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Evoluzione della normativa sui quadri elettrici BT

20/11/2021

Innanzi tutto, consideriamo l’evoluzione delle Norme CEI EN 61439-1 e -2 (III edizione), relative, rispettivamente, alle “Regole generali per i quadri di bassa tensione” e ai “Quadri elettrici di potenza”, pubblicate nel 2020.

Non sono ancora disponibili le corrispondenti Norme CEI EN a causa delle difficoltà incontrate, a livello Cenelec, per la ratifica da parte della Commissione Europea. Tale ratifica è relativa alla conformità, garantita dall’applicazione delle Norme EN, alle prescrizioni delle Direttive Europee applicabili, con particolare riferimento alla Direttiva Compatibilità Elettromagnetica. Si sta lavorando per risolvere queste criticità sia a livello centrale Cenelec nei confronti della Commissione Europea e dei suoi consulenti, sia con uno sforzo congiunto dei Comitati Nazionali facenti parte del Cenelec e interessati all’accelerazione dei lavori.

Una previsione “realistica” ci può far pensare che la pubblicazione delle Norme CEI EN sarà possibile nel corso dell’anno 2022.

Il lavoro di pubblicazione della III edizione delle parti 1 e 2 della Norma, partito quasi 10 anni fa, è stato lungo e difficoltoso, a causa delle modifiche proposte alle caratteristiche associate ai quadri elettrici e alle specifiche modalità di verifica (mediante prove o altri criteri) in conformità alle prescrizioni normative. Tutto ciò non sempre ha trovato in tempi brevi il consenso necessario per l’avanzamento della Norma in sede IEC e, quindi, il risultato finale è il frutto di lunghe discussioni e di soluzioni di “accordo”, le più ragionevoli possibili e tecnicamente valide.

Le principali modifiche apportate alla Parte 1 della Norma sono le seguenti:

a) le apparecchiature elettroniche particolarmente complesse sono provate in conformità alle rispettive Norme di prodotto, ma quando incorporate all’interno di un quadro elettrico questa integrazione deve soddisfare le prescrizioni contenute nelle Norme IEC 61439;

b) introduzione della corrente nominale di gruppo (Ing) per i circuiti all’interno del quadro elettrico e la rifocalizzazione della verifica di sovratemperatura su questa nuova caratteristica;

c) aggiunta di prescrizioni per i quadri elettrici alimentati in corrente continua;

d) introduzione del concetto di quadri di Classe I e Classe II relativamente alla protezione contro lo shock elettrico.

Le principali modifiche apportate alla Parte 2 della Norma sono le seguenti:

a) aggiunta degli Allegati DD, EE e FF per quadri destinati all’utilizzo in impianti fotovoltaici;

b) chiarimento dei requisiti per la classificazione delle forme di segregazione;

c) allineamento con la struttura della IEC 61439-1, Edizione 3;

d) aggiunta della verifica di sovratemperatura per:

(i) quadri con raffreddamento naturale e circuiti con corrente nominale superiore a 1.600 A mediante un metodo combinato di confronto con un progetto di riferimento (prototipo) e calcolo;

(ii) quadri con raffreddamento forzato e con correnti nominali non superiori a 1.600 A;

e) considerazione del grado di protezione IP con raffreddamento forzato.

Smart assembly

Il ruolo fondamentale dei quadri elettrici è quello di distribuire la potenza elettrica, garantendo la sicurezza delle persone e delle cose, ma questa caratteristica non può rimanere separata dal contesto, nel frattempo fortemente cambiato.

La funzione del quadro di bassa tensione si evolve, integrando il controllo e la gestione dell’energia a servizio dell’efficienza dell’impianto.

Nel corso del 2019 è stato lanciato un lavoro in ambito IEC per la pubblicazione di una “Technical Specification” con il titolo provvisorio di “General technical requirements for intelligent assemblies”.

Purtroppo la pandemia non hanno reso possibile l’avvio delle attività del Project Team incaricato dell’elaborazione di questo documento.

Finalmente i lavori sono partiti nel mese di luglio di quest’anno con l’obiettivo di cominciare a dare forma al documento sulla base della proposta iniziale, che vedeva contributi dal Comitato nazionale francese e da quello cinese, e sulla base dei commenti che tale proposta ha ricevuto dagli altri Paesi del mondo.

Una sessione successiva è stata prevista (e si sta svolgendo contemporaneamente alla redazione di questo articolo) con l’obiettivo di redigere un secondo documento da proporre ai Comitati nazionali entro la fine del 2021 o nei primi mesi del 2022.

Attraverso il quadro elettrico “intelligente” e le sue apparecchiature, passano informazioni fondamentali per la gestione energetica dell’impianto, quali le regolazioni dei dispositivi di protezione, il tipo di guasto che ha causato lo sgancio di un dispositivo, lo stato dell’installazione prima del fuori servizio, la gestione automatica di un distacco/riattacco carichi, oltre a tutte le misure di energia e potenza.

Ovviamente, la ricerca del consenso sul documento è prioritaria ed è la base per il raggiungimento di una pubblicazione IEC (sia essa una Norma o una “Technical Specification”) e quindi, realisticamente, si può pensare che il lavoro possa essere ancora lungo e prevedere la pubblicazione IEC non prima della fine del 2023.

Evoluzione IEC TR 60890 su metodi di calcolo per verifica sovratemperatura

Gli esperti IEC hanno ripreso le attività di revisione del rapporto tecnico IEC/TR 60890 [CEI 17-43: “Modalità di verifica tramite calcolo della sovratemperatura per le apparecchiature assiemate di protezione e di manovra per bassa tensione (quadri BT)”], il cui nucleo di calcolo originale è stato modificato negli ultimi 40 anni solo editorialmente.

Era, pertanto, essenziale verificare se i metodi, gli algoritmi e i parametri di calcolo ivi descritti fossero ancora applicabili ai moderni quadri elettrici e se non ci fosse spazio per allargarne il campo di applicazione e, eventualmente, le tipologie di quadro cui si potesse applicare.

A tale scopo è stato messo in pista un importante programma di verifiche per:

- validare le formule attuali, aggiungendo informazioni per la corretta loro applicazione (ad esempio, relativamente al calcolo delle potenze dissipate, al distanziamento rispetto ai muri, ai limiti della ventilazione naturale all’interno dell’involucro, ecc.);

- trasformare le curve rappresentate solo graficamente (e, quindi, origine di risultati fortemente dipendenti dal grado di accuratezza nella lettura e nell’interpolazione delle stesse) in formule matematiche;

- permettere di tener conto dell’effetto dei diversi materiali costituenti l’involucro e del suo colore, dell’irraggiamento solare, della ventilazione forzata, della presenza di più di 3 separazioni orizzontali anche ostacolanti il flusso dell’aria (ad esempio, quadri di manovra motori).

La bozza del documento, esaminata dal Comitato italiano, è in fase di estesa modifica e revisione a causa delle difficoltà incontrate nell’estensione dei metodi di calcolo delle sovratemperature interne al quadro alle innumerevoli possibili diverse varianti delle configurazioni testate e validate. La necessità di non limitare troppo il campo di applicazione dei nuovi algoritmi, rendendoli praticamente poco utili, ha obbligato a trasferirli in allegati informativi, suggerendone l’uso solo nella verifica di varianti di configurazioni già testate.

Il documento al voto di questo Technical Report è stato approvato, quindi possiamo ipotizzare che a livello IEC, la pubblicazione del documento potrà avvenire entro il 2021. Un’eventuale versione tradotta in lingua italiana non sarà probabilmente disponibile prima del 2022.

Pubblicazione IEC TS 63107

La sempre più diffusa attenzione alle modalità “attive” di protezione contro l’arco elettrico interno al quadro, in ottica sia della sicurezza del personale, sia della riduzione dei danni al componente, ha inoltre spinto a preparare la specifica tecnica IEC TS 63107 [“Integration of internal arc-fault mitigation systems in power switchgear and controlgear assemblies (PSC assemblies) according to IEC 61439-2”], pubblicata nel corso del 2020 a livello IEC.

Questo documento definisce i requisiti per:

- scegliere, installare e validare il corretto funzionamento di un sistema per la mitigazione degli effetti di un arco all’interno di un quadro elettrico;

- realizzare quadri che siano compatibili con l’installazione di tali sistemi.

Questi sistemi di mitigazione sono ottenuti coordinando un componente che ha la funzione di individuare la presenza di un arco elettrico (ad esempio, con sensori ottici, come decritto dalla Norma IEC 60947-9-2, pubblicata nel 2020) con un dispositivo, controllato dal primo, in grado di ridurne l’energia, in uno dei seguenti modi:

- interrompendo la corrente di guasto (ad esempio, con un interruttore in accordo alla CEI EN 60947-2);

- cortocircuitandolo (ad esempio, con componenti in accordo alla CEI EN 60947-9-1);

- inserendoci un’impedenza in serie.

Sono previste anche verifiche per evitare interventi intempestivi del sistema, per esempio causati dai gas ionizzati emessi durante l’interruzione della corrente negli interruttori o da luce esterna.

Questo documento integra il rapporto tecnico IEC/TR 61641 (CEI 121-7: “Apparecchiature assiemate di protezione e manovra per bassa tensione (quadri BT) – Guida per la prova in condizioni d’arco dovuto ad un guasto interno”), che è confermato come documento di riferimento per la verifica di tenuta ad arco interno dei quadri elettrici di bassa tensione.

Questo articolo è stato pubblicato originariamente sul numero #7 della rivista Commercio Elettrico. Clicca qui per abbonarti.

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