Protezione contro le sovratensioni nei quadri principali di distribuzione dell'alimentazione Un'errata installazione della protezione contro le sovratensioni comporta un rischio di responsabilità elevato per il progettista e l'installatore del quadro di comando. I cavi di collegamento troppo lunghi sono spesso causa di problemi. Informati sulla corretta installazione e su come rispettare le lunghezze dei cavi richieste.

Nei grandi impianti elettrici, l'alimentazione avviene spesso tramite un trasformatore unico. Sul lato bassa tensione è installato un quadro principale di distribuzione dell'alimentazione con un interruttore fino a 7000 A. Secondo la norma DIN VDE 0100-443, in questi quadri di distribuzione è necessario prevedere anche una protezione contro le sovratensioni.

Nei quadri di distribuzione con alimentazione dal basso e sistema di barre collettrici posto in alto o al centro, la protezione contro le sovratensioni è di solito montata sopra l'interruttore di potenza. A questo punto, nel campo di alimentazione c'è spazio a sufficienza per il limitatore di sovratensione e per il necessario prefusibile.

I cavi di collegamento per la protezione contro le sovratensioni diventano troppo lunghi a causa di grandi distanze. Ciò si verifica automaticamente a causa dei percorsi delle barre collettrici con L1, L2 e L3 montate in alto o al centro e dei percorsi delle barre per PE, N o PEN posizionate in basso. Non si tratta di un piccolo difetto: cavi troppo lunghi aumentano il livello di protezione efficace nei quadri di comando raggiungendo valori non più sufficienti.

2. Valutazione del livello di protezione efficace

Non è sempre facile mantenere la lunghezza dei cavi a un soglia inferiore ai 0,5 m, soprattutto in quadri di comando di grandi dimensioni.
In alternativa, è possibile valutare anche individualmente il livello di protezione efficace dell'impianto. Sembra complicato, ma non deve esserlo necessariamente. Questo metodo è addirittura consigliato per quadri di comando più grandi.
Per valutare il livello di protezione efficace, è necessario conoscere e comprendere l'obiettivo della protezione. L'obiettivo della protezione è definito in modo chiaro: per garantire un'adeguata protezione dei mezzi d'esercizio; il livello di protezione U_p tra i conduttori attivi e il conduttore di protezione non deve mai superare la tensione impulsiva nominale U_w necessaria dei mezzi d'esercizio da proteggere.
In altre parole, la tensione tra i conduttori attivi e il conduttore di protezione non deve mai essere superiore alla resistenza di isolamento o alla rigidità dielettrica dei mezzi d'esercizio utilizzati. Tra questi troviamo anche il quadro elettrico.
La rigidità dielettrica dei mezzi d'esercizio è determinata dalla tensione impulsiva nominale U_w. A tal scopo, i dispositivi sono suddivisi in categorie di sovratensione.

Per l'impianto elettrico è pertanto sufficiente assicurarsi che il livello di protezione efficace non superi la tensione impulsiva nominale U_w.

E non è affatto così difficile. Nei sistemi di distribuzione principale dell'energia più grandi, tutti i mezzi d'esercizio corrispondono generalmente alla categoria di sovratensione III, in alcuni casi addirittura alla categoria IV. Di conseguenza, i mezzi d'esercizio di reti di 400 V resistono a tensioni fino a 4 kV o 6 kV.

3. Caduta di tensione sui cavi di collegamento

Una corrente impulsiva pulsata di 10 kA (10/350 µs) genera una caduta di tensione di circa 1 kV su un conduttore rettilineo lungo 1 m. L'SPD non viene sempre collegato a cavi. Generalmente, in quadri di comando grandi vengono montate guide di rame. In virtù della loro forma geometrica, le guide hanno un'induttanza inferiore rispetto ai cavi.

L'influenza esercitata dalla forma geometrica sull'induttanza può essere osservata anche con piastre di montaggio. Una piastra di montaggio ha una induttanza significativamente più bassa rispetto a un cavo e quindi genera una caduta di tensione notevolmente inferiore grazie alla corrente impulsiva pulsata. Ma attenzione: non trascurare la caduta di tensione sulla piastra di montaggio e verificane i collegamenti.

Determinante per la caduta di tensione su un cavo di collegamento è la variazione di corrente di/dt. Con una corrente impulsiva pulsata di 10 kA (10/350 µs), la caduta di tensione su un conduttore rettilineo lungo 1 m è di circa 1 kV. Tuttavia, in quadri di comando grandi vengono spesso montati SPD di tipo 1 con una capacità di dispersione di 25 kA per polo e fino a 100 kA complessivi, vale a dire 10 volte superiore ai 10 kA menzionati nei testi normativi. Inoltre, un di/dt 10 volte superiore genera una caduta di tensione 10 volte maggiore. Da 1 kV si passa quindi rapidamente a 10 kV.

I percorsi dei cavi da e verso il prefusibile non devono essere sottovalutati. Inoltre, anche il prefusibile per un SPD di tipo 1 ha una grandezza corrispondente. Affinché la corrente impulsiva nominale di 25 kA per polo scorra ininterrottamente e in massima sicurezza, è necessario un fusibile NH di 315 A. Ciò è possibile solo con fusibili di dimensioni notevoli, minimo del tipo NH2, che richiedono uno spazio corrispondente nel quadro elettrico.

Come descritto, le tensioni parziali di tutti i componenti di collegamento tra il conduttore esterno, punto di collegamento A, e il conduttore di protezione, il punto di collegamento B, devono essere sommate al livello di protezione effettivo del limitatore di sovratensione (Surge Protection Device, SPD).

Abbiamo effettuato il calcolo in base ai tre esempi riportati di seguito.

I valori di caduta di tensione dei cavi in esame sono stati ricavati dalla tabella "Caduta di tensione in funzione della geometria".

Vantaggi dell'installazione con FLT-SEC-H Rispetto a un'installazione con prefusibile separato

• Fino all'80% di spazio in più nel quadro elettrico
• Lunghezze inferiori dei fili, per un basso livello di protezione
• Prova sicura dell'impianto grazie ai moduli di protezione a innesto