© 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
© 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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 2
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 3
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 4
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 5
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 6
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 7
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 8
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 vigore CEI EN 61439-3
in preparazione
CEI EN 60439-3
in vigore CEI EN 61439-4
in preparazione
CEI EN 60439-4
in vigore CEI EN 61439-5
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 9
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 10
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 11
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 12
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)
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 13
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)
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 14
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 15
Novità (Tabella D.1 della CEI EN 61439-1) Modalità disponibili per verificare la conformità del quadro alla Norma
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 16
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)
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 17
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 18
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 19
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 20
Caratteristiche elettriche nominali
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 21
Caratteristiche elettriche nominali
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 22
Caratteristiche elettriche nominali
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 23
Caratteristiche elettriche nominali
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 24
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).
Caratteristiche elettriche nominali
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 25
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
Caratteristiche elettriche nominali
Tabella 7
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 26
Caratteristiche elettriche nominali
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%
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 27
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 28
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).
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 29
Grado di protezione IP di un quadro
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 30
Grado di protezione IP di un quadro
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 31
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 32
Verifica dei limiti di sovratemperatura
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
Verifica delle proprietà dielettriche
Verifica dei requisiti di prestazione
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 33
Verifica dei limiti di sovratemperatura
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 34
Verifica dei limiti di sovratemperatura
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 35
Verifica dei limiti di sovratemperatura
Terminali per conduttori esterni isolati (terminali del quadro): 70K
Verifica con prova (con corrente nei circuiti) Tab.6: Limiti di sovratemperatura
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 36
Verifica dei 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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 37
Verifica dei limiti di sovratemperatura
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 38
Verifica dei limiti di sovratemperatura
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 39
Verifica dei limiti di sovratemperatura
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 40
Verifica dei limiti di sovratemperatura
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 41
Verifica dei limiti di sovratemperatura
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 42
Verifica dei limiti di sovratemperatura
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)
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 43
Verifica dei limiti di sovratemperatura
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)
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 44
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 delle prestazioni in cortocircuito
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 45
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 46
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
Verifica della tenuta al cortocircuito
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 47
Verifica delle prestazioni in 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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 48
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
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).
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 49
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
Ipk = Icw × n
Correnti di cortocircuito del quadro La corrente nominale ammissibile di picco Ipk
Serve per definire gli sforzi elettrodinamici
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 50
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
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).
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 51
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
Icc Icc/Icw Icw
Corrente che specifica la tenuta al cortocircuito
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 52
Verifica delle prestazioni in 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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 53
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
Idoneità del quadro all’impianto
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 54
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 55
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 56
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 57
Verifica delle prestazioni in cortocircuito Dalle Tabelle di coordinamento
Back-up
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 58
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
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:
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 59
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 60
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
Sistema di distribuzione e tenuta al cortocircuito E’ noto il dispositivo di protezione a monte del sistema di distribuzione
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 61
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
Sistema di distribuzione e tenuta al cortocircuito Non è noto il dispositivo di protezione a monte del sistema di
distribuzione
Icp (presunta) < Icw (sistema)
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 62
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 63
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 64
Verifica delle prestazioni in cortocircuito
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).
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 65
Domande ?
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 66
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 67
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 68
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 69
Verifica delle proprietà dielettriche
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 70
Verifica delle proprietà dielettriche
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 71
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.
Verifica delle proprietà dielettriche
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 72
Verifica delle proprietà dielettriche
Distanze d’isolamento superficiali
Distanze di isolamento superficiali E’ la minima distanza tra due parti conduttrici misurata lungo la superficie
del materiale isolante.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 73
Verifica delle proprietà dielettriche
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 74
Verifica delle proprietà dielettriche
Tab.2: Distanze di isolamento superficiali
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 75
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 76
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 77
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 78
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 79
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 80
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 81
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 82
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 83
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 84
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).
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 85
Connessione degli interruttori con il sistema sbarre
Terminali posteriori orizzontali Terminali posteriori verticali
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 86
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 87
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 88
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro Indicazioni per la connessione degli interruttori con il sistema
sbarre
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 89
Ammaraggio dei conduttori in prossimità degli interruttori Massima distanza in mm a cui posizionare il primo setto di ancoraggio
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 90
Ammaraggio dei conduttori in prossimità degli interruttori Massima distanza in mm a cui posizionare il primo setto di ancoraggio
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 91
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
Tmax T
SACE Tmax XT
Distanze d’installazione degli interruttori scatolati Tmax T, SACE Tmax XT Distanze di isolamento per installazione in cubicolo metallico
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 92
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
Tmax T
SACE Tmax XT
Distanze d’installazione degli interruttori scatolati Tmax T, SACE Tmax XT Distanza minima tra due interruttori affiancati
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 93
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 94
Distanze d’installazione degli interruttori Emax ed Emax X1
Indicazioni per l’installazione degli interruttori in quadro
Emax X1 Emax E1÷ E6
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 95
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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 96
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
Verifiche individuali e certificazione del quadro
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 97
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
Verifiche individuali e certificazione del quadro
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 98
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.
Verifiche individuali e certificazione del quadro
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 99
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
Verifiche individuali e certificazione del quadro
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 100
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
Verifiche individuali e certificazione del quadro
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 101
Verifiche individuali e certificazione del quadro
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.
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 102
Verifiche individuali e certificazione 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
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 103
Domande ?
© ABB Group 19 luglio 2010 | Slide 104