Note critiche all’allegato C di CEI 121-5 “Guida alla normativa applicabile ai quadri elettrici di bassa tensione e riferimenti legislativi”. Parte 1

 L’allegato C della guida si riferisce chiaramente ad un quadro elettrico posto a valle (8 m, utenza n. 11) di un trasformatore in resina da 400 kVA. Noi riteniamo che il contenuto dell’allegato C non sia all’altezza di un documento prodotto dall’ente normativo nazionale per più ragioni.

1.     Nell’allegato C si ammette che per il quadro descritto non sia necessario provare in uno dei modi previsti dalla norma CEI EN 61439-1[1], che esso risulta in grado di resistere al cortocircuito, in quanto la corrente di cortocircuito presunta Icp nel punto di installazione del quadro risulta pari o inferiore a 10 kA (pag. 83), esattamente pari a 9.284 A (pag. 89). A noi risulta che un calcolo prudenziale conduca ad un valore superiore a 10 kA (prese di regolazione della tensione del trasformatore, tolleranza sul valore della tensione di cortocircuito del trasformatore, maggiorazione della tensione impressa del 5%, … ). L’esempio fornito dalla guida risulta fortemente fuorviante per gli utilizzatori della guida meno preparati, indotti a credere che per un quadro posto a valle di un trasformatore da 400 kVA non ci si debba preoccupare di dimostrarne la tenuta al cortocircuito della barratura principale .

2.     Si afferma a pag. 95 che il quadro presenta una Corrente Nominale di Cortocircuito condizionata pari a 17 kA. In base a quale ragione si fornisca tale valore non è chiaro. L’interruttore generale del quadro con In pari a 800 A non è in genere in grado di limitare il primo picco di corrente entro i 17 kA.

3.     Non si è applicata la nota di tab. 1 della norma CEI 61439-1, la quale avverte che in prossimità dei trasformatori MT/BT si deve controllare il valore del fattore di potenza, FdP,  della corrente di cortocircuito, in quanto questo risulta in genere inferiore a quello convenzionale cui sono provati gli interruttori al variare del loro potere di interruzione, PI.  Ciò comporta una scelta errata/da giustificare di tutti gli interruttori, ma in particolare per gli interruttori delle utenze 11 e n. 12, con PI pari a 10 kA, il cui FdP di riferimento per il PI è pari a 0,5 mentre il FdP della Icp è molto inferiore. Comunque per l’utilizzo di tutti gli interruttori a nostro avviso devono essere interpellati i costruttori, in quanto sono impiegati su valori del FdP inferiore a quello di prova, per il quale è garantito il corretto funzionamento. Ciò vale anche per gli interruttori scatolati e per l’interruttore generale. L’esempio prodotto nella guida risulta pertanto fuorviante per gli utenti della guida meno preparati.

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[1] CEI EN 61439-1, Apparecchiature assiemate di protezione e di manovra per bassa tensione – Prescrizioni generali

Quando un quadro elettrico non provato al cortocircuito può essere installato?

 

Pare che secondo la norma tecnica applicabile un quadro elettrico non provato al cortocircuito possa essere installato

a)    quando la corrente di cortocircuito presunta nel punto di installazione è minore di 10 kA, 

oppure

b)    quando ha in ingresso un dispositivo di protezione che limita a 17 kA la corrente di picco in corrispondenza del suo potere di interruzione o in corrispondenza della corrente di cortocircuito presunta nel punto di installazione,

oppure

c)     quando è installato a monte del quadro un dispositivo di protezione in grado di limitare a 17 kA la corrente di picco della corrente di cortocircuito presunta nel punto di installazione.

A me sembra errata questa formulazione in quanto le due condizioni a) e b) o a) e c) devono essere soddisfatte contemporaneamente. Almeno se vogliamo dare una giustificazione tecnica alla disposizione normativa. Ciò in quanto spesso non vale la regola che, quando la corrente di cortocircuito è pari a 10 kA, la corrente di picco corrispondente è inferiore a 17 kA. Ciò è vero solo se il fattore  della corrente di cortocircuito è inferiore o uguale a 0,5. Ricordo che 0,5 è il valore del fattore di potenza convenzionale con cui vengono testati gli interruttori automatici di protezione per determinarne il potere di interruzione per la classe di potere di interruzione fino a 10 kA. La realtà impiantistica non rispetta certo questa convenzione.

E’ significativo al fine di dare ragione alla mia non trascurabile affermazione esaminare con attenzione il caso descritto nell’allegato C della guida CEI 121-5 in vigore. Esso descrive un quadro con In pari a 630 A, per il quale la guida non prevede, a mio avviso erroneamente, la necessità di eseguire le prove di corto circuito. Faremo questo esame prossimamente e dimostreremo come l'esempio possa risultare fuorviante per gli utenti della norma e della guida.

9. IL PUNTO DELLA SITUAZIONE NELLA SELEZIONE DEGLI INTERRUTTORI DI PROTEZIONE DI BT IN CONDIZIONI DI APPLICAZIONE FUORI STANDARD

 

Conclusioni

 

Importante problema di sicurezza quasi sconosciuto da segnalare

Il problema[1] trattato riguarda la sicurezza delle persone e degli impianti e non dovrebbe essere trascurato. L’alta frequenza, con cui il problema si presenta, e le pesanti responsabilità collegate richiederebbero su di esso maggior attenzione da parte dell’ambiente normativo.

Ai progettisti, ai quadristi, agli installatori, ai collaudatori e ai verificatori devono essere fornite indicazioni precise ed affidabili[2] sulla procedura da seguire per risolvere almeno la maggioranza dei casi critici, che si possono presentare e che riguardano sezioni di impianti elettrici importanti. Ciò deve avvenire in tempi brevi[3]. La sorgente di rischio, che abbiamo descritto, deve entrare a far parte dell’elenco dei rischi[4]. Non prenderlo in considerazione significa non ispirarsi al principio di precauzione.

 

Contenuto della modifica da apportare nei documenti normativi

Il testo ambiguo e tardivo[5] presente nel commento all’art. 5.33.3.2 di CEI 64-8 e la procedura descritta nelle ultime pagine in CEI 121-5 dovrebbero essere modificati necessariamente[6] prescrivendo il ricorso all’approvazione dei costruttori per l’uso degli interruttori di protezione nei casi critici in queste note considerati. Non sembra possibile oggi l’adozione di una soluzione diversa.

Per aiutare i progettisti a non cadere in errore nella selezione degli interruttori, suggeriamo ai normatori di inserire nel commento all’art. 533.3.2 della stessa norma CEI 64-8 una tabella, che riporti i fattori di potenza convenzionali, cui i progettisti possano agevolmente riferire i poteri di apertura e di chiusura[7] in cortocircuito nominali degli interruttori da utilizzare[8] senza l’autorizzazione dei costruttori.  

 

Una più equilibrata ripartizione in ambito normativo delle influenze dei diversi portatori di interessi

Per quanto abbiamo potuto osservare nei non pochi anni trascorsi si auspicano presso il CEI interventi orientati a garantire un processo di formazione dei contenuti normativi più aperto alle osservazioni esterne e più equilibrato nell’assegnare il dovuto peso alle esigenze di tutti i diversi portatori di interessi in particolare in contrapposizione a quello dei costruttori di interruttori di protezione e di quadri elettrici[9]. Di ciò in particolare i progettisti dovrebbero farsi carico nel pretendere presso gli enti normatori risposte più tempestive, attente e precise da parte dei costruttori.

 

Perché non investire le università del compito di partecipare ai lavori di validazione dei contenuti delle norme tecniche?

 L’ambiente universitario potrebbe garantire competenze e terzietà nella procedura di formazione delle norme tecniche. L’ambiente universitario è depositario di ottime risorse e capacità per condurre importanti analisi scientifiche, necessarie anche per valutare con occhio meno coinvolto di altri portatori di interessi il rapporto costi/benefici delle novità tecnologiche con continuità “obbligatoriamente”[10] proposte nel mercato.

 

 

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[1] Il problema del possibile utilizzo improprio e insicuro degli interruttori elettrici di protezione.

[2] L’importanza del problema non merita come risposta l’ambiguo testo del commento ad un articolo di norma, nè alcune righe delle ultime pagine di una guida. Il tutto peraltro senza una comprensibile giustificazione tecnica.

[3] Già circa 45 anni or sono chi scrive ha segnalato il problema, di cui si tratta (TR 2500 kVA a perdite ridotte), senza aver trovato presso i costruttori adeguata assistenza.

[4] Alcuni incidenti potrebbe trovare spiegazione in una errata selezione degli interruttori per quanto si è prospettato. L’aspetto considerato in queste note dovrebbe entrare in futuro nella check-list dei collaudatori, dei verificatori, quando chiamati a pronunciarsi sulla realizzazione a regola d’arte dei quadri elettrici, come in quella dei periti dei tribunali, quando chiamati ad approfondire le cause di contestazioni o incidenti più o meno gravi.

[5] La frettolosità e la superficialità, con cui sembra si sia affrontato il problema, quando fu preso in considerazione presso il CEI, sembrano comprovate anche dal fatto che nella prima versione del commento all’art. 533.3.2, presente anche nell’ultima edizione di CEI 64-8, se ne limita l’ambito di interesse ai soli valori del fattore di potenza della corrente di cortocircuito inferiori a 0,2: un evidente errore. Infatti, se è vero che al valore 0,2 corrispondono applicazioni in quadri elettrici connessi a nodi di più elevata potenza, è anche vero che per valori superiori del fattore di potenza, da riferire a classi di interruttori caratterizzati da valori inferiori di Icu, i gradienti delle energie in gioco da smaltire all’interno degli interruttori e i gradienti dei picchi di corrente Icm dagli stessi da sostenere, al variare rispettivamente di Icu e di Icm, sono ben maggiori di quelli da riferire al valore convenzionale estremo (0,2). Quindi tutte le situazioni, cioè anche quelle relative alle classi di interruttori con Icu inferiori, sono da considerare parte del problema, in quanto sussistono per esse livelli di rischio non molto diversi. L’errore è stato segnalato e il testo sarà probabilmente modificato.

[6] I progettisti non sono tenuti a conoscere il dettaglio della norma CEI EN 60947-2, che tratta degli interruttori di protezione.

[7] C’è da chiedersi per quale motivo molti anni fa è stata eliminata nei cataloghi, che descrivevano le prestazioni degli interruttori, l’indicazione dei fattori di potenza al di sopra dei quali i poteri di chiusura e di apertura erano da riferire. Qualche anno fa tale indicazione continuava a non comparire.

[8] Ciò non sembra ad es. necessario si debba chiedere per quanto attiene alla tensione di esercizio, cui riferire i poteri di chiusura e di apertura degli interruttori, in quanto la corrispondenza continua ad essere correttamente trattata nei cataloghi dei costruttori.

[9] Ad esempio nella determinazione della composizione dei Gruppi di Lavoro preposti all’approfondimento di determinati argomenti.

[10] Si sa che l’applicazione delle norme tecniche non è obbligatoria, ma che non applicarle è pericolosissimo.

8. IL PUNTO DELLA SITUAZIONE NELLA SELEZIONE DEGLI INTERRUTTORI DI PROTEZIONE DI BT IN CONDIZIONI DI APPLICAZIONE FUORI STANDARD

 

L’ambiente normativo ha proposto, senza volerlo manifestare, la soluzione prevista nel mercato nordamericano?

 

Le norme tecniche in vigore nel Nord America prendono in seria considerazione la concreta possibilità che il fattore di potenza della corrente di cortocircuito sia inferiore a quello convenzionale previsto per le prove in laboratorio degli interruttori[1]. Le stesse norme tecniche forniscono regole di comportamento nel caso le correnti ci cortocircuito siano caratterizzate da un fattore di potenza inferiore a quello convenzionale. I fattori convenzionali riportati nelle norme nordamericane non sono proprio gli stessi che compaiono nelle norme CEI EN IEC.   Le norme nordamericane danno in proposito anche indicazioni sui valori di declassamento del potere di interruzione nominale da considerare. Sono infatti messe a disposizione dei progettisti e dei quadristi tabelle, che indicano il declassamento da utilizzare nei casi critici in relazione al valore del fattore di cortocircuito con cui ci si deve confrontare e consentono di scegliere interruttori adeguati.  Di seguito un esempio di tabella[2].

  

Tavola -  Fattori di declassamento del potere di interruzione nominale degli interruttori
% P.F.	X/R	Poteri di interruzione nominali
		Interruttori scatolati						Interruttori di tipo aperto
		I < e = 10 kA		I > 10 kA                       I < e = 20 kA		> 20 kA		Senza fusibili		Con fusibili
50	1,73	1,000		1,000		1,000		1,000		1,000
30	3,18	0,847		1,000		1,000		1,000		1,000
25	3,87	0,805		0,950		1,000		1,000		1,000
20	4,90	0,762		0,899		1,000		1,000		1,000
15	6,58	0,718		0,847		0,942		1,000		0,939
12	8,27	0,691		0,815		0,907		0,962		0,898
10	9,95	0,673		0,794		0,883		0,937		0,870
8,50	11,72	0,659		0,778		0,865		0,918		0,849
7	14,25	0,645		0,761		0,847		0,899		0,827
5	19,97	0,627		0,740		0,823		0,874		0,797

 

Tabella in vigore nel mercato nordamericano, riportante i fattori di declassamento del potere di interruzione nominale degli interruttori in funzione del fattore di potenza della corrente di cortocircuito.

 

Il criterio di formazione della tabella sembra essere quello che ha ispirato i contenuti la guida italiana CEI 121-5. Probabilmente i costruttori di interruttori di BT statunitensi e canadesi hanno eseguito prove in laboratorio e condotto ragionamenti tali da garantire la bontà delle conclusioni esposte nella tabella.

Per dovere di informazione si deve però anche enfatizzare il fatto che il criterio fornito per superare l’ostacolo nella norma nazionale è stato pubblicato solo in seguito ad una forte richiesta di chiarimento proveniente dall’esterno dell’ambiente normativo e che l’ ambiente normativo nazionale non ha mai fatto sapere di aver adottato la procedura in vigore in Nordamerica. Peraltro è noto che le norme tecniche (ANSI, UL) in vigore nel Nord America relative alla costruzione e alle prove degli interruttori di protezione di bassa tensione sono diverse dalle norme IEC/EN/CEI, come è noto che non è facile un confronto tra queste e quelle[3].

Il progettista e i quadristi in Italia non devono certo assumersi la responsabilità di adottare la soluzione in vigore nel Nord America, peraltro un po’ in sordina e non spontaneamente proposta in alcuni documenti secondari del Comitato Elettrotecnico Italiano. Ciò quando gli stessi esperti normatori in Italia non sembrano interessati al problema e ad ogni suo approfondimento: la risposta data che ci sconcerta è che presso l’ambiente normativo non si sente l’esigenza di ulteriori chiarimenti e che la situazione pertanto può rimanere come sta.

 

 

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[1] Già nell’anno 2001 presso l’American National Standard (ANSI) si approvava il documento IEEE Std 242-2001 (Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power System), che in Table 7-7 forniva i “Short-circuit current multiplyng factor for circuit breakers”, indirettamente quindi i fattori di declassamento dei poteri di interruzione per valori del fattore di potenza inferiori a quelli standard previsti per le prove di laboratorio.

 

[2] Da “Power Distribution System”, EATON, August 2017, Sheet 01 053.

[3] Per di più i valori dei fattori di potenza di prova in cortocircuito per gli interruttori previsti dalle norme tecniche in vigore nel mercato nordamericano sembrano risultare diversi da quelli previsti dalle norme CEI (ad es. 0,15 contro 0,2) e non poco diverse risultano le tensioni di esercizio degli impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione rispetto a quelle in vigore in Italia.