Novità - 8.IL PUNTO DELLA SITUAZIONE NELLA SELEZIONE DEGLI INTERRUTTORI DI PROTEZIONE DI BT IN CONDIZIONI DI APPLICAZIONE FUORI STANDARD

 

L’ambiente normativo ha proposto senza volerlo manifestare la soluzione prevista nel mercato nordamericano?

 

Le norme tecniche in vigore nel Nord America prendono in seria considerazione la concreta possibilità che il fattore di potenza della corrente di cortocircuito sia inferiore a quello convenzionale previsto per le prove in laboratorio degli interruttori[1]. Le stesse norme tecniche forniscono regole di comportamento nel caso le correnti ci cortocircuito siano caratterizzate da un fattore di potenza inferiore a quello convenzionale. I fattori convenzionali riportati nelle norme nordamericane non sono proprio gli stessi che compaiono nelle norme CEI EN IEC.   Le norme nordamericane danno in proposito anche indicazioni sui valori di declassamento del potere di interruzione nominale da considerare. Sono infatti messe a disposizione dei progettisti e dei quadristi tabelle, che indicano il declassamento da utilizzare nei casi critici in relazione al valore del fattore di cortocircuito con cui ci si deve confrontare e consentono di scegliere interruttori adeguati.  Di seguito un esempio di tabella[2].

  

Tavola -  Fattori di declassamento del potere di interruzione nominale degli interruttori
% P.F.	X/R	Poteri di interruzione nominali
		Interruttori scatolati						Interruttori di tipo aperto
		I < e = 10 kA		I > 10 kA                       I < e = 20 kA		> 20 kA		Senza fusibili		Con fusibili
50	1,73	1,000		1,000		1,000		1,000		1,000
30	3,18	0,847		1,000		1,000		1,000		1,000
25	3,87	0,805		0,950		1,000		1,000		1,000
20	4,90	0,762		0,899		1,000		1,000		1,000
15	6,58	0,718		0,847		0,942		1,000		0,939
12	8,27	0,691		0,815		0,907		0,962		0,898
10	9,95	0,673		0,794		0,883		0,937		0,870
8,50	11,72	0,659		0,778		0,865		0,918		0,849
7	14,25	0,645		0,761		0,847		0,899		0,827
5	19,97	0,627		0,740		0,823		0,874		0,797

 

Tabella in vigore nel mercato nordamericano, riportante i fattori di declassamento del potere di interruzione nominale degli interruttori in funzione del fattore di potenza della corrente di cortocircuito.

 

Il criterio di formazione della tabella sembra essere quello che ha ispirato i contenuti la guida italiana CEI 121-5. Probabilmente i costruttori di interruttori di BT statunitensi e canadesi hanno eseguito prove in laboratorio e condotto ragionamenti tali da garantire la bontà delle conclusioni esposte nella tabella.

Per dovere di informazione si deve però anche enfatizzare il fatto che il criterio fornito per superare l’ostacolo nella norma nazionale è stato pubblicato solo in seguito ad una forte richiesta di chiarimento proveniente dall’esterno dell’ambiente normativo e che l’ ambiente normativo nazionale non ha mai fatto sapere di aver adottato la procedura in vigore in Nordamerica. Peraltro è noto che le norme tecniche (ANSI, UL) in vigore nel Nord America relative alla costruzione e alle prove degli interruttori di protezione di bassa tensione sono diverse dalle norme IEC/EN/CEI, come è noto che non è facile un confronto tra queste e quelle[3].

Il progettista e i quadristi in Italia non devono certo assumersi la responsabilità di adottare la soluzione in vigore nel Nord America, peraltro un po’ in sordina e non spontaneamente proposta in alcuni documenti secondari del Comitato Elettrotecnico Italiano. Ciò quando gli stessi esperti normatori in Italia non sembrano interessati al problema e ad ogni suo approfondimento: la risposta data che ci sconcerta è che presso l’ambiente normativo non si sente l’esigenza di ulteriori chiarimenti e che la situazione pertanto può rimanere come sta.

 

 

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[1] Già nell’anno 2001 presso l’American National Standard (ANSI) si approvava il documento IEEE Std 242-2001 (Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power System), che in Table 7-7 forniva i “Short-circuit current multiplyng factor for circuit breakers”, indirettamente quindi i fattori di declassamento dei poteri di interruzione per valori del fattore di potenza inferiori a quelli standard previsti per le prove di laboratorio.

 

[2] Da “Power Distribution System”, EATON, August 2017, Sheet 01 053.

[3] Per di più i valori dei fattori di potenza di prova in cortocircuito per gli interruttori previsti dalle norme tecniche in vigore nel mercato nordamericano sembrano risultare diversi da quelli previsti dalle norme CEI (ad es. 0,15 contro 0,2) e non poco diverse risultano le tensioni di esercizio degli impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione rispetto a quelle in vigore in Italia.

Novità - 7.IL PUNTO DELLA SITUAZIONE NELLA SELEZIONE DEGLI INTERRUTTORI DI PROTEZIONE DI BT IN CONDIZIONI DI APPLICAZIONE FUORI STANDARD

 Soluzione che si ritiene corretta

 E’ importante premettere quanto si può leggere nella prima voce della Table E.1 di CEI EN IEC 60947-2:2025. Sussiste contraddizione tra il suo contenuto e l’indicazione (ultimissime pagine, pagg. 154-155) presente in CEI 121-5 e le indicazioni fornite nel commento all’art. 5.33.3.2 di CEI 64-8. La tabella E.1 della norma propone un elenco di situazioni speciali, la cui soluzione è da ricercare in un accordo diretto tra le parti, cioè tra costruttori e utenti. La prima voce/situazione della tabella riguarda gli interruttori, cui si richiedono poteri di chiusura, Icm, maggiori di quelli indicati in Tab. 1 della norma[1]. Poiché con riferimento alla stessa norma CEI EN 60947  l’esigenza di dover utilizzare interruttori con poteri di chiusura in cortocircuito superiori a quelli standard la si incontra nel  caso che il fattore di potenza della corrente di cortocircuito da interrompere sia inferiore a quello convenzionale, l’accordo tra utente e costruttore diventa anche presupposto necessario per procedere correttamente nella scelta degli interruttori in fase di progettazione.

Ciò peraltro risulta perfettamente in linea con quanto dichiarato dal compianto ing. Siani, persona di riconosciuta competenza ed esperienza. L’ing. Siani contrariamente all’orientamento attuale espresso dai normatori ha condiviso e confermato per iscritto pienamente quanto si legge nella prima voce della Table E.1 di CEI EN IEC 60947-2:2025. Il contenuto della risposta data dall’ing. Siani, che riportiamo integralmente in nota 2[2] non lascia dubbi e contraddice, come già detto, nettamente la soluzione oggi prospettata nell’ambiente normativo : ultimissime pagine, pagg. 154-155 di CEI 121-5 e indicazioni, esposte nel commento all’art. 5.33.3.2 di CEI 64-8.

Al di là della contraddizione con le precise indicazioni presenti nella norma di prodotto, sussistono ulteriori chiare e importanti conferme al fatto che la soluzione deve comunque venire dall’apporto dei costruttori, che riportiamo in nota 3 [3]. 

 Vista la situazione la soluzione corretta è pertanto quella indicata con il suggerimento presente alla fine del commento dell’art. 533.3.2 di CEI 64-8. Solo il ricorso all’autorizzazione da parte dei costruttori degli interruttori può garantirne un uso sicuro ed esime i progettisti e i quadristi da responsabilità in proposito.

Spesso la soluzione potrà essere individuata nel ricorso all’utilizzo di interruttori di classe superiore, rispetto alla classe inferiore che potrebbe ritenersi idonea in relazione al suo potere di interruzione, se il fattore di potenza di tale classe risulta congruo.

Dobbiamo prudentemente tener conto che solo i costruttori dispongono delle conoscenze per pronunciarsi con competenza su ogni specifica applicazione non convenzionale. Restiamo pertanto in attesa di un pronunciamento chiaro ed esaustivo dei costruttori di interruttori. Se questo ricalca la soluzione proposta[4], che non ci convince, esso diventerà per i progettisti la procedura ufficiale da seguire senza timore nelle situazioni critiche prospettate.

Un altro punto a favore del fatto che la soluzione proposta dall’ambiente normativo non sia da accogliere, risulta dalla mancanza di spontaneità nella formulazione della regola proposta in ambito normativo, ma non nel testo della norma ufficiale. La soluzione è stata pubblicata nei documenti normativi solo dopo insistenti richieste in proposito presentate da ambiente esterno a quello della norma. Tutto fa pensare che in proposito siano da definire con precisione i portatori di responsabilità importanti, che si vorrebbero ancor oggi lasciare in capo a tutti meno che ai costruttori. E’ noto infatti che i commenti agli articoli delle norme tecniche, come gli stessi contenuti delle guide non costituiscono ordinariamente un riferimento con valore legale.

C’è un problema secondario di cui si deve tener conto che presenta risvolti sorprendenti. Infatti se in relazione al valore del fattore di potenza della corrente di cortocircuito presunta l’interruttore deve essere declassato nel suo potere di interruzione effettivo, lo stesso interruttore può essere surclassato/maggiorato nel suo potere di interruzione effettivo nel caso il fattore di potenza da considerare sia superiore a quello convenzionale di prova.

Un aspetto importante, quanto sconosciuto. Esso non è mai stato approfondito. Ma potrebbe valorizzare ulteriormente la figura dei progettisti e dei consulenti. I costruttori dovrebbero pertanto in proposito fornire, come già fanno per altri aspetti, le corrispondenti tabelle e/o grafici.

Si conclude che se il fattore di potenza della corrente di cortocircuito è inferiore a quello convenzionale e non si può ricorrere ad un interruttore di classe superiore in quanto a potere di interruzione, si deve applicare quanto previsto al primo punto della Table E.1 dell’Annex E di CEI EN IEC 60947-2. Si devono cioè interpellare i costruttori, come del resto prudenza e altre autorevoli conferme suggeriscono.

 

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[1] Items subject to agreement between manufacturer and user.  Al primo posto della colonna “Item” di legge: Circuit-breakers for higher short-circuit making capacity than given in Table 1.

[2] Si riporta di seguito in corsivo la risposta fornita in proposito via e.mail dall’ing. Alberto Siani di Schneider Electric ( Power EMEAS, Italy, responsabile “Norme e software tecnici” nel 2012) alla questione di cui si dibatte in queste note: “Giustamente Lei fa riferimento a valori ancora più bassi del cosfi. Su questo punto la norma effettivamente non ha risposte e non tratta situazioni di questo tipo, sono situazioni che in qualche modo devono essere affrontate caso per caso e potrebbero costituire oggetto di accordo tra costruttore ed utilizzatore.

Tenga naturalmente conto che per il costruttore dichiarare valori di potere di interruzione per situazioni maggiormente critiche (ossia con cosfi più bassi) costituisce comunque costi aggiuntivi, dovuti alla necessità di prove in laboratorio non previste dalle norme e dai normali iter di certificazione prodotto.”

 

[3] Fondamenti di sicurezza elettrica, U. Hoepli Editore, 1984, Autore prof. Vito Carrescia,  pag. 368.

Risposta sul problema ricevuta da quesiti@ceiweb.it nell’anno 2010.

Risposta dell’allora Direttore Tecnico del CEI al problema, AEI Volume 86, numero 2, febbraio 1999.

Risposta molto precisa ricevuta in proposito con e.mail datata 4 aprile 2012 da un autorevolissimo esperto molto attivo presso il CEI per conto di una multinazionale leader del settore: ing. Alberto Siani di Schneider Electric.

Commento al problema del prof. G. Parise, Ordinario di Impianti Elettrici all’Università La Sapienza di Roma, AEI volume 86, n. 6 giugno 1986.

[4] La sussistenza di una qualche parziale giustificazione è effettivamente plausibile: una, che pare interessante, non è però mai stata proposta.

Novità - 6.IL PUNTO DELLA SITUAZIONE NELLA SELEZIONE DEGLI INTERRUTTORI DI PROTEZIONE DI BT IN CONDIZIONI DI APPLICAZIONE FUORI STANDARD

 Rimedio non spontaneamente adottato nell’ambiente normativo (CT 121 e CT 64 del CEI) 

L’ambiente normativo ha dimostrato nel passato poco interesse a dare indicazioni su come risolvere il problema quando gli interruttori devono essere utilizzati in condizioni fuori standard nei confronti del fattore di potenza. Lo ha fatto solo su pressante stimolazione esterna. Una situazione di stallo in proposito si è perpetuata per decenni. Il problema era  stato infatti sollevato pubblicamente fin dal 1999[1]. La risposta del CEI è stata data in due occasioni sempre su espressa richiesta esterna, cioè non da esigenze interne all’ambiente normativo. Una prima volta nelle ultime pagine (pagg. 164-165) della guida CEI 121-5 (Domanda-Risposta n. 15). Una seconda volta nel commento all’art. 533.3.2 della norma CEI 64-8 inserito nelle ultime due edizioni. Ecco la soluzione proposta. 

Si deve adottare un interruttore, provato con la prova di cortocircuito effettuata con i fattori di potenza convenzionali di tabella 1 di CEI EN IEC 60947-2.  L’interruttore deve presentare un potere di chiusura nominale, secondo al norma, almeno uguale o maggiore al valore di picco della corrente di cortocircuito presunta da controllare, anche se non provato al fattore di potenza di impiego. Un tale interruttore rispondente alla norma presenterà un potere di interruzione valutato in condizioni convenzionali/standard, adeguatamente maggiore dello stretto necessario[2], cioè maggiore della corrente di cortocircuito presunta e tale però da disporre di un potere di chiusura, anch’esso valutato in condizioni convenzionali, pari almeno al valore di picco della corrente di cortocircuito presunta. Pertanto secondo l’ambiente normativo si propone come idoneo un interruttore che non ha superato né la prova di interruzione, né la prova di chiusura all’effettivo minore fattore di potenza. Una soluzione proposta che ci stupisce in quanto non di prassi presso il CEI, perché non conservativa, come invece di solito giustamente avviene.

Nella guida CEI 121-5 i normatori offrono un esempio numerico che descrive la procedura sopra descritta. Nel commento all’art. 533.3.2 della norma CEI 64-8, successivamente, si propone la stessa soluzione: cioè che nel caso in esame il progettista deve tener conto del potere di chiusura dell’interruttore e non del suo potere di apertura, al contrario di quanto chiede l’art. 533.3.2 della norma di maggior valenza senza far cenno ad alcun limite e/o riserva. All’inizio del commento il testo afferma che l’interruttore deve rispondere alle norme CEI EN 60947 e pertanto si ritiene che la prova di tenuta alla chiusura su  cortocircuito sia da attribuire al fattore di potenza convenzionalmente previsto dalla norma e non al valore ad esso inferiore rispondente al caso in esame.

Un suggerimento sorprende però il lettore. Nelle ultime righe del commento si invita in proposito l’utente ad interloquire con il costruttore degli interruttori. Questo invito non è giustificato e denota il grande imbarazzo degli esperti normatori nei confronti della debolezza della soluzione al problema prospettata nel testo del commento.

Non pare accettabile che l’ambiente normativo consenta l’utilizzo di un interruttore in condizioni di cortocircuito più impegnative di quelle per le quali è stato provato sia in apertura che in chiusura.

Quel che è più grave è che la procedura di selezione degli interruttori proposta risulta  in contraddizione con quanto prevede rigorosamente il dettato della norma CEI EN 60947-2[3].

Può una commissione impiantistica, senza portare specifici argomenti, proporre una soluzione che non tiene conto delle regole chiaramente indicate nella norma di prodotto? Concretamente gli esperti di una commissione tecnica impiantistica hanno ritenuto di poter estendere il potere di chiusura e soprattutto il potere di interruzione per interruttori di protezione, senza consultare direttamente ufficialmente i costruttori e cioè senza la garanzia che prove da hoc siano state condotte.

Inoltre chiediamo quando e come l’ambiente normativo abbia prodotto giustificazioni scritte della soluzione proposta, quando di contro in passato documentazione contraria è stata presentata.

Si osserva per completezza di informazione che il contenuto del commento all’art. 533.3.2 è in sostanza quello presente nell’art. 11.2.2 della norma IEC 61892-2; 2019[4] e dall’art. 8.2 della norma CEI EN 60092-202[5]. E’ indubbio che il problema di cui si tratta è maggiormente evidente per gli impianti elettrici a bordo nave e sulle piattaforme in mare.

La giornata di studio[6] indetta a Trieste nell’anno 2019 non ha portato a chiarimenti.

Ricordiamo che il problema prospettato riguarda non poche importanti situazioni con cui i progettisti si devono continuamente confrontare. 

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[1] LETTERE ALLA REDAZIONE,  AEI  Volume 86, n. 2 febbraio, 1999, pubblicazione nella rivista di una lettera di denuncia del problema e si una lettera di risposta dell’allora Segretario Generale CEI.

[2] Non valutato nelle condizioni della effettiva applicazione.

[3] Si veda quanto, in proposito nei punti 2) e 3) di queste note, è da collegare agli articoli 5.3.6.1 e 5.3.6.2 della norma CEI EN IEC 60947-2; 03-2025.

[4] CEI IEC  61892-2; 2019, Unità fisse e mobili per la produzione e/o da sfruttamento degli idrocarburi in mare.

[5] CEI EN 60092-202; 2021[5], Impianti elettrici a bordo navi, Progettazione di sistema – Protezioni.

[6] Giornata di Studio, La sicurezza elettrica a bordo nave, organizzata da AEIT Sezione FVG e l'Ordine degli Ingegneri di Trieste