Dimensionamento cavi e coordinamento interruttori

1 1 ISTITUTO PROFESSIONALE DI STATOPER L INDUSTRIA E L ARTIGIANATO LUCCADIMENSIONAMENTO CAVI E COORDINAMENTODEGLI interruttori NEGLI IMPIANTIELETTRICI IN BASSA TENSIONED ispensa curata dal prof. Stefano Pollini2 Valutiamo i carichi alimentati da ciascun quadro elettrico, sottolineando il fatto che l analisidei carichi riguarda la corretta valutazione delle potenze ai fini del Dimensionamento delleapparecchiature (trasformatori, interruttori , cavi etc.). Diversa cosa saranno i consumireali, che dipenderanno dalle modalit di gestione degli impianti e dal loro funzionamentotemporale in termini di energia consumata. I dati desunti di seguito serviranno anche all Enel per il Dimensionamento di massima deilocali e delle loro apparecchiature: viceversa in sede contrattuale, valuteremo la potenzacontrattuale pi opportuna, che sar via via affinata dai controlli in campo dei consumi realinell arco di un = coefficiente di contemporaneit moltiplicativo dei carichi funzionantisimultaneamente;Ku = coefficiente di utilizzazione moltiplicativo della potenza nominale di ciascun adottato i seguenti valori:Utenze di illuminazione Kc=1; Ku= di correntePostazioni di lavoro: P=3kW ku=0,2 per cui P=3000x0,2=600 WPrese 2P+T/10A: Ku=0,1; Kc=0,5, per cui P= 220x0,9x10x0,1x0,5=100 WPrese 2P+T/16A: Ku=0,2.

2 Kc=0,5, per cui P=220x0,9x16x0,2x0,5=300 WPrese 2P+T/16A interbloccate: Ku=0,3;Kc=0,5, per cui P=220x0,9x16x0,3x0,5=500 WPrese 3P+T/16A :Ku=0,1;Kc=0,5, per cui P=1,73x380x0,9x16x0,1x0,5=500 WQuadri elettriciKc = 0,7 3 Dimensionamento delle linee e scelta delle protezioniINIZIOCALCOLO IbS CELTA Ininterrut toreIn>=IbSCELTA Sezionec onduttoreIz>=In>=Ibaumentare SNOSI calcolo IccverificaIcc<=P DI?veri fica tDV%<= 3-4%?scegliere altrointerrut toreNOSI verificaI2t<= K2S2?fin eaumentare SSINO4 Parametri e modalit di calcoloDi seguito riportiamo i parametri e la modalit di calcolo delle linee e scelte delleprotezioni, in accordo a quanto previsto dalle norme CEI, utilizzate per le verifiche di cui alparagrafo contro i sovraccarichi (Norma CEI - )Ib In IzIf 1,45 Izdove Ib=Corrente di impiego del circuitoIn=Corrente nominale del dispositivo di protezioneIz=Portata in regime permanente della condutturaIf=Corrente di funzionamento del dispositivo di protezioneProtezione contro i Corto Circuiti (Norma CEI - )

3 IccMax IccMax=Corrente di corto circuito =Potere di interruzione apparecchiatura di protezioneEnergia specifica passanteI t K S I t=Integrale di Joule della corrente di corto circuito presunta (valore lettosulle curve delle apparecchiature di protezione)K=Coefficiente della conduttura utilizzataS=Sezione della conduttura in mmqTipo isolante - conduttoreramealluminioPVC11574G2 -gomma naturale e butilica13587 XPLE/EPR gommaetilenpropilenica e polietilenereticolato143115 Protezione contro i Contatti indiretti (Norma CEI )per sistemi TTSe soddisfatta la condizione:RA x Ia 50doveRA= la somma delle resistenze del dispersore e del conduttore diprotezione in ohmIa= la corrente che provoca l intervento automatico del dispositivo diprotezione, in ampereper sistemi TNSe soddisfatta la condizione:Zs x Ia UodoveUo=Tensione nominale in , valore efficace tra fase e terra, in VoltZs=Impedenza dell'anello di guasto che comprende la sorgente, ilconduttore attivo e di protezione tra punto di guasto e la sorgente5Ia=Valore in ampere, della corrente di intervento in 5 sec.

4 O secondo letabelle CEI - 41A e/o 48A del dispositivo di protezioneper sistemi ITSe soddisfatta la condizione:RT x Id 50doveRT= la resistenza del dispersore al quale sono collegate le masse, inohm;Id= la corrente di guasto nel caso di primo guasto di impedenzatrascurabile tra un conduttore di fase ed una massa, in ampere. Il valore di Id tiene contodelle correnti di dispersione verso terra e dell impedenza totale di messa a terradell impianto;non necessario interrompere il circuito in caso di singolo guasto a volta manifestatosi un primo guasto, le condizioni di interruzione dell alimentazionenel caso di un secondo guasto sono:quando le masse sono messe a terra per gruppi od individualmente, le condizioni sonodate nell art.

5 Norma CEI come per i sistemi TTquando le masse sono interconnesse collettivamente da un conduttore di protezione, siapplicano le prescrizioni relative al sistema TN ed in particolare:aSI*2UZ quando il neutro non distribuitoa0S'I*2UZ quando il neutro distribuitodove U0= la tensione nominale in , valore efficace, tra fase e neutroU= la tensione nominale in , valore efficace, tra fase e faseZS= l impedenza dell anello di guasto costituito dal conduttore di fase edal conduttore di protezione del circuitoZ S= l impedenza del circuito di guasto costituito dal conduttore di neutroe dal conduttore di protezione del circuitoIa= la corrente che interrompe il circuito entro il tempo specificato dalletabelle CEI 41B e/o 48A, od entro 5 s per tutti gli altri circuiti, quando questotempo permessoCaduta di tensione )senXcos(RLIK Vllb + =dove Ib=corrente di impiego Ib o corrente di taratura In espressa in ARl=resistenza (alla TR)

6 Della linea in /kmXl=reattanza della linea in /kmK=2 per linee monofasi - 1,73 per linee trifasiL=lunghezza della linea6 Temperatura a regime del conduttoreIl conduttore attraversato da corrente dissipa energia che si traduce in un aumento dellatemperatura del cavo. La temperatura viene calcolata come di seguito indicato: ()1nTnTT2A2ZR =dove TR = la temperatura a regime espressa in CTZ = la temperatura massima di esercizio relativa alla portata espressa in CTA = la temperatura ambiente espressa in Cn = il rapporto tra la corrente d impiego Ib e la portata Iz del cavo,ricavata dalla tabella delle portate adottata dall utente (Unel 35024/70, IEC 364-5-523, CEI- Unel 35024/1)Lunghezza max protetta per guasto a terra Icc min a fondo linea > Iintdove Icc min =corrente di corto circuito minima tra fase e protezione calcolata afondo linea considerando la sommatoria delle impedenze di protezione a monte del trattoin di corto circuito necessaria per provocare l'intervento dellaprotezione entro 5 secondi o nei tempi previsti dalle tabelle CEI - 41A, 41B e 48A.

7 (valore rilevato dalla curva I t della protezione) o, infine, il valore di intervento maxLunghezza massima determinata oltre che dalla lunghezza massima per guasto a terra,anche dalla corrente di corto circuito a fondo linea (se richiesta la verifica) e dalla caduta ditensione a fondo della potenza del gruppo di rifasamentoIl calcolo della potenza reattiva del gruppo di rifasamento fatto in automatico dalprogramma, tramite l apposito pulsante Rifasamento, viene eseguito utilizzando laformula:)tg(tgPQfiC =doveQc = la potenza reattiva della batteria di rifasamento. P = la potenza attiva assorbita dall impianto da i = la tangente dello sfasamento di partenza da f = la tangente dello sfasamento a cui si vuole di calcolo delle correnti di cortocircuito Icc=ccnZkCU dove per Icc trifase:Un=tensione concatenataC=fattore di tensionek=3 Zcc=2fase2faseXR + per Icc fase-fase:Un=tensione concatenataC=fattore di tensionek=2 Zcc=2fase2faseXR + per Icc fase-neutro:Un=tensione concatenataC=fattore di tensionek=3 Zcc=2neutrofase2neutrofase)XX()RR( + + + per Icc fase-protezione:Un=tensione concatenataC=fattore di tensionek=3 Zcc= )XX()RR( + + + Il fattore di tensione e la resistenza dei cavi assumono valori differenti a seconda dellacorrente di cortocircuito calcolata.

8 I valori assegnati sono riportati nella tabella seguente:Tabella () += (Norma CEI Pag. 11 formula (7))dove la C20R la resistenza del cavo a 20 C e e la temperatura max (70 per PVC,90 per EPR)Il valore della C20R viene riportato nella tabella Resistenze e Reattanze riportata tabelle riepilogative di verificaDati relativi alla lineasigla=identificativo alfanumerico introdotto nello schemasezione=formazione e sezione della condutturaes.: 4X50+PE16 per cavo di neutro = cavo di fasees.: 2Fj+1Nh+PEg per cavo di neutro diverso dal cavo di fase o con cavi fase(F), neutro (N), protezione (PE) in parallelo (1F, 2F, 3F ecc.).(la lettera minuscola indica la sezione ed riportata di seguito nelle tabelle)lunghezza=lunghezza della condutturaSecondo Tabelle UNEL 35024/70modalit di posa = stringa codificata di quattro elementi ( )Tipo isolante (115 = PVC, 135 = Gomma G2, 143 = EPR)Colonne portate/modo (vedere tabella nella pagina successiva)Temperatura di esercizioCoefficiente correttivo di portataSecondo Rapporto CENELEC RO 64-001 1991modalit di posa = stringa codificata di quattro elementi isolante (115 = PVC, 143 = EPR)Rif.

9 Metodo d installazione _Rif. tipo di posa secondo CEI 64-8 (vedere tabelle dei paragrafi e )Temperatura di esercizioCoefficiente correttivo di portataSecondo Tabelle UNEL 35024/1modalit di posa = stringa codificata di quattro elementi isolante (115 = PVC, 143 = EPR)Rif. metodo d installazione _Rif. tipo di posa secondo CEI 64-8 Temperatura di esercizioCoefficiente correttivo di portata9 Dati relativi alla protezione (letti da archivio apparecchiature)tipo e curva=Stringa di testo del tipo di apparecchiaturanumero dei poli=Poli dell apparecchiaturacorrente nominale (In)=Corrente di taratura della protezionepotere di interruzione ( )=Potere di interruzione della apparecchiaturacorrente differenziale (Id)=Corrente differenziale della protezionecorrente di intervento=Corrente di intervento della protezioneParametri elettriciI t K S (valori calcolati o letti sull'archivio apparecchiature)

10 Icc max a fondo linea=Corrente di corto circuito massima a fine lineaIgt fase/protezione a fondo linea=Corrente di corto circuito minima a fondolineaI t inizio linea=Energia specifica passante massima ad inizio lineaI t fondo linea=Energia specifica passante massima a fondo lineaK S =Energia specifica passante sopportata dalla condutturaIb=Corrente nominale del caricoIn=Corrente di taratura della protezioneIz=Portata della condutturaIf=Corrente di funzionamento della protezioneCaduta di Tensione con Ib=Caduta di tensione con la corrente del caricoCaduta di Tensione con In=Caduta di tensione con la corrente di taraturaLunghezza max protetta per massima della conduttura peravere un valore di corto circuito tra fase e protezione tale da garantire l'aperturaautomatica dell'organo di protezione entro i 5 secondi, o secondo la tabella CEI -41 ALunghezza max=Lunghezza massima della conduttura per avere un valore dicorto circuito tra fase e protezione tale da garantire l'apertura automatica dell'organo diprotezione entro i 5 secondi, o secondo la tabella CEI - 41A, per avere un cortocircuito Trifase / Fase - Fase / Fase - Neutro superiore alla corrente di intervento dellaprotezione (se richiesta la verifica)