Angelo Baggini –Docente Università degli Studi di Bergamo

Franco Bua – Segretario Tecnico Referente CEI

Il 1 marzo 2019 è entrata in vigore la V5 della Norma CEI 64-8 che sostituisce completamente le Sezioni:

• 443: Protezione contro le sovratensioni di origine atmosferica o dovute a manovra;
• 534: Dispositivi per la protezione contro le sovratensioni transitorie;
• 722: Alimentazione dei veicoli elettrici.

Si tratta della quinta variante alla settima edizione della CEI 64-8 che era stata pubblicata nel 2012. Come è avvenuto negli ultimi anni anche la V5 prosegue il percorso di allineamento delle pratiche impiantistiche nazionali con le norme di armonizzazione europee HD (Harmonization Document).

Questo articolo riprende brevemente i contenuti, le novità formali e sostanziali introdotte.

Protezione contro le sovratensioni transitorie condotte

La protezione contro le sovratensioni transitorie condotte di origine atmosferica o dovute a manovra è oggetto della maggioranza delle novità introdotte sia nella sezione 443 sia nella sezione corrispondente della Parte 5 dedicata ai dispositivi.

Le sovratensioni considerate dalla nuova Sez. 443 non cambiano rispetto al passato: la Norma CEI 64-8 tratta sempre e solo le sovratensioni condotte dalle linee di alimentazione dell’impianto sia di origine atmosferica sia di manovra, ovvero sono sempre escluse le sovratensioni dovute alla fulminazione diretta della struttura o indotte da un fulmine che cade in prossimità della struttura. La novità introdotta dalla V5 consiste nella definizione di un nuovo criterio di valutazione della necessità di protezione.

Valutazione della necessità di protezione

La definizione di un nuovo criterio di valutazione del rischio dovuto alle sovratensioni transitorie condotte dall’impianto di alimentazione costituisce probabilmente la principale novità introdotta dalla V5.

Il nuovo metodo ha l’indubbio pregio della semplicità ed è alternativo e non in contrasto (per quanto applicabile, ovvero per le sovratensioni transitorie condotte dall’impianto di alimentazione) con quello più generale ma complesso proposto dalla Norma EN 62305-2 (le norme del CT 81 fanno sempre riferimento alle sovratensioni in generale fulminazione diretta e indiretta di linee di alimentazione e struttura).

Il metodo proposto dai nuovi artt. 443.4 e 443.5 della Norma CEI 64-8 è riportato sinteticamente in Figura 1, a compendio della quale si cita quanto segue:

• si tratta di un approccio piuttosto manicheo che tuttavia ha una serie di vantaggi primi tra i quali l’estrema semplicità e la formalizzazione del principio che chi è pigro (e come tale non vuole fare la valutazione) può procedere comunque semplicemente adottando le protezioni a favore di sicurezza;
• la V5 omette l’aggettivo “insostituibile” che correda il patrimonio culturale citato nelle Norme del CT 81;
• come tutti i metodi semplificati procede a favore della sicurezza e tranne che in pochi casi specifici la protezione contro le sovratensioni transitorie condotte risulta necessaria.

Un vero e proprio calcolo, seppure semplice, è necessario per i soli casi residuali applicando l’espressione riportata all’art. 443.5:

CRL = f / (LP . Ng)

Dove:

• f è riportato in Tabella 1;
• Ng è la densità di fulminazione al suolo pari a 0,1 Td livello ceraunico;
• LP è una lunghezza equivalente delle linee BT e AT fino al primo dispositivo di protezione dalle sovra- tensioni.

Senza entrare in ulteriori dettagli, vale la pena solo osservare che essendo nella maggior parte dei casi LP difficilmente conoscibile, o comunque non controllabile perché di altra proprietà, vale sempre la pena assumerlo pari al valore massimo (1 km).

Dispositivi per la protezione contro le sovratensioni transitorie

Alla scelta e installazione dei dispositivi per la protezione contro le sovratensioni transitorie, la V5 dedica la Sez. 534.

Vale subito la pena precisare che rispetto al testo che va a sostituire l’art. 534.1 coerentemente con i contenuti che seguono cita esclusivamente gli SPD e tralascia soluzioni alternative quali trasformatori di isolamento particolari, filtri o loro combinazioni.

La norma non li tratta, ma ovviamente vale la regola generale che quanto non vietato è ammesso.

Nei confronti della tenuta dell’isolamento:

• l’impianto elettrico dell’utente di bassa tensione è convenzionalmente suddiviso (CEI 64-8 art. 443.6.2) in quattro zone identificate dai primi quattro numeri romani in ordine crescente di severità delle sovratensioni che le apparecchiature installate nella medesima zona sono in grado di sostenere;
• la severità delle sovratensioni transitorie che le apparecchiature elettriche sono in grado di sostenere è convenzionalmente codificata (EN 60664-1) dalla categoria di sovratensione (I, II, III, IV) in relazione alla tensione di tenuta ad impulso (Uw).

In Tabella 2 sono state riportate le categorie di sovratensione corrispondenti alle tensioni nominali più comuni.

Obiettivo della protezione contro le sovratensioni è limitare, in ogni zona dell’impianto, le sollecitazioni dielettriche a livelli tali da essere sopportate dalle apparecchiature installate in quella stessa zona.

L’installazione coordinata di SPD oltre che ad arrivo linea può essere necessaria sui quadri secondari o in prossimità delle apparecchiature se, come in genere accade, la prima non è sufficiente.

Un SPD, oltre che dalla macro-tecnologia sulla quale è basato (spinterometrica, a varistori), è individuato dai seguenti elementi:

• schema di collegamento (CT1, CT2);
• tipo di SPD (1, 2, 3);
• livello di protezione (Up);
• tensione continuativa (Uc);
• corrente/i di scarica (In-Imax / Iimp);
• corrente susseguente.

Schemi di collegamento

I tre schemi di collegamento degli SPD (A, B, C) in uso prima dalla V5 diventano due (CT1 e CT2, Figura 2):

• nello schema CT1 gli SPD sono collegati tra i conduttori attivi e terra;
• nello schema CT2 oltre agli SPD collegati tra i conduttori attivi e terra è previsto un ulteriore SPD tra il neutro ed il PE. Si tratta di un cambiamento formale nella direzione della semplicità.

La V5 precisa che, nei sistemi TN-S e TN-C-S, può essere omesso l’SPD N-PE se la distanza tra il punto di separazione tra neutro e PE ed il punto in cui sono installati gli SPD è minore di 0,5 m o se il punto di separa- zione tra neutro e PE e gli SPD sono nello stesso quadro.

Tipo di SPD

La scelta del tipo di SPD dipende dalla sollecitazione che, in ragione del punto di installazione, l’SPD è chiamato a sopportare e dai requisiti di protezione richiesti.

In Figura 3 è riportato uno schema esemplificativo.

Generalmente va bene il Tipo 2, con le seguenti eccezioni: Tipo 1 se le condizioni  di  installazione sono tali da portare l’SPD ad essere percorso dalla corrente di fulmine (ad esempio all’origine dell’impianto), Tipo 3 per la protezione delle apparecchiature più sensibili (ad esempio apparecchiature elettroniche).

Per stabilire quando non è sufficiente un SPD di Tipo 2, occorre fare riferimento:

• da un lato alle Norme della serie EN 62305: gli SPD ad arrivo linea devono essere di Tipo 1 se ND + NL> 0,01 (ND è il numero annuo di fulminazioni dirette sull’edificio e NL sulla linea – coerentemente con l’oggetto della sezione 443 della V5);
• alla sensibilità delle apparecchiature da pro- teggere per il Tipo 3.

Tensione continuativa

La tensione continuativa (UC) è il valore efficace della tensione più elevata alla frequenza di rete che può essere applicata in modo continuativo ai morsetti dell’SPD.

Considerata la nota tolleranza sulla tensione di rete è giocoforza che sia richiesto che la tensio- ne di esercizio continuativa consideri sempre un 10% di margine tranne che nel caso dei sistemi TN e TT nel collegamento N-PE che già considera la condizione di guasto più gravosa (Tabella 3).

Livello di protezione

Il livello di protezione dell’SPD (UP) deve essere in- feriore all’80% della tensione di tenuta a impulso dell’apparecchiatura (UW).

Corrente di scarica

Le norme di prodotto rappresentano convenzionalmente la corrente di scarica con parametri diversi per i diversi tipi di SPD:

• Iimp corrente impulsiva di scarica per il Tipo 1;
• In corrente di scarica nominale per il Tipo 2.

Gli SPD di Tipo 1 (Tabella 5) devono avere Iimp:

• ≥ 12,5 kA, se installati ad arrivo linea;
• ≥ 5 kA, se installati a valle.

Corrente susseguente

La corrente susseguente (ovvero il valore massimo di corrente di cortocircuito a 50 Hz che l’SPD è in grado di estinguere da solo, o abbinato ad uno specifico dispositivo di protezione) deve essere superiore alla corrente di cortocircuito presunta nel punto di installazione.

Nel commento dell’art. 534.4.4.6 viene specificato che occorre fare riferimento alla corrente di cortocircuito monofase.

Alimentazione dei veicoli elettrici

La maggior parte delle modifiche intervenute nella Sez. 722 in tema di alimentazione dei veicoli elettrici sono, seppur utili, formali.

Le modifiche tecniche principali sono due:

• la Sez. 722, precedente la V5, nel caso di alimentazione trifase, richiedeva l’adozione di misure di protezione sensibili alle correnti continue di guasto a terra (in pratica interruttori differenziali di tipo B); la V5, oltre ad aver eliminato il riferimento all’alimentazione trifase, specifica che tale protezione è necessaria solo se la stazione di carica è per il modo di carica 3 (presa a spina o connettore conformi alla Norma CEI EN 62196) e tale protezione non è già fornita dalla stazione di ricarica stessa. In alternativa, la norma ammette anche invece del differenziale di tipo B, un differenziale di tipo A integrato da un dispositivo in grado di interrompere l’alimentazione quando la corrente continua di guasto a terra supera 6 mA;

• nei sistemi IT la V5 prevede l’installazione di un sistema di controllo dell’isolamento con soglia di pre-allarme ≤ 300 Ω/V e di allarme ≤ 100 Ω/V con segnalazione ottica e/o acustica di intervento. Al raggiungimento della soglia di pre-allarme, la carica in corso può continuare, ma non deve essere possibile iniziarne una successiva. Al raggiungimento della soglia di allarme, l’alimentazione deve essere interrotta entro 10 s. Il dispositivo di controllo dell’isolamento può essere omesso se è prevista l’interruzione automatica del primo guasto a terra, art. 722.538.1.

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