Protezione differenziale SIEMENS: come scegliere il differenziale?

Protezione differenziale SIEMENS

Sulla base della capacità degli interruttori differenziali ad intervenire correttamente in funzione delle possibili differenti tipologie di correnti differenziali (di guasto) sono stati definiti in sede internazionale a livello normativo quattro tipologie. In accordo con le Norme di prodotto CEI EN 61008-1, CEI EN 61009-1, CEI EN 60947-2, CEI EN 62423, gli  interruttori differenziali vengono classificati di tipo AC, A, F, B.

• Interruttore differenziale tipo AC (CEI EN 61008-1) il cui intervento è assicurato solo per correnti di guasto verso terra di tipo alternato sinusoidale applicate improvvisamente o lentamente crescenti.
• Interruttore differenziale tipo A (CEI EN 61008-1) il cui intervento è assicurato per correnti alternate sinusoidali  differenziali e per correnti differenziali pulsanti unidirezionali applicate improvvisamente o lentamente crescenti.
• Interruttore differenziale di tipo F (CEI EN 62423) il cui intervento è assicurato come per il tipo A e per i seguenti tipi di correnti differenziali composite multi frequenza fino a 1kHz, correnti pulsanti unidirezionali sovrapposte a una corrente continua livellata (smooth direct current) di 10mA. Sono inoltre previste delle specifiche prove per garantire un’elevata immunizzazione ai disturbi.
• Per l’interruttore differenziale tipo B (CEI EN 62423) l’intervento è assicurato come per il tipo F e per i seguenti tipi di correnti differenziali applicate improvvisamente o lentamente crescenti:
  • alternate sinusoidali con frequenze fino a 1kHz.
  • alternate alla frequenza nominale sovrapposte a una corrente continua livellata di 0,4 I∆n  o 10mA a seconda del valore più alto. l’interruttore differenziale deve intervenire per un valore della corrente alternata non superiore a I∆n.
  • unidirezionali pulsanti sovrapposte a una corrente continua livellata (smooth direct current) di 0,4 I∆n  o 10mA a seconda del valore più alto. L’interruttore differenziale deve intervenire per un valore della corrente alternata non superiore a 1,4 I∆n per interruttori differenziali con I∆n  > 10mA  o non superiore a 2 I∆n per interruttori differenziali con I∆n ≤ 10mA (il valore della corrente differenziale di intervento pari a 1,4 I∆n o 2 I∆n corrisponde al valore efficace della semionda della corrente unidirezionale pulsante)
  • pulsanti unidirezionali che possono essere generate da circuiti di raddrizzamento alimentati da due fasi. l’interruttore differenziale deve intervenire entro i limiti di 0,5 I∆n e 2 I∆n.
  • pulsanti unidirezionali che possono essere generate da circuiti di raddrizzamento alimentati da tre fasi. l’interruttore differenziale deve intervenire entro i limiti di 0,5 I∆n  e 2 I∆n.
  • continue livellate prodotte da circuiti polifasi, l’interruttore differenziale deve intervenire entro i limiti di 0,5 I∆n  e 2 I∆n

Come scegliere il differenziale?

La scelta del tipo di differenziale in funzione della tipologia di apparecchiature da proteggere  può avvenire con diverse modalità:

• Prescrizioni normative: le norme, in particolare la CEI 64-8, consiglia e prescrive l’impiego di interruttori differenziali specifici in alcune condizioni prestabilite.
• Secondo le forma d'onda della corrente di guasto a terra generate dagli apparecchi utilizzatori:  la variante V3 della CEI 64-8, introduce nell'allegato A del Capitolo 53, una tabella in cui sono illustrate le possibili correnti di guasto nei circuiti comprendenti semiconduttori e le caratteristiche di intervento del differenziale da utilizzare.
• Particolari prescrizioni dei costruttori di apparecchiature: alcune apparecchiature (es. convertitori di frequenza) indicano nei loro manuali di installazione la tipologia di protezione differenziale richiesta. Queste indicazioni sono vincolanti.

Soluzioni speciali

Oltre alle tipologie di differenziali indicate negli standard tecnici, Siemens ha sviluppato alcune speciali esecuzioni destinate alla protezione di impianti particolari:

• Interruttori per circuiti speciali: oltre ai differenziali per circuiti a 500V e per applicazioni speciali a 400Hz, sono stati recentemente introdotti dei differenziali per impieghi in circuiti con tensioni di alimentazione tra 24 e 125V. Nonostante tutti i differenziali elettromeccanici siano indipendenti dal livello della tensione di rete, al fine di aumentare la sicurezza e l’affidabilità degli stessi, gli standard tecnici hanno recentemente introdotto delle novità legate al circuito di TEST, che nel caso dei differenziali ad alta sensibilità deve garantire una taratura in grado di generare la I∆n alla tensione nominale. Questo comporta delle problematiche nel caso vengano utilizzati in circuiti con livelli di tensione inferiore, il differenziale risulterebbe comunque funzionale ma non manutenibile mediante pressione del tasto di prova, per questa ragione sono stati introdotti i nuovi 5SV-KK13 e i 5SU1-KX dedicati a queste applicazioni.

• Interruttori differenziali Antidisturbo Tipo K: tutti i differenziali rispondenti alla norma CEI EN 61008-1 e magnetotermici differenziali rispondenti alla CEI EN 61009-1 vengono sottoposti ad una prova con corrente oscillatoria smorzata (Ring Wave) di tipo 0,5 µs/100 kHz. Il superamento della prova (l’interruttore non deve intervenire a seguito di 10 cicli di prova), con valore della corrente di picco pari a 200 A, è prescritto per tutti gli interruttori differenziali. Relativamente alle sovratensioni di origine atmosferica, le norme CEI EN 61008-1 e CEI EN 61009-1 stabiliscono che gli interruttori differenziali di tipo selettivo devono sostenere la prova di tenuta all’impulso (Surge) di tipo 8/20µs con 3000 A di corrente di picco; caratteristica che non è invece richiesta per gli interruttori differenziali istantanei di tipo A (la richiesta normativa è legata alla prova con 250A). I differenziali di tipo K hanno questa caratteristica, che li rende immuni alle perturbazioni e adatti a preservare la continuità di esercizio senza compromettere la sicurezza. Un’altra caratteristica peculiare dei differenziali antidisturbo è il breve ritardo all’intervento. A 5 volte I∆n il tempo massimo di interruzione di un interruttore differenziale di tipo istantaneo è fissato a 40ms, ma avviene generalmente entro i primi 20ms. I differenziali di tipo K intervengono invece tra 20 e 40ms, sempre all’interno del range definito dalla norma, ma leggermente ritardati; questo per evitare scatti intempestivi a seguito di perturbazioni di tipo transitorio. Gli interruttori differenziali di tipo selettivo Siemens hanno sostenuto la prova di tenuta all’impulso di tipo 8/20µs con 5000 A. La caratteristica K è di serie disponibile anche su tutti i differenziali Tipo F, B e B+.

• Interruttori differenziali per Ambienti Aggressivi SIGRES Tipo I: la presenza nell’atmosfera di gas nocivi e dell’umidità possono agire negativamente sugli interruttori differenziali favorendo la formazione di condensa e l’inevitabile danneggiamento della bobina di sgancio interna. Gli interruttori SIGRES sono provvisti di un sistema anticondensa brevettato che garantisce un’elevata vita utile del dispositivo anche se installato in ambienti gravosi. Questo sistema aumenta l’affidabilità del prodotto e abbatte i costi di manutenzione e relativi disservizi, è infatti prevista la possibilità di effettuare il TEST di funzionamento ogni 24 mesi. Questa caratteristica è presente su tutti i differenziali di Tipo A 5SV-KK12 ed di Tipo B / B+ 5SM3.

• Interruttori differenziali Tipo B+ per la protezione addizionale contro gli incendi in luoghi a maggior rischio in caso d’incendio: gli interruttori differenziali di tipo B+ garantiscono un’efficace protezione a fronte di ogni tipologia di corrente differenziale. Questi dispositivi sono studiati e realizzati allo scopo di evitare l’insorgere d’incendi derivanti da guasti elettrici. La caratteristica d’intervento, conforme alla VDE 0664-110, assicura l’interruzione del circuito entro il valore limite di 420mA anche in presenza di correnti di dispersione ad alta frequenza, fino a 20kHz.

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