Le misure di protezione individuale hanno sempre la priorità sulle misure di protezione contro le sovratensioni. Poiché entrambe le misure sono direttamente legate al tipo di impianto e di conseguenza all’impiego dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD), nel seguito verranno descritti gli impianti TN, TT e IT e i molti modi in cui i dispositivi SPD possono essere utilizzati in questi sistemi. Le correnti elettriche che scorrono attraverso il corpo umano possono avere effetti pericolosi. Pertanto in ogni impianto elettrico sono necessarie delle misure di protezione che prevengano il pericolo di folgorazione. Le parti in tensione nell’impiego normale vanno isolate, coperte, rivestite o disposte in modo tale da impedire che vengano toccate, se questo può causare pericolose folgorazioni. Queste misure di protezione vengono denominate “protezione contro i contatti diretti”. Inoltre, il rischio causato da scariche elettriche va evitato se la tensione passa all’involucro metallico (il telaio o un’altra parte di un’apparecchiatura elettrica) a causa di un guasto, ad esempio un difetto di isolamento. Questa protezione contro i pericoli che in caso di guasto potrebbero derivare dal contatto con corpi metallici o masse estranee viene denominata “protezione contro i contatti indiretti” (protezione dalle folgorazioni in condizioni di guasto).
Il limite per la tensione di contatto permanentemente ammissibile UL è tipicamente 50 V CA e 120 V CC. Nei circuiti che contengono prese o dispositivi portatili appartenenti alla classe di isolamento I, le tensioni di contatto più elevate che possono verificarsi in caso di guasto devono essere interrotte automaticamente entro 0,4 s. In tutti gli altri circuiti, le tensioni di contatto più elevate devono essere interrotte entro 5 s. Questi intervalli di tempo si applicano ai sistemi TN. I tempi di disconnessione possono differire per configurazioni diverse.
La norma IEC 60364-4-41 (HD 60364-4 -41) descrive le misure di protezione contro il contatto indiretto con i conduttori di protezione. Queste misure di protezione comprendono la disconnessione automatica o un allarme in caso di guasto. Nell’attuazione delle misure di protezione contro le folgorazioni in condizioni di guasto bisogna selezionare il dispositivo di protezione in funzione della configurazione del sistema.
Secondo la normativa IEC 60364-4-41 (HD 60364-4-41) – CEI 64-8/4, un sistema di distribuzione a bassa tensione è caratterizzato nella sua totalità, cioè dalla sorgente di alimentazione fino all’ultimo utilizzatore, da quanto segue:
le condizioni di messa a terra della fonte di energia (ad esempio il secondario di bassa tensione del trasformatore di distribuzione) e
le condizioni di messa a terra degli involucri delle apparecchiature negli impianti elettrici utilizzatori.
Pertanto ci sono tre tipi fondamentali di sistemi di distribuzione: TN, TT, IT.
Le lettere utilizzate hanno i seguenti significati.
La PRIMA LETTERA descrive le condizioni di messa a terra della fonte di alimentazione elettrica:
T
messa a terra diretta di un punto del generatore elettrico (di solito il centro stella dell’avvolgimento del trasformatore)
I
isolamento di tutte le parti attive da terra oppure collegamento a terra di un punto della sorgente elettrica attraverso un’impedenza.
La SECONDA LETTERA descrive le condizioni di messa a terra dei telai delle apparecchiature dell’impianto elettrico:
T
il telaio dell’apparecchiatura è collegato direttamente a terra, indipendentemente dal fatto che un punto dell’impianto di alimentazione sia collegato a terra
N
il telaio dell’apparecchiatura è collegato direttamente alla massa del sistema di alimentazione (messa a terra della sorgente elettrica).
Le LETTERE SUCCESSIVE descrivono la disposizione del conduttore neutro e del conduttore di protezione:
S
conduttore neutro e conduttore di protezione separati uno dall’altro
C
conduttore neutro e conduttore di protezione combinati (in un solo conduttore)
Pertanto ci sono tre possibili sistemi TN: TN-S, TN-C e TN-C-S.
I dispositivi di protezione che possono essere installati nei diversi sistemi sono:
dispositivo di protezione contro la sovracorrente
dispositivo di protezione a corrente differenziale
dispositivo di sorveglianza dell’isolamento
dispositivo di protezione contro la tensione di guasto (in casi particolari).
Ne risultano le seguenti assegnazioni: Sistema TN
dispositivo di protezione contro la sovracorrente
dispositivo di protezione a corrente differenziale
Sistema TT
dispositivo di protezione contro la sovracorrente
dispositivo di protezione a corrente differenziale
dispositivo di protezione contro la tensione di guasto (in casi particolari).
Sistema IT
dispositivo di protezione contro la sovracorrente
dispositivo di protezione a corrente differenziale
dispositivo di sorveglianza dell’isolamento
Queste misure di protezione individuale hanno la massima priorità nell’installazione degli impianti di alimentazione. Tutte le altre misure di sicurezza, come la protezione contro i fulmini e le sovratensioni dei sistemi e degli impianti elettrici, devono essere subordinate a queste misure di protezione contro il contatto indiretto con i conduttori di protezione, considerando la configurazione del sistema e il dispositivo di protezione, e non devono essere tali da renderle inefficaci. In questo contesto deve essere preso in considerazione un guasto del dispositivo SPD, anche se molto improbabile. Ciò è particolarmente importante perché i dispositivi di protezione contro le sovratensioni sono sempre utilizzati tra i conduttori in tensione e il conduttore di protezione.
Pertanto nelle sezioni seguenti sarà descritto l’uso dei dispositivi SPD in diverse configurazioni dell’impianto. Questi concetti sono ripresi dalla norma IEC 60364-5-53 (HD 60364-5 -534).
In queste soluzioni campione, gli scaricatori della corrente di fulmine sono mostrati in prossimità del quadro di consegna, cioè a monte del contatore. La norma IEC 60364-5-53 (HD 60364-5 -534) prescrive che gli scaricatori della corrente di fulmine siano installati “vicini all’origine dell’impianto”. In Germania, l’impiego degli scaricatori della corrente di fulmine a monte del contatore è sancito dalle linee guida della VDN (associazione tedesca dei gestori di rete) 2004-08: “Überspannungs-Schutzeinrichtungen Typ 1. Richtlinie für den Einsatz von Überspannungs- Schutzeinrichtungen (ÜSE) Typ 1 (bisher Anforderungsklasse B) Hauptstromversorgungssystemen.” [Dispositivi di protezione contro le sovratensioni Tipo 1 – Linee guida per l’uso di dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) Tipo 1 nelle reti di alimentazione]. Questa guida pubblicata da VDN definisce i requisiti fondamentali che, a seconda dell’operatore della rete di distribuzione, può portare a diverse realizzazioni tecniche. La progettazione tecnica (configurazione del sistema) da preferire per l’area di fornitura deve essere richiesta al gestore della rete di distribuzione competente. In Italia l’impiego di SPD a monte del contatore è definito nella norma CEI 0-21.
