I collegamenti degli scaricatori possono essere soggetti a correnti impulsive, di servizio e di cortocircuito. I singoli carichi dipendono da vari fattori:

• tipo di circuito di protezione one-port (Figura 8.1.7.1) / two-port (Figura 8.1.7.2)
• tipo di scaricatori e limitatori: scaricatore di corrente di fulmine, limitatore di sovratensione
• prestazioni dello scaricatore in presenza di correnti susseguenti: estinzione/limitazione della corrente susseguente

Se i dispositivi di protezione dalle sovratensioni vengono installati come indicato in Figura 8.1.7.1, i collegamenti S2 e S3 devono essere dimensionati solo in base ai criteri della protezione contro il corto circuito secondo la normativa IEC 60364-4-43 (HD 60364-4-43) – CEI 64-8/4 e in base alla capacità di tenuta alle correnti da fulmine. La massima sovracorrente ammissibile del dispositivo di protezione contro le sovracorrenti, utilizzabile come protezione per lo scaricatore in questa applicazione, è specificata nella scheda tecnica del dispositivo di protezione contro le sovratensioni.
Durante l’installazione dei dispositivi occorre accertarsi che la corrente di corto circuito effettivamente condotta sia in grado di provocare l’intervento del dispositivo di protezione contro le sovracorrenti. Il dimensionamento della sezione del conduttore è dato dalla seguente equazione:

Occorre inoltre osservare che le indicazioni riguardanti i valori della massima sovracorrente ammissibile in un dispositivo di protezione da sovracorrente, riportate nella scheda tecnica del dispositivo stesso, valgono solo fino al rispettivo valore di tenuta alla corrente di corto circuito. Se la corrente di corto circuito nel punto d’installazione è maggiore della corrente di cortocircuito del dispositivo di protezione, va scelto un prefusibile di valore inferiore, in rapporto 1:1,6 rispetto al valore indicato nella scheda tecnica dello scaricatore.
Per i dispositivi di protezione dalle sovratensioni, installati come indicato in Figura 8.1.7.2, la corrente di servizio massima non deve superare la corrente di carico nominale indicata per il dispositivo di protezione. La corrente massima del cablaggio passante si applica ai dispositivi di protezione che possono essere collegati in serie (Figura 8.1.7.3).
La Figura 8.1.7.4 illustra alcuni esempi di sezioni e prefusibili per scaricatori di corrente di fulmine e limitatori di Tipo 1 combinati, Figura 8.1.7.5 per dispositivi di protezione Tipo 2 e Figura 8.1.7.6 per dispositivi di protezione Tipo 3.

Nel dimensionamento dei prefusibili per i dispositivi di protezione, va preso in considerazione il comportamento nei confronti della corrente impulsiva. I fusibili hanno caratteristiche di intervento decisamente diverse a seguito di correnti di corto circuito o di correnti impulsive, in particolare con correnti di fulmine impulsive con forma d’onda 10/350 μs.
Viene di seguito riportato il comportamento dei fusibili in funzione della corrente di fulmine impulsiva (Figura 8.1.7.7 e Tabella 8.1.7.2).

Zona 1: nessuna fusione

L’energia introdotta nel fusibile attraverso la corrente di fulmine impulsiva non è tale da causarne la fusione.

Zona 2: fusione

L’energia della corrente di fulmine impulsiva è sufficiente a causare l’intervento del fusibile e quindi interrompere il circuito tramite il fusibile stesso (Figura 8.1.7.8).
Fa parte delle caratteristiche delle prestazioni del fusibile che la corrente di fulmine passi senza variazioni, indipendentemente dalle prestazioni del fusibile, in quanto tale corrente è iniettata. Il fusibile interviene soltanto dopo lo smorzamento della corrente impulsiva di fulmine. Quindi un fusibile non è selettivo per quanto riguarda l’intervento con correnti di fulmine impulsive. Pertanto, è necessario garantire che sia sempre utilizzato il fusibile di protezione con la massima corrente ammissibile, secondo le specifiche tecniche o le istruzioni di installazione del dispositivo di protezione, a causa dell’andamento dell’impulso di corrente.
Dalla Figura 8.1.7.8 si può inoltre notare che, durante il processo di fusione, si crea una caduta di tensione attraverso il fusibile, che a volte è notevolmente superiore a 1kV. Per le applicazioni illustrate nella Figura 8.1.7.9, il livello di protezione risultante U_S + U_P può essere significativamente superiore al livello di protezione U_P del dispositivo di protezione contro le sovratensioni utilizzato, a causa della fusione del fusibile.

Zona 3: esplosione

Se l’energia della corrente di fulmine impulsiva è molto più elevata dell’integrale di fusione del fusibile, può capitare che l’elemento fusibile evapori in modo esplosivo. Questo porta spesso alla rottura dell’involucro del fusibile. A parte gli effetti meccanici, va osservato che l’impulso della corrente di fulmine continua a fluire attraverso il fusibile in fase di fusione, sotto forma di un arco elettrico. L’impulso della corrente di fulmine pertanto non può essere interrotto e la necessaria capacità di condurre la corrente impulsiva da parte dello scaricatore utilizzato non può essere ridotta.

Selettività per la protezione degli impianti

Per l’utilizzo dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni di tipo spinterometrico, occorre osservare che una corrente susseguente di rete viene limitata al punto da prevenire l’intervento dei dispositivi di protezione da sovracorrente, come ad esempio i fusibili di protezione dei conduttori e/o i prefusibili dello scaricatore. Questo viene definito Limitazione (o soppressione) della corrente susseguente. Solo le tecnologie come RADAX-Flow permettono lo sviluppo di scaricatori e combinazioni di scaricatori che, anche nel caso di impianti con alte correnti di corto circuito, sono in grado di ridurre ed estinguere la corrente di cortocircuito attesa in misura tale che i fusibili con correnti nominali basse non intervengano (Figura 8.1.7.10).
La disponibilità degli impianti richiesti dalla norma IEC 61439-1 – CEI EN 60439-1 (CEI 17-113), nonostante l’intervento dei dispositivi di protezione, può essere assicurata mediante la limitazione della corrente susseguente, come descritto in precedenza. In particolare, per i dispositivi di protezione con una bassa tensione di scarica che dovrebbero garantire l’equipotenzialità antifulmini e la protezione contro le sovratensioni per l’impianto, le prestazioni della limitazione della corrente susseguente è più importante che mai per la disponibilità dell’impianto elettrico. Nella Figura 8.1.7.11 si può osservare che anche nel caso di una corrente di cortocircuito presunta di 50 kA_rms, l’integrale dell’energia passante attraverso lo spinterometro RADAX-Flow è al di sotto della soglia minima di un fusibile NH-gG con una corrente nominale di 20 A.