e istruzioni di montaggio che garantiscono il livello di protezione idoneo in funzione del valore della corrente di cortocircuito in gioco.

Il sistema di distribuzione risulta idoneo se, in termini di energia specifica passante I²t e corrente di picco ammissibile Ipks, vengono garantite le seguenti condizioni:

Dalle relazioni matematiche su esposte si noti che il parametro determinante ai fini della verifica è il valore della Icw del sistema che dipende dalle sue caratteristiche elettriche e meccaniche.

In fase di progettazione e posa in opera la CEP verifica puntualmente tali condizioni, come si evince da un altro estratto del fascicolo tecnico più volte citato:

Calcolo dell’energia specifica passante dell’interruttore I²t posto a monte del sistema di distribuzione, sulla scorta delle curve di intervento fornite dai costruttori (Es. ABB)

Verifica finale della tenuta al corto circuito.

A verifiche ultimate, viene redatta la “Scheda Tecnica” prima menzionata con indicazione chiara dei dati inerenti la tenuta al corto circuito di cui alla norma CEI EN 61439-1.

Ai sensi delle norme tecniche vigenti, l’osservanza puntuale della procedura fin qui esposta consente di rilasciare “Dichiarazione di Conformità” del quadro alla relativa norma di prodotto.