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Apparecchiature BT:

norme, tecnologia e ambiente

 

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APPARECCHIATURE A BASSA TENSIONE

18/05/2021
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Alberto Siani, Presidente del SC 121A
Ezio Le Donne, Segretario del SC 121A

L’attività normativa del SottoComitato 121A CEI e il contributo alla normativa internazionale.

L’attività di standardizzazione del SC 121A copre tutte le caratteristiche degli apparecchi industriali a bassa tensione (quali, ad esempio, interruttori automatici, interruttori di manovra-sezionatori, contattori elettromeccanici e avviatori statici, commutatori di rete, dispositivi di comando e controllo, dispositivi integrati di protezione e comando, morsetti e morsettiere), in particolare per quanto riguarda i requisiti del prodotto e i requisiti di prova associati, le interfacce fisiche e logiche relative al sistema di controllo, i dati di prodotto e le proprietà per lo scambio di informazioni.

Considera anche aspetti orizzontali, quali gli aspetti ambientali, di efficienza energetica, di sicurezza (anche funzionale), la compatibilità elettromagnetica (EMC) e le funzioni di comunicazione radio e contribuisce al miglioramento delle norme associate a questi aspetti.

Domanda e tendenze del mercato

Gli utilizzatori delle norme associate al SC 121A richiedono una sempre più ampia e diffusa approvazione/certificazione dei prodotti specifici e la marcatura CE è solo un requisito minimo essenziale per immettere i prodotti sul mercato e, quindi, poter accedere ad un contratto di offerta.

Le norme EN (e quindi le norme CEI) pubblicate dal SC 121A sono di riferimento e di utilizzo, ad esempio, per:

  • costruttori delle apparecchiature industriali a bassa tensione;
  • laboratori di prova (e organismi di certificazione) durante la fase di test/certificazione;
  • quadristi;
  • installatori/Impiantisti;
  • appaltatori (oltre alle norme di installazione, l’applicazione delle norme degli apparecchi e dei quadri elettrici consente di raggiungere una migliore sicurezza elettrica) e
  • altri utenti dei prodotti (come le aziende di distribuzione elettrica e i principali utenti finali).

Anche a questi fini, il SC 121A mantiene rapporti di collaborazione molto stretti soprattutto con il SC 121B (l’altro SC appartenente al CT 121) che si occupa di quadri di distribuzione in bassa tensione e di quadri per applicazioni speciali, che rappresentano il luogo naturale di installazione degli apparecchi normati dal SC 121A.

La continua richiesta di riduzione dei costi porta a due tendenze divergenti:

  • la standardizzazione dei dispositivi con conseguente riduzione dei costi attraverso volumi elevati;
  • l’ottimizzazione dei dispositivi adattati all’ambiente.

La crescente domanda di affidabilità sta chiaramente spingendo la standardizzazione perché il volume elevato crea possibilità per:

  • monitoraggio più efficiente della qualità;
  • ulteriori miglioramenti tecnici.

Viene confermata la necessità di disponibilità e standardizzazione dei dispositivi per i produttori di macchine e i loro clienti finali.

L’e-commerce accresce l’interesse per lo scambio in formato elettronico di dati descrittivi dei prodotti attraverso una struttura definita per le informazioni.

La continua esigenza di aumentare l’efficienza spinge all’utilizzo intelligente dei dispositivi elettronici e dei sistemi di comunicazione, che sono in grado di fornire e scambiare maggiori informazioni ai sistemi di monitoraggio e controllo.

Infine, alcune nuove applicazioni sulla generazione di energia (ad esempio fotovoltaico) hanno impatto sulle esigenze del cliente e sono state prese in considerazione dal SC 121A, in termini di caratteristiche degli apparecchi dal punto di vista delle prestazioni e delle condizioni ambientali di installazione.

I prodotti intelligenti e lo scambio di dati stanno diventando sempre più importanti nel contesto della digitalizzazione. Si prevede che la comunicazione wireless sarà un requisito essenziale già a breve e medio termine per molti prodotti, per i quali la conformità con RED (Radio Equipment Directive) sarà la base legislativa di riferimento.

Tendenze tecnologiche, ambiente e impatto ecologico

Lo sviluppo dei dispositivi meccanici di protezione e manovra è stato piuttosto stabile in passato, il che ha permesso di descriverne e verificarne la sicurezza e la funzionalità in modo molto efficace. Più recentemente le tecnologie elettroniche e dei semiconduttori hanno portato a nuovi dispositivi e dispositivi ibridi (combinando tecnologie meccaniche, elettroniche e dei semiconduttori). Queste nuove tecnologie includono nuove funzionalità e caratteristiche per i prodotti, migliorandone le capacità di comunicazione, contribuendo all’applicazione di alcune iniziative dell’Unione Europea (ad esempio, in Italia, il Piano Transizione 4.0).

L’integrazione continua dei prodotti del SC 121A all’interno dei sistemi di gestione dell’energia porta anche allo sviluppo di dispositivi “meccatronici”, il che significa che l’elettronica e il software integrati hanno sempre più valore per i clienti. Pertanto, le norme dedicate alla comunicazione e al trasferimento dei dati, nonché i profili dei dispositivi, continueranno a essere sviluppate per coprire queste esigenze.

Il SC 121A sta tenendo conto nei propri lavori delle regole orizzontali e delle raccomandazioni fornite dal Comitato Tecnico CENELEC TC 111X (in Italia, CEI CT 111), che è competente per lo sviluppo delle norme relative all’impatto ambientale dei prodotti elettrotecnici.

Le norme del SC 121A richiedono requisiti aggiuntivi specifici per i prodotti di propria competenza nelle seguenti aree:

  • Ecodesign (progettazione attenta all’ambiente);
  • efficienza delle risorse (efficienza energetica, efficienza dei materiali);
  • inquinamento / emissione (sostanze pericolose).

Anche se i prodotti del SC 121A non danno un contributo significativo alle perdite di energia nelle reti elettriche (presumibilmente inferiori allo 0,5% dei carichi alimentati), sono ritenuti dispositivi “chiave” nel quadro della gestione dell’energia.

I Comitati Tecnici di riferimento (in Europa, CLC TC121A e in Italia, il CEI SC 121A) stanno migliorando la capacità di seguire l’evoluzione della normativa UE che ha un forte impatto sui quadri e sugli apparecchi industriali di bassa tensione, come ad esempio il Regolamento Europeo “Ecodesign for energy-using products” (2009/125/EC).

Principali attività innovative

Negli ultimi anni e ancora per il futuro in campo normativo sono entrati a far parte nuovi aspetti, che per i prodotti del nostro SottoComitato si aggiungono alle prestazioni “tradizionali” quali l’isolamento, il riscaldamento, la portata della corrente e la chiusura ed interruzione delle correnti in condizioni di sovraccarico e di corto circuito.

I nuovi aspetti sono relativi all’Ecodesign, all’efficienza energetica e al monitoraggio dei carichi (temi importanti per l’economia circolare), come anche alle applicazioni per il fotovoltaico e, ultimamente, al problema della sicurezza informatica (Cybersecurity) di interesse per tutti i dispositivi in grado di “comunicare” (inviare e ricevere informazioni/comandi)

Quest’ultimo aspetto è rafforzato dalla pubblicazione di una recente Direttiva europea che richiede la certificazione, per ora volontaria, dei prodotti interessati. Si può prevedere che nel futuro si continuerà perciò a lavorare sempre più su questi aspetti, indirizzati alla sicurezza e a costruire un ambiente ecocompatibile.

Relativamente ai prodotti, sono in discussione:

  • terminali per conduttori in alluminio;
  • utilizzo dei prodotti in applicazioni per il fotovoltaico;
  • definizione delle correnti critiche in caso di utilizzazione in corrente continua;
  • funzioni aggiunte per i relè/sganciatori elettronici legati alla comunicazione;
  • calcolo del tasso di guasto per i componenti utilizzati in applicazioni per la sicurezza;
  • possibilità di monitoraggio dei carichi.

Inoltre sono stati appena normalizzati con l’ultima edizione della Norma IEC 60947-4-1 (che sarà pubblicata come CEI EN 60947-4-1) i diffusissimi Interruttori per comando motori (MMS), ora definiti MPSD (Manual protection switching device).

Nel seguito sono riportati i dettagli delle Norme relative alla attività svolta negli ultimi due anni dal CT 121 e SC 121A e ad alcuni Documenti relativi alle attività in corso del SC 121A.

Nuove norme e norme aggiornate recentemente

Norme aggiornate negli ultimi due anni dal SC 121A

IEC 60947-1 (Ed. 6.0-2020) Low-voltage switchgear and controlgear – Part 1: General rules

La norma stabilisce le regole generali e i requisiti di costruzione e di prestazione comuni ai prodotti interessati. La sesta edizione include, tra le altre, modifiche tecniche significative nella definizione delle prove per c.c.; per le prove per la compatibilità elettromagnetica (EMC); nei requisiti per le prove ambientali; un esempio per dichiarazione sui materiali; un nuovo allegato X: Coordinamento tra dispositivi di protezione al cortocircuito associati nello stesso circuito.

IEC 60947-2 (Ed. 5.1-2019) Low-voltage switchgear and controlgear – Part 2: Circuit-breakers

La norma si applica agli interruttori BT (<= 1000 V c.a. o 1500 V c.c.) e contiene requisiti aggiuntivi per interruttori integrati con fusibili. La quinta edizione ha introdotto prove per la ricerca delle correnti critiche per interruttori in c.c.; prove per la verifica della selettività; un nuovo differenziale tipo B; requisiti per il collegamento di conduttori in alluminio nell’Allegato D; un nuovo Allegato P per interruttori per applicazioni fotovoltaiche; un nuovo allegato R per interruttori differenziali con funzioni di richiusura automatica.

IEC 60947-3 (Ed. 4.0-2020) Low-voltage switchgear and controlgear – Part 3: Switches, disconnectors, switch-disconnectors and fuse-combination units

La norma si applica a interruttori, sezionatori, interruttori di manovra-sezionatori e unità combinate con fusibili ed ai loro accessori BT. La quarta edizione ha aggiunto prove per la ricerca delle correnti critiche per interruttori c.c.; requisiti per una tenuta al cortocircuito condizionale per sezionatori, interruttori e interruttori di manovra-sezionatori protetti da interruttori; nuove categorie per il comando di motori ad alta efficienza (allegato A); un nuovo allegato E per il collegamento di conduttori in alluminio; un nuovo allegato F per la misura delle perdite di potenza.

IEC 60947-4-1 (Ed. 4.0-2018) Low-voltage switchgear and controlgear – Part 4-1: Contactors and motor-starters – Electromechanical contactors and motor-starters

La norma si applica alle seguenti apparecchiature BT: contattori e avviatori elettromeccanici compreso il dispositivo di protezione del motore (MPSD); elettromagneti per il comando di contattori e relè; contatti dedicati al circuito bobina di un contattore o relè; accessori dedicati (es. cablaggio dedicato, accessorio di blocco dedicato). La quarta edizione prevede requisiti per nuovi dispositivi di manovra di protezione motore (MPSD); una procedura di valutazione per la protezione elettromeccanica da sovraccarico utilizzata nelle applicazioni di sicurezza (nuovo allegato L); disposizioni per il comando di motori ad alta efficienza e con alte correnti a rotore bloccato per ottenere una classe di efficienza elevata; misura della potenza assorbita dalla bobina; requisiti in c.c. per l’utilizzo in applicazioni per fotovoltaico (nuovo allegato M); indicatori per il monitoraggio del carico (nuovo allegato O); prove di interruzione in cortocircuito per MPSD (nuovo allegato P).

IEC 60947-6-1 (Ed. 3.0-2020) Low-voltage switchgear and controlgear – Part 6-1: Multiple function equipment – Transfer switching equipment

La norma si applica alle apparecchiature di commutazione (TSE), da utilizzare nei sistemi di alimentazione per garantire la continuità della fornitura e consentire la gestione energetica dell’installazione, trasferendo un carico tra diverse fonti di alimentazione BT e copre: apparecchiature di commutazione ad azionamento manuale (MTSE); apparecchiature di commutazione azionate a distanza (RTSE); apparecchiatura di commutazione automatica (ATSE), compreso il controllore.

La terza edizione include la modifica delle definizioni delle categorie di utilizzo; l’introduzione di nuovi requisiti di marcatura; l’aggiunta di nuovi requisiti e prove per interblocchi meccanici ed elettrici; un chiarimento dei requisiti di prestazione per CB di tipo TSE, in linea con i requisiti stabiliti nella IEC 60947-2; l’aggiunta di una nuova sequenza di prova V: prestazioni delle correnti critiche per apparecchiature utilizzate in c.c.

Scopo delle nuove Norme emesse negli ultimi due anni dal CT 121

IEC TS 63058:2021 Switchgear and controlgear and their assemblies for low voltage – Environmental aspects

La Specifica Tecnica fornisce una guida ai produttori di apparecchi di manovra e di comando e ai loro assiemi (quadri elettrici) a bassa tensione per valutare e migliorare l’impatto ambientale e per consentire una efficace comunicazione utilizzando riferimenti comuni per le informazioni ambientali lungo tutto il ciclo di vita.

IEC TR 63196:2020 Switchgear and controlgear and their assemblies for low-voltage – Energy efficiency

Il Rapporto Tecnico, in linea con i principi della Guida IEC 119, definisce gli aspetti di efficienza energetica degli apparecchi di manovra e di comando conformi a IEC 60947, dei contattori per uso domestico conformi a IEC 61095, degli interruttori di manovra particolari conformi a IEC 62626 e dei quadri elettrici conformi a IEC 61439, nel contesto dell’efficienza energetica complessiva del sistema. Esso fa riferimento ad aspetti di politica energetica, nonché ad aspetti di prodotto e di sistema.

Scopo delle nuove Norme emesse negli ultimi due anni dal SC 121A

IEC 60947-9-1 (Ed. 1.0:2019) Low-voltage switchgear and controlgear – Part 9-1: Active arc-fault mitigation systems – Arc quenching devices

La norma riguarda i dispositivi a bassa tensione di spegnimento dell’arco, di seguito denominati AQD, che hanno lo scopo di eliminare i guasti da arco elettrico in apparecchiature di bassa tensione (tipicamente quadri e assiemi di apparecchiature di controllo in conformità con la serie IEC 61439). In caso di arco interno ad una apparecchiatura, essi vengono chiusi in modo da creare un percorso di corrente a bassa impedenza e far sì che la corrente di guasto si trasferisca nel nuovo percorso spegnendo l’arco iniziale. Il passaggio di corrente nel nuovo percorso viene poi interrotto da un dispositivo di protezione di cortocircuito (SCPD).

IEC TR 63201 (Ed. 1.0:2019) Low-voltage switchgear and controlgear – Guidance for the development of embedded software

Il Rapporto Tecnico fornisce informazioni e requisiti minimi raccomandati relativi ai software integrati che supportano le funzioni principali degli apparecchi di manovra e di comando durante l’intero ciclo di vita dell’apparecchiatura. È indirizzato ai progettisti.

IEC TS 63208 (Ed. 1.0:2020) Low-voltage switchgear and controlgear – Security aspects

La Specifica Tecnica si applica alle funzioni principali relative alla sicurezza degli apparecchi di manovra e comando durante l’intero ciclo di vita. Ha lo scopo di sviluppare la consapevolezza sugli aspetti della sicurezza e fornisce raccomandazioni e requisiti sulle contromisure appropriate contro la vulnerabilità alle minacce.

IEC TR 63216 (Ed. 1.0:2019) Low-voltage switchgear and controlgear – Electromagnetic compatibility assessment for switchgear and controlgear and their assemblies

Il Rapporto Tecnico definisce categorie omogenee per gli ambienti elettromagnetici al fine di armonizzare le regole generali ed i requisiti delle Norme di prodotto di compatibilità elettromagnetica (EMC), applicabili agli apparecchi di manovra e di comando contenenti circuiti elettronici ed ai loro assiemi di bassa tensione. Scopo principale dei requisiti EMC è garantire il funzionamento sicuro e affidabile degli apparecchi, nonché l’efficienza della comunicazione dei dispositivi di radiocomunicazione all’interno degli ambienti considerati.

Nuove Norme del SC 121A in corso di pubblicazione

IEC TS 60947-7-5 (Ed. 1) Low-voltage switchgear and controlgear – Part 7-5: Ancillary equipment – Terminal blocks for aluminium conductors

Il documento specifica i requisiti per le morsettiere con unità di serraggio a vite o senza viti destinate principalmente all’uso industriale o simile e da fissare a un supporto per fornire il collegamento elettrico e meccanico. Questo documento può essere utilizzato per le morsettiere per il collegamento tra conduttori in alluminio o conduttori da alluminio a rame.

IEC 60947-9-2 (Ed. 1) Low-voltage switchgear and controlgear – Part 9-2: Active arc-fault mitigation systems – Optical-based internal arc-detection and mitigation devices

Il documento riguarda i dispositivi di controllo dell’arco interno, di seguito denominati IACD, destinati a rilevare guasti da arco interno in quadri di bassa tensione a partire dall’effetto ottico dell’arco e ad azionare il dispositivo di mitigazione (esterno o combinato) per ridurre al minimo gli effetti dell’arco. Il caso di guasto da arco elettrico all’interno di un quadro BT è considerato dalle Norme IEC TR 61641, che specifica i requisiti di prova per i quadri e IEC TS 63107, che specifica le prove per verificare la corretta integrazione dei sistemi di rilevamento del guasto da arco elettrico interno nei quadri di potenza secondo IEC 61439-2.

IEC 60947-10 (Ed.1) Low-voltage switchgear and controlgear – Part 10: Semiconductor Circuit-Breakers

Questa parte si applica agli interruttori automatici a semiconduttori per la protezione, l’isolamento e la commutazione BT e copre due diversi tipi: Interruttori a semiconduttori (SCCB) che hanno elementi di commutazione elettronici ed elementi di commutazione meccanici collegati in serie per la funzione di isolamento e Interruttori a semiconduttori ibridi (SCHCB) che hanno elementi di commutazione elettronici ed elementi di commutazione meccanici collegati in serie per la funzione di isolamento e con elementi di commutazione meccanici in parallelo al semiconduttore per ridurre le perdite di potenza.

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