Concetto di protezione

Effetti delle sovratensioni

Rappresentazione del principio del circuito di protezione  

Rappresentazione del principio del circuito di protezione

Con il termine "principio del circuito di protezione" si intende un sistema perfetto per la protezione dalle sovratensioni. A questo scopo si traccia un circuito immaginario intorno all'oggetto da proteggere. In tutti i punti in cui i conduttori incontrano questo circuito si installano i dispositivi di protezione contro le sovratensioni. Durante la scelta dei dispositivi di protezione occorre verificare i dati nominali del relativo circuito elettrico. L'area all'interno del circuito è così protetta in modo tale da evitare accoppiamenti di sovratensioni sui conduttori.

La progettazione del circuito di protezione si suddivide in base ai seguenti campi:

  • Alimentatore
  • Tecnica di misura, controllo e regolazione
  • Sistemi informatici
  • Impianti ricetrasmittenti

Zone di protezione

Posizione delle singole zone di protezione di una tipica casa unifamiliare  

Posizione delle singole zone di protezione di una tipica casa unifamiliare

Per realizzare una protezione efficace è importante stabilire dove si trovano le apparecchiature in pericolo e da cosa sono minacciate. Questa immagine mostra una tipica casa unifamiliare con evidenziata la posizione delle singole zone di protezione.

La sigla LPZ sta per "Lightning Protection Zone" e indica le diverse zone pericolose. Si distinguono le seguenti zone:

  • LPZ 0A (correnti atmosferiche dirette): indica le zone in pericolo all'esterno dell'edificio.
  • LPZ 0B (correnti atmosferiche dirette): indica le zone protette all'esterno dell'edificio.
  • LPZ 1: indica una zona all'interno dell'edificio che è minacciata da sovratensioni molto alte.
  • LPZ 2: indica la zona all'interno di un edificio che è minacciata sovratensioni molto basse.
  • LPZ 3: questa zona è minacciata da sovratensioni e altri influssi, che possono sorgere attraverso le apparecchiature e i conduttori stessi.

Effetti delle sovracorrenti nei conduttori

Formazione di tensioni indotte nei conduttori  

Formazione di tensioni indotte nei conduttori

La limitazione della sovratensione riguarda la deviazione di correnti ad alta frequenza e i processi transitori. Questo significa prima di tutto che è la resistenza induttiva, e non quella ohmica, di un conduttore a essere determinante.

La deviazione di tali sovracorrenti verso il potenziale di terra comporta, per induzione, la formazione di nuove sovratensioni tra il punto di accoppiamento e la terra.

u0 = L x di/dt
u0 = tensione indotta in V
L = induttanza in Vs/A in H
di = modifiche di corrente in A
dt = intervallo temporale in s

La resistenza induttiva può essere ridotta accorciando la lunghezza dei cavi o collegando in parallelo le linee di dispersione. Per questo un circuito equipotenziale il più possibile fitto rappresenta la soluzione tecnica migliore per mantenere bassa l'impedenza totale della linea di dispersione e quindi la tensione residua.

Circuito equipotenziale

Sistemi di compensazione del potenziale  

Sistemi di compensazione del potenziale

Una protezione completa può essere ottenuta solo con un isolamento o un circuito equipotenziale totale. Poiché, tuttavia, un isolamento completo non è possibile per molte applicazioni pratiche, occorre ricorrere al circuito equipotenziale totale.

Per questo tutti i componenti elettrici conduttivi devono essere collegati a un sistema di compensazione del potenziale. Il collegamento di linee conduttive al circuito equipotenziale centrale avviene mediante dispositivi di protezione. Essi diventano conduttivi in caso di sovratensione e mettono in cortocircuito la sovratensione. Così si evitano efficacemente i danni da sovratensioni.

I sistemi di compensazione del potenziale possono essere realizzati in modi diversi:

  • Circuito equipotenziale lineare
  • Circuito equipotenziale a stella
  • Circuito equipotenziale a maglie

Il circuito equipotenziale a maglie è il metodo più efficace, poiché tutti i componenti elettrici conduttivi dispongono di un conduttore separato e i conduttori aggiuntivi collegano tutti i punti terminali nel modo più breve. Questo tipo di circuito equipotenziale è utile negli impianti particolarmente sensibili, come ad esempio nei calcolatori.

Sistema di protezione a più stadi per alimentatori

Le misure necessarie per la protezione di impianti ed apparecchiature si suddividono in due o tre stadi, a seconda dello scaricatore e degli influssi esterni previsti. I dispositivi di protezione per i singoli stadi si differenziano essenzialmente per la capacità di dispersione e il livello di protezione.

Sistema di protezione a tre stadi con livelli di protezione installati separatamente:

  • Tipo 1: dispositivo di protezione contro le correnti atmosferiche
    livello di protezione < 4 kV, punto di installazione standard: distribuzione principale
  • Tipo 2: scaricatore di sovratensione
    livello di protezione < 2,5 kV, punto di installazione standard: sottoquadro di distribuzione
  • Tipo 3: protezione dei dispositivi
    Livello di protezione < 1,5 kV, punto di installazione standard: prima del terminale

I livelli di protezione 1 e 2 possono essere realizzati anche in uno scaricatore combinato tipo 1+2. Questo dispositivo di protezione soddisfa i requisiti richiesti agli scaricatori tipo 1 e 2. Il principale vantaggio è la semplice installazione. Non è necessario rispettare alcuna condizione particolare di installazione.

Sistema di protezione a tre stadi con scaricatore combinato tipo 1+2 e dispositivo di protezione separato tipo 3:

  • Scaricatore combinato tipo 1+2
    livello di protezione < 2,5 kV, punto di installazione standard: distribuzione principale
  • Tipo 3: protezione dei dispositivi
    Livello di protezione < 1,5 kV, punto di installazione standard: prima del terminale

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