Back up e protezione delle condutture

[gioca21]

Ciao a tutti,
ho sempre saputo, o creduto di sapere, che per installare un dispositivo di protezione dal cortocircuito con potere di interruzione inferiore alla I c.c. presunta nel punto di installazione è necessario che a monte di esso sia installato un altro dispositivo con
- potere di interruzione adeguato,
- I2t non superiore a quello tollerabile dal dispositivo a valle e dalla conduttura da proteggere.
Quindi, l’energia specifica sopportabile dalla conduttura deve essere superiore all’energia specifica passante dell’interruttore a monte.
Oggi, dopo tanti anni di certezze, sono stato travolto dai dubbi.
Immaginiamo che non ci sia l’interruttore a valle:
in questo caso dubbi non ce ne sono, l’I2t passante si ricava dalle curve caratteristiche dell’interruttore a monte, se questa energia specifica è inferiore a quella sopportabile dalla conduttura, la protezione contro i c.c. è assicurata.
Consideriamo adesso la presenza di entrambi gli interruttori:
l'apertura del circuito è assicurata dall'interruttore a monte, ma durante il c.c. anche l’interruttore a valle tenta di aprire il circuito e così facendo introduce una tensione d’arco che limita l’energia passante rispetto a quella che fluirebbe se ci fosse solo l’interruttore a monte.
Per verificare la protezione contro i c.c. della conduttura, evitando sovradimensionamenti inutili della stessa, bisognerebbe conoscere l’energia specifica passante attraverso la combinazione “interruttore a monte + interruttore a valle”.
Non mi risulta però che queste curve vengano pubblicate dai costruttori.
Mi sono anche chiesto se la limitazione dell’I2t dovuta alla presenza dell’interruttore a valle è significativa oppure trascurabile. Non sono riuscito a darmi una risposta precisa, ma ho l’impressione che non sia affatto trascurabile.
Cosa ne pensate e come vi comportate in questi casi?

[esisnc]

Il secondo interruttore (quello a valle) tentando di interrompere la corrente di cto. cto. che lo attraversa giuoca sempre a favore della riduzione dell'I2t, quindi non c'è da preoccuparsi.
La combinazione che assicura la protezione di back-up (interruttore a monte coordinato con quello a valle) è provata in laboratorio con appropriate prove di cto. cto. ed è valida SOLO per dispositivi dello stesso costruttore (ovvio) che ne garantisce la funzionalità (consultando apposite tabelle).

l'apertura del circuito è assicurata dall'interruttore a monte, ma durante il c.c. anche l’interruttore a valle tenta di aprire il circuito e così facendo introduce una tensione d’arco che limita l’energia passante rispetto a quella che fluirebbe se ci fosse solo l’interruttore a monte.

non è proprio così : l'interruttore a monte su cto. cto. COMINCIA l'apertura e con la sua tensione d'arco limita l'I2t che vede l'interruttore a valle il quale di regola è più veloce è completa l'apertura sotto una sollecitazione energetica ridotta che lui può sopportare. Quindi NON E' l'interruttore a valle che limita l'energia passante, ma quello a monte.

[gioca21]

Il secondo interruttore (quello a valle) tentando di interrompere la corrente di cto. cto. che lo attraversa giuoca sempre a favore della riduzione dell'I2t, quindi non c'è da preoccuparsi.
La combinazione che assicura la protezione di back-up (interruttore a monte coordinato con quello a valle) è provata in laboratorio con appropriate prove di cto. cto. ed è valida SOLO per dispositivi dello stesso costruttore (ovvio) che ne garantisce la funzionalità (consultando apposite tabelle).

Perfettamente d'accordo. Su questo non c'erano e non ci sono dubbi.

non è proprio così : l'interruttore a monte su cto. cto. COMINCIA l'apertura e con la sua tensione d'arco limita l'I2t che vede l'interruttore a valle il quale di regola è più veloce è completa l'apertura sotto una sollecitazione energetica ridotta che lui può sopportare. Quindi NON E' l'interruttore a valle che limita l'energia passante, ma quello a monte.

Per tanti anni sono stato convinto che l'interruttore che limita l'I2t è quello a monte, ma ieri mi sono "pentito".
Cerca di farmi capire bene la questione.

Affermi che:
- l'interruttore a monte comincia l'apertura,
- l'interruttore a valle è di regola più veloce,
A rigor di logica però, l'interruttore che COMINCIA l'apertura è quello più veloce e quindi, secondo il tuo ragionamento, il più veloce è quello a monte.
E' vero che tempo di apertura dei contatti e tempo di interruzione non sono la stessa cosa, ma mi sembra che un po' di contraddizione resti.

Secondo aspetto: affermi che l'interruttore a monte con la sua tensione d'arco limita l'I2t che vede l'interruttore a valle e poi questo completa l'apertura.
Ma l'interruttore a valle, quando completa l'apertura, introduce la sua tensione d'arco e limita ulteriormente l'I2t già limitata dall'interruttore a monte.
Quindi, l'I2t della combinazione "interruttore a monte + interruttore a valle" dovrebbe essere minore dell'I2t del solo interruttore a monte.
Se questo è vero, in caso di cortocircuito non è necessario che la conduttura sopporti tutta l'I2t che lascerebbe passare l'interruttore a monte in assenza dell'interruttore a valle.
Secondo questo ragionamento, limitarsi a verificare che il K2S2 della conduttura risulti inferiore all'I2t dell'interruttore a monte, come ho sempre fatto anch'io, porta ad un inutile sovradimensionamento delle condutture alimentate dall'interruttore a valle.

[esisnc]

L'interruttore a monte è sempre più "grosso" dell'interruttore a valle nel senso che ha una catena cinematica (inerzia delle masse mobili, rigidezza delle molle, percorsi dei contatti ecc. ecc.) con tempi propri necessariamente più lunghi dell'interruttore a valle. Quando dico che l'interruttore a monte COMINCIA l'apertura non è che quello a valle sta a guardare aspettando non so cosa.
Anche lui comincia l'apertura, però quello a monte limita l'enegia passante del cto. cto. e quindi l'interruttore a valle può avere un p.i. minore in relazione al coordinamento tre i due.
Siccome l'interrutttore a valle è "più piccolo" di quello a monte ha una catena cinematica con tempi più veloci e completa velocemente l'apertura del corto senza danni.
L'interruttore a monte può apirsi anch'esso oppure no (dipende da molti fattori, principalmente dalla selettività tra i due). Non a caso tutte le tabelle di selettività di tutti i costruttori prevedono per l'interruttore a monte una "taglia" superiore rispetto a quello a valle (per "taglia" intendo scatolato a monte e modulare a valle oppure aperto a monte e scatolato a valle....).

[gioca21]

Ok, non posso che concordare con quanto hai detto, ma nel mio post precedente cercavo di spostare la discussione sull'I2t della combinazione "interruttore a monte + interruttore a valle" in rapporto all'I2t del solo interruttore a monte.
Mi riesce infatti difficile accettare il fatto che l'I2t sia determinato solo dall'interruttore a monte, proprio perché durante il c.c nessuno dei due interruttori sta lì "a guardare aspettando non so cosa".
C'è un'altra considerazione che mi rende difficile accettare questo:
consideriamo un interruttore modulare con potere di interruzione estremo Icu e supponiamo che interrompa proprio una corrente pari alla sua Icu. In queste condizioni, la sua energia specifica "sopportabile" non può essere molto superiore alla sua energia specifica "passante". Se così non fosse, il costruttore avrebbe tutto l'interesse a dichiarare una Icu più alta, visto che la "sopporta".
Ora, se un modulare da 6kA viene installato a valle di un interruttore scatolato e l'Icu della combinazione "scatolato+modulare" arriva a 16 kA (butto lì dei numeri solo per fissare le idee), perché l'I2t passante attraverso la combinazione "scatolato+modulare" con una Icc = 16 kA dovrebbe essere molto superiore a quella del solo modulare con una Icc = 6kA?

[karmel]

Nella protezione di back-up la selettivita' e' sacrificata alla necessita' di aiutare i dispositivi a valle che si trovano ad interrompere correnti di cortocircuito superiori al proprio potere di interruzione.
In questo caso , al disopra di un valore di Icc detto corrente di scambio ,viene richiesta la contemporanea apertura di entrambi i dispositivi posti in serie.I costruttori forniscono tabelle derivate da prove eseguite secondo la IEC 60947-2.
A tale scopo allego diagramma orientativo che riassume le considerazioni dei post precedenti, in cui sono riportate la curva Iqt del dispositivo a monte A, quella del dispositivo a valle B e la combinazione di A+B, che come si vede e' piu' limitata delle altre due.
Infatti quando i due interruttori si aprono a partire dalla corrente di scambio ,alla separazione dei contatti dell'interruttore A una tensione d'arco UaA si aggiunge alla tensione d'arco UaB e aiuta l'apertura dell'interruttore B con una limitazione complementare ,che permette di proteggere i circuiti a valle per una Icc superiore a quella del dispositivo B.Tale Icc e' comunque tale da non permettere il passaggio di una Iqt superiore a quella ammessa dal dispositivo B.

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[esisnc]

Ora, se un modulare da 6kA viene installato a valle di un interruttore scatolato e l'Icu della combinazione "scatolato+modulare" arriva a 16 kA (butto lì dei numeri solo per fissare le idee), perché l'I2t passante attraverso la combinazione "scatolato+modulare" con una Icc = 16 kA dovrebbe essere molto superiore a quella del solo modulare con una Icc = 6kA?

non capisco il ragionamento dell'esempio e quale importanza ha l'ultima affermazione.
Il solo modulare sottoposto a Icc = 16 kA semplicemente esplode perché da solo non ha p.i. adeguato alla corrente di cto. cto. nel punto d'installazione.
Se ha un dispositivo di back-up a monte correttamente coordinato questo limita la corrente di cto. cto. a cui è sottoposto l'interruttore a valle (e quindi l'I2t lasciato passare non lo danneggia) e questo riesce a fare il suo lavoro senza problemi.
Per il cavo si considera l'I2t dell'interruttore a monte corrispondente al valore della corrente di cto.cto. presunta e lo si confronta con quello del cavo (K^2xS^2), anche perché non troverai mai le tabelle dell'I2t dell'interruttore a valle estese ad un valore di corrente di cto. cto. presunta superiore al suo p.i. (da solo).

[gioca21]

... allego diagramma orientativo che riassume le considerazioni dei post precedenti, in cui sono riportate la curva Iqt del dispositivo a monte A, quella del dispositivo a valle B e la combinazione di A+B, che come si vede e' piu' limitata delle altre due.

Perfetto!
Da questo diagramma, che mi sembra di aver visto in una pubblicazione della Ticino, deduco che con una corrente Icc(A+B)max l' I2t della combinazione A+B è non superiore all' I2t che il solo interruttore a valle B lascerebbe passare con una corrente Icc(B).
Ne segue che per verificare la protezione della linea a valle in condizioni di c.c., con una Icc = Icc(A+B)max, è sufficiente confrontare il K2S2 della linea con l' I2t del solo interruttore a valle B ricavato dalle tabelle in corrispondenza della Icc(B).
Il problema è che nella letteratura tecnica ho sempre letto che in caso di back up il K2S2 della linea va confrontato con l' I2t del solo interruttore a monte A.
E' vero che se si considera l' I2t del solo interruttore a monte A siamo sicuramente a posto, ma a volte la differenza non è cosa di poco conto.
Trovi corrette queste considerazioni dal punto di vista tecnico? E dal punto di vista normativo hai informazioni più precise delle mie?

Il solo modulare sottoposto a Icc = 16 kA semplicemente esplode perché da solo non ha p.i. adeguato alla corrente di cto. cto. nel punto d'installazione.

Ok, conosco bene gli effetti di un c.c. su un interruttore, ma la mia domanda non era sulla protezione di back up dal punto di vista degli interruttori, bensì dal punto di vista della linea a valle.

Per il cavo si considera l'I2t dell'interruttore a monte corrispondente al valore della corrente di cto.cto. presunta e lo si confronta con quello del cavo (K^2xS^2),

Le mie perplessità sono proprio su questo. Perché si deve considerare l'I2t del solo interruttore a monte se anche l'interruttore a valle la limita?

... anche perché non troverai mai le tabelle dell'I2t dell'interruttore a valle estese ad un valore di corrente di cto. cto. presunta superiore al suo p.i. (da solo)

Certo, questo sarebbe assurdo, ma trovo che non sarebbe assurdo chiedere ai costruttori di fornire le curve dell' I2t della combinazione "interruttore a monte + interruttore a valle".

[karmel]

La max Iqt che la combinazione dei due interruttori puo' lasciar passare e' la Iqtmax che e'uguale a quella ammessa dall'apparecchio B, per cui quando le due curve A e B sono abbastanza divergenti( interruttore A molto piu" grosso" dell'interruttore a valle (ad esempio scatolato ) a mio avviso, per evitare sovradimensionamenti delle condutture, la curva dell'Iqt delle medesime potrebbe essere riferita alla curva B dell'interruttore a valle.
La norma CEI 64-8 art 434.1 dice:
"Il potere di interruzione non deve essere inferiore alla corrente di cortocircuito presunta nel punto di installazione.E' tuttavia ammesso l'utilizzo di un dispositivo di protezione con potere di interruzione inferiore se a monte e' installato un altro dispositivo avente il necessario potere di interruzione.In questo caso le caratteristiche dei due dispositivi devono essere coordinate in modo che l'energia che essi lasciano passare non superi quella che puo' essere sopportata senza danno dal dispositivo situato a valle e dalle condutture protette da questi dispositivi.
Nota : in alcuni casi puo' essere necessario prendere in considerazione, per i dispositivi situati a valle, altre caratteristiche, quali le sollecitazioni dinamiche e l'energia d'arco.Si raccomanda che le informazioni necessarie siano fornite dai costruttori di questi dispositivi."

Purtuttavia la mia ignoranza e' infinita! , e quindi ti consiglio di fare ulteriori indagini.
Saluti

[gioca21]

Purtuttavia la mia ignoranza e' infinita!

Su, dai, non fare il falso modesto!