Che cos’è e a che cosa serve la protezione da scariche atmosferiche e da sovratensioni?
La protezione da scariche atmosferiche e da sovratensioni ha lo scopo di proteggere una costruzione dagli effetti distruttivi dei fulmini che possono consistere in:
1. danneggiamenti meccanici dell’edificio;
2. danneggiamenti degli impianti ed apparecchi elettrici ed elettronici all’interno dell’edificio.
Per evitare i danneggiamenti meccanici dell’edificio, vale a dire fessure nelle pareti oppure l’incendio, è possibile prevede l’installazione di un “L.P.S. esterno”, cioè un impianto parafulmine. Esso è costituito da captatori, calate e dispersori.
Questo “L.P.S. esterno” ha lo scopo di proteggere la struttura da fulminazioni dirette su di essa, ma non è in grado di proteggere gli impianti ed apparecchi elettrici ed elettronici all’interno dell’edificio, è necessario prevede l’esecuzione di un “L.P.S. interno”, cioè la realizzazione di collegamenti equipotenziali per evitare danneggiamenti causati da differenze di potenziale in caso di fulminazioni. Questi collegamenti equipotenziali sono da eseguire sia per corpi metallici passivi (p.es. acquedotto, gasdotto, tubazioni per riscaldamento, ecc.) che per corpi metallici attivi, cioè corpi metallici in tensione (p.es. linea elettrica, linea telefonica, cavi coassiali TV, ecc.).
Per eseguire questi collegamenti equipotenziali per i corpi metallici attivi, che ovviamente non possono essere realizzati direttamente tramite conduttori equipotenziali, sono da usare delle apparecchiature apposite, chiamate “scaricatori” oppure “limitatori” di sovratensione. Esse sono da inserire tra i conduttori attivi ed i nodi equipotenziali all’interno dell’edificio da proteggere.
Essenzialmente le tipologie di scaricatori si possono così riassumere:
1. scaricatori di corrente da fulmine sia per linee elettriche che per linee di segnale;
2. scaricatori di sovratensione sia per linee elettriche che per linee di segnale
Lo scaricatore di corrente da fulmine ha lo scopo di riversare a terra le alte energie di una scarica diretta sulla linea entrante; lo scaricatore di sovratensione invece, serve per poter abbassare la tensione residua, lasciata dallo scaricatore di corrente da fulmine, o indotta sulle linee stesse da scariche remote, a valori ammissibili per poter salvaguardare l’isolamento della componente da proteggere.
Con una corretta installazione dei due tipi di scaricatori suddetti, si realizza la protezione contro le scariche dirette ed indirette per gli impianti e le apparecchiature interne.
Indicazioni generali per l'installazione degli scaricatori
L'inserzione degli scaricatori nei diversi sistemi di distribuzione deve tenere conto anche delle misure adottate per la protezione dai contatti indiretti delle persone e delle esigenze di garantire, per quanto possibile, la continuità d'esercizio.
Nelle reti TT e TN-S, per raggiungere una adeguata sicurezza è comunemente diffuso il relè differenziale, ma con l'inserzione di scaricatori nel modo tradizionale (tanti quanto sono i conduttori attivi compreso il neutro, tutti in derivazione verso terra ed a valle del relè differenziale), si possono verificare aperture intempestive che non garantiscono più la continuità d'esercizio e conseguentemente neanche la sicurezza dell'impianto.
Per ottimizzare queste esigenze, è stato appositamente studiato il metodo d’inserzione degli scaricatori, denominato circuito "3+1".
Esso consiste nell'installazione di tanti scaricatori quanto sono i conduttori di fase (tre scaricatori nel sistema trifase), inseriti tra i conduttori stessi ed il neutro, il quale viene poi riferito all'equipotenzialità mediante uno specifico scaricatore N-PE (uno scaricatore), che garantisce la separazione galvanica in quanto spinterometrico.
I vantaggi sono evidenti: con l'eventuale fuori servizio di uno scaricatore, la corrente di guasto si richiude sempre e solo sul neutro; per questo motivo è anche possibile l'inserzione a monte del relè differenziale con conseguente protezione del relè stesso ed eliminazione delle aperture intempestive, ed inoltre, con uno scaricatore tra fase e neutro, il livello di protezione (tensione residua) tra i conduttori attivi risulta notevolmente migliorato.
Esecuzione di un sistema di protezione da sovratensioni
Per poter risalire in modo semplice e rapido al tipo di scaricatore necessario, riportiamo di seguito una relazione tecnica che spiega la scelta e l’installazione di questi scaricatori per un impianto tipo industriale ed un impianto civile.
Esecuzione della protezione da sovratensioni per un impianto elettrico industriale in B.T.
1. Protezione grossolana a monte dell’impianto – da eseguire nel quadro generale B.T. oppure power center
Per la protezione grossolana a monte dell’impianto sono da installare degli scaricatori di corrente da fulmine, subito a valle dell’interruttore magneto-termico generale del quadro generale in B.T. – power center.
Questo scaricatore, dovrà essere composto da 3 varistori (tra fase e neutro) ed uno spinterometro (verso terra), in grado di portare a terra una corrente impulsiva fino a 50 kA della forma d'onda 10/350 µs, per polo (corrente da fulmine).
2. Protezione da sovratensioni – da eseguire nei sottoquadri di distribuzione
Uno scaricatore spinterometrico, ha un livello di protezione (tensione residua) relativamente alta (< 4 kV) che potrebbe provocare ancora degli inconvenienti su apparecchiature elettroniche. Pertanto devono essere installati ulteriormente degli scaricatori di sovratensione che abbassano la tensione residua a valori < 1 kV.
Questo scaricatore viene caratterizzato da l'alta corrente nominale di scarica di 20 kA con forma d'onda 8/20 µs, e dal suo intervento rapidissimo (< 25 ns).
Il punto di montaggio ideale è all'arrivo dei conduttori elettrici nel quadro di distribuzione, a valle del sezionatore generale o interruttore magnetotermico generale, del rispettivo sottoquadro.
Esecuzione della protezione da sovratensioni per un impianto elettrico civile monofase
1. Protezione da sovratensioni – da eseguire nel quadro dell’appartamento
Per la protezione da sovratensioni dell’impianto elettrico civile sono da installare degli scaricatori di sovratensione nel quadro dell’appartamento
Anche questo scaricatore viene caratterizzato dall'alta corrente nominale di scarica (20 kA con forma d'onda 8/20 µs) e dal suo intervento rapidissimo (< 25 ns). Il livello di protezione (tensione residua) ha un valore < 1,5 kV che salvaguarda in ogni caso l’isolamento dell’impianto e delle apparecchiature elettriche ed elettroniche da proteggere.
2. Protezione da sovratensioni per le apparecchiature elettroniche sensibili (Apricancello, Caldaia, computer, ecc.), da eseguire immediatamente a monte dell’apparecchiatura da proteggere.
La protezione da sovratensioni effettuata a livello del quadro d’appartamento è efficace solo per l’impianto elettrico e le apparecchiature che si trovano all’interno dell’edificio. Le apparecchiature / schede elettroniche, sono molto sensibili alle sovratensioni, in quanto circuiti elettronici e nel caso dell’apricancello, collegato ad un cavo che percorre un tratto esterno (anche se interrato). Si deve pertanto realizzare una protezione locale dedicata con apposito scaricatore di sovratensione.
Questo scaricatore di dimensioni molto ridotte, trova spazio anche all’interno della custodia o nella scatola portafrutti e va collegato in parallelo al cavo di alimentazione elettrica in ingresso nella morsettiera.
Esecuzione della protezione da sovratensioni per l’allacciamento telefonico
1. Protezione da sovratensioni per una linea telefonica analogica - ADSL
La protezione da sovratensioni di una linea telefonica analogica si ottiene inserendo in serie alla linea stessa un apposito scaricatore di sovratensione che protegge un doppino per volta.
La collocazione ideale di questo scaricatore è nelle immediate vicinanze dell’apparecchiatura da proteggere, p.es. all’entrata della linea telefonica nel centralino.
Lo scaricatore viene fissato su guida DIN (pertanto consigliamo di usare una custodia apposita per il contenimento dello scaricatore che abbia una larghezza di un’unità modulare) e collegato a terra / equipotenzialità mediante il morsetto di terra / carcassa metallica del centralino stesso, con una sezione minima di 2,5 mm².
Per i valori elettrici possiamo indicare che la corrente nominale di scarica per questo scaricatore è di 10 kA con forma d'onda 8/20 µs con un livello di protezione (tensione residua) < 300 V che salvaguarda in ogni caso l’isolamento delle apparecchiature telefoniche.
L’eventuale fuori servizio di questo scaricatore è dato dalla mancanza di segnale, in quando si mette in conduzione verso terra.
Il contenuto del presente documento è da ritenersi informativo e non esaustivo.