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Dispensa

1. Tab 3 1 di influenza di un dispersore non dipende dalle sue dimensioni bens dal valore della corrente da esso dispersa e dalla resistivit del terreno Se i due dispersori sono di dimensioni notevolmente diverse il rapporto u tra il potenziale indotto sul dispersore passivo e quello assunto dal dispersore attivo cambia di molto invertendo i ruoli Si pu notare anche come il valore di r rimane invariato nel caso in cui l elettrodo disperdente abbia dimensioni molto pi grandi rispetto all elettrodo inerte qualunque sia la distanza a cui posto quest ultimo coincidendo con il valore della resistenza di terra valutata in assenza di esso Infine si vede come il grado di accoppiamento per una stessa coppia di elettrodi dipende molto dalla stratificazione del terreno in particolare la presenza di uno strato inferiore di pi elevata resistivit aumenta l accoppiamento mutuo tra gli elettrodi rispetto al caso di terreno omogeneo 3 3 1 Esempi numerici AI fine di quantificare numericamente seppure in maniera molto esemplificativa il potenziale trasferito su una struttura inerte nonch le tensioni pericolose che in corrispondenza di essa possono manifestarsi si consideri il sistema n 1 di Tab 3 1 in cui come elettrodo attivo si ha un dispersore quadrato con picchetti A e come elettrodo inerte un dispersore quadrato semplice B In Fig 3 2 riportato l andamento del potenziale sulla superficie del terreno nella direz
2. e applicando il principio di sovrapposizione degli effetti si possono scrivere n relazioni del tipo Verd t later 0041h 1 Ul l l n 2 4 che possono essere espresse in forma compatta mediante la notazione matriciale v r z 2 5 dove gli elementi della matrice R con indici uguali sono i coefficienti di potenziale proprio e dipendono dalla resistivit del terreno dalle dimensioni e dalla posizione rispetto alla superficie del terreno dell elemento a cui si riferiscono mentre gli elementi con indici diversi sono i coefficienti di potenziale indotto e dipendono anche dalla distanza tra le coppie degli elementi cui si riferiscono Supposto il dispersore immerso a piccola profondit in un terreno omogeneo il generico elemento r della diagonale principale si ottiene come somma del coefficiente di potenziale proprio dell elemento i esimo e del coefficiente di potenziale indotto dalla relativa immagine rispetto alla superficie del terreno Il generico elemento r extra diagonale dato invece dalla somma del coefficiente di potenziale mutuo tra l elemento indotto i esimo e l elemento j esimo assunto come inducente e del coefficiente di potenziale indotto dall immagine rispetto alla superficie del terreno dell elemento j esimo sull elemento i esimo Con riferimento alla Fig 2 3 si considerino due generici elementi uno indotto i e l altro inducente j quest ultimo disperdente una corrente unitaria con densit lineare unif
3. 80 della sua lunghezza esso viene considerato come un dispersore di tipo A distanza dal fabbricato dispersore ad anello profondit p gt 0 5 m Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 88 B A lA eA d A l fe bid ivi LIV 10 m ii P E I E nane pun PS 0 FI O SS OO Pr e OI EE SS O 500 1000 1500 2000 2500 3000 p Qx m Lunghezza minima degli elementi dei dispersori di tipo A e B in funzione della resistivit del suolo Per i livelli III e IV L risulta indipendente dalla resistivit del terreno Dal grafico si vede inoltre che per terreni di resistivit medio bassa e fino a 500 Qm la lunghezza minima per gli elementi orizzontali dei dispersori di tipo A 5 m e per i picchetti 2 5 m qualunque sia il livello di protezione Analogamente per dispersori di tipo B il raggio minimo del cerchio equivalente all area racchiusa dal dispersore 5 metri 6 9 4 Scelta dei materiali e dimensioni minime degli elementi di un LPS materiali e le dimensioni minime dei diversi elementi che costituiscono LPS captatori calate e dispersori sono indicati nella tabella seguente Sezione Materiale minima Commento Configurazione Eame Rame stagnato Alluminio Lega di Alluminio Acciaio zincato a caldo Acciaio inossidabile Nastro massiccio Tondo massiccio Cordato Tondo massiccio Nastro massiccio Tondo massiccio Cordato Nastro massiccio Tondo ma
4. di scariche laterali e di sovratensioni sugli impianti interni In dipendenza del tipo di captare prescritto un numero minimo di calate come appresso indicato gt gli impianti di protezione ad aste verticali devono avere almeno una calata per ogni asta nel caso una sola asta sono comunque consigliate due calate nel rispetto di quanto detto sopra gt gli impianti di protezione a funi devono avere almeno una calata per ciascuna estremit di fune gt gli impianti di protezione a maglia devono possedere e almeno una calata per ogni sostegno perimetrale della maglia nel caso di LPS isolato dalla struttura da proteggere v nota 8 a pag 15 e almeno due calate disposte lungo il perimetro della maglia e possibilmente equidistanti fra loro e in corrispondenza degli angoli nel caso di LPS non isolato dalla struttura da proteggere richiesto anche che le calate siano interconnesse a livello del suolo Le calate inoltre devono essere opportunamente distanziate tra loro e nel caso di edifici di notevole altezza devono essere previsti anelli intermedi di interconnessione v tabella seguente Classe dell LPS Distanze tipiche in metri o O 20 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 86 Le calate devono essere disposte per quanto possibile in prosecuzione degli organi di captazione distanti da porte e finestre in relazione alla possibilit di essere toccate da persone o che si manifes
5. vicini Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 29 trovandosi all interno del campo di potenziale del terreno generato da questi e dalle rispettive immagini rispetto alla superficie del terreno in particolare gli elementi periferici si trovano in punti del terreno dove il potenziale indotto da parte degli altri elementi disperdenti reali e immagini pi basso e pertanto erogano una corrente maggiore Inoltre si vede che a pari lunghezza il contributo alla dispersione della corrente da parte degli elementi verticali pi del doppio di quello degli elementi orizzontali Infatti a sua volta ogni elemento si pu pensare costituito da tante parti elementari ciascuna delle quali disperde una corrente diversa Le parti pi profonde degli elementi verticali per lo stesso motivo detto prima si trovano dunque in una condizione di potenziale del terreno circostante pi favorevole alla dispersione della corrente e quindi la corrente da loro dispersa notevolmente maggiore rispetto a quella delle parti poste pi in superficie Gli elementi disperdenti orizzontali che formano la maglia di terra sono comunque indispensabili La loro funzione infatti quella di realizzare una elevata equipotenzialit del terreno su tutta l area dell impianto la rete di terra con opportuna magliatura va quindi estesa a tutta l area dell impianto dove possono essere presenti masse e masse estranee Piuttosto per quan
6. 4 19 R 2 R R Gale S x La tensione di passo a vuoto pu essere espressa anch essa come differenza tra i potenziali V e i V valutati nel campo indisturbato dalla presenza dell uomo ossia senza il collegamento a mezzo della R tra i due elettrodi B1 e B2 di Fig 4 2 b Si ha Vai Rula gt Vga Ra2l4 per cui Uss Vi Veg Ri Ra 4 20 Sostituendo la 4 19 e la 4 20 nella espressione 4 2 del fattore di riduzione delle tensioni di passo si ha U R XR R Ss CI 101 iS x R 2XR R R 2 R R Valutando mediante programma di calcolo la resistenza di terra di un dispersore a maglie delle dimensioni di una griglia di misura e la resistenza di trasferimento tra le due griglie nelle condizioni rappresentate in Fig 4 2 b supposto il terreno omogeneo di resistivit p si ottiene R 2 675p i R 0 161p per cui risulta 2 R Rp 5p Pertanto anche per il fattore di riduzione delle tensioni di passo si ricava la seguente espressione generale di facile impiego 1 0 2 p Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 63 4 4 3 Conclusioni Nella fase di progetto di un dispersore di terra si possono utilizzare i programmi di calcolo gli abachi e le espressioni analitiche approssimate disponibili a questo scopo al fine di determinare i valori delle tensioni pericolose a vuoto e quindi applicare i fattori di ridu
7. 4 2 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 55 4 3 METODO MATRICIALE 4 3 1 Valutazione delle tensioni di contatto Ur Con riferimento alla metodologia di studio dell interferenza conduttiva tra elettrodi di terra vista in precedenza il sistema di Fig 4 2 a pu essere trattato come uno dei casi tipici prima studiati ovvero il caso di elettrodi metallicamente collegati all elettrodo disperdente 3 4 5 Con le solite notazioni precedentemente adottate pertanto pu essere scritto il seguente sistema di equazioni equazioni di campo Vv r U di 17 Li gt r T l VeV R Aea eU relazioni ausiliarie ipotesi di equipotenzialit VIA y i A Vey j B l Risolvendo tale sistema di equazioni possibile in tal modo ricavare la tensione di contatto Uz data dalla differenza dei potenziali V4 e Vg ovvero dalla caduta di tensione ai capi della resistenza R Da notare che la tensione di contatto cos ottenuta relativa al punto sulla superficie del terreno in cui sono state supposte posizionate le griglie di misura Volendo ricavare la tensione di contatto in un punto diverso occorre riposizionare le griglie riscrivere il sistema di equazioni in quanto cambiano i coefficienti di potenziale mutuo tra gli elettrodi A e B nella formazione della matrice R e risolvere nuovamente il sistema di equazioni Implementando la suddetta metodologia in un programma di calcolo
8. CEI UNI CENELEC Le norme tecniche non sono norme di legge e sono facoltative godono per della presunzione di regola dell arte anche da parte del Testo unico sulla sicurezza nei luoghi di lavoro Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 11 1 2 LA NORMATIVA NEL SETTORE ELETTRICO e Norme CEI Il Comitato Elettrotecnico Italiano CEI un associazione senza fini di lucro il cui compito su delega del Consiglio Nazionale delle Ricerche quello di stabilire i requisiti che devono avere i materiali le macchine le apparecchiature e gli impianti elettrici perch essi rispondano alle regole della buona elettrotecnica e i criteri con i quali detti requisiti debbono essere controllati Le norme CEI concorrono in pratica a definire la regola dell arte sulla base di precisi criteri di sicurezza tenuto anche conto della costante evoluzione tecnologica Il CEI ha costituito dei Comitati Tecnici ciascuno dei quali si occupa di un determinato ramo dell elettrotecnica Terminologia Segni grafici Macchine rotanti Materiali isolanti Impianti utilizzatori etc per un totale di 116 CT A fare parte di tali comitati vengono chiamati esperti del settore provenienti da laboratori di ricerca universit industrie produttori ed utilizzatori I Comitati redigono dei progetti di Norma che vengono sottoposti ad inchiesta pubblica affinch chiunque interessato possa fare pervenire al CEI le
9. Fig 3 2 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 42 Applicando la metodologia di calcolo prima esposta considerando l intera recinzione come unico elettrodo si ottiene l andamento del potenziale sulla superficie del terreno nella direzione segnata x riportato in figura in percento della tensione totale del dispersore Il paletto pi vicino al dispersore raccoglie parte della corrente dispersa da questo circa il 3 la quale viene rilasciata nel terreno dagli altri due si giustificano in tal modo il picco di potenziale verso il basso in corrispondenza del primo e quelli verso l alto in corrispondenza degli altri La retta orizzontale in tratteggio passante per i tre valori di picco del potenziale in corrispondenza dei paletti individua sull asse delle ordinate il potenziale a cui si porta la recinzione in valore percentuale rispetto alla tensione totale del dispersore Alle due estremit della recinzione si possono manifestare le tensioni di contatto indicate in figura valutate come differenza tra Vg e il valore del potenziale sulla superficie del terreno a distanza di un metro dalla recinzione stessa Attraverso il grafico si pu approssimativamente valutare Vg 37 8 Usr 16 6 Usr2 11 7 Assumendo per la corrente di guasto il valore di 1000 A il terreno considerato omogeneo di resistivit p 100 Qm la tensione totale del dispersore si ottiene dal prodotto della corr
10. Mangione A A 2008 09 p 34 difficolt pratiche comportano indubbiamente costi molto elevati A tale scopo si deve ritenere preliminare alla progettazione una campagna di misure idonea a fornire le necessarie informazioni sulla conformazione del terreno e sulla sua resistivit Utilizzando gli abachi qui presentati che mettono in relazione le caratteristiche elettriche e geometriche del dispersore e del terreno ospitante il progettista pu scegliere con buona approssimazione la configurazione ottimale del dispersore che soddisfa le condizioni imposte dalle norme A volte nella scelta della configurazione del dispersore sono possibili pi soluzioni ad esempio con maglie uniformi o differenziate con o senza picchetti In tal caso al progettista spetta anche il compito di scegliere la soluzione pi conveniente sia dal punto di vista economico che dal punto di vista tecnico Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 35 CAPITOLO 3 INTERFERENZA CONDUTTIVA TRA ELETTRODI INTERRATI E POTENZIALI TRAFERITI SU STRUTTURE INERTE 3 1 INTRODUZIONE Nel caso di un guasto a terra in un impianto elettrico in alta tensione dotato di un proprio dispersore elettrodo attivo la presenza di altri dispersori e in generale di altri corpi metallici interrati nell area di influenza del primo e non collegati metallicamente a esso elettrodi inerti d luogo ad una serie di fenomeni che possono essere inquadra
11. elementi di captazione possono essere direttamente poggiati se gli stessi sono posizionati in corrispondenza degli spigoli di sommit e dei bordi perimetrali e a condizione che e il lato di magliatura non sia maggiore dei valori stabiliti in funzione del livello di protezione voluto le superfici laterali della struttura a livelli pi alti del valore della sfera rotolante siano dotate di captatori e nessun corpo metallico contenuto nella struttura da proteggere sporga al di fuori del volume protetto dai captatori nelle strutture con rischio di esplosione v figura SORA bo volume non protetto volume protetto corpo metallico SIOE I DISORDINE OO OOO O OO OOO ROO OO DIL 8 L isolamento o distanziamento di sicurezza dell LPS dalla struttura richiesto solo nel caso di strutture realizzate con materiale facilmente infiammabile o con rischio di esplosione Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 84 Metodo della sfera rotolante Il posizionamento dei captatori corretto se nessun punto della struttura da proteggere viene in contatto con la sfera il cui raggio dato in funzione del livello di protezione che rotola sul terreno intorno e sulla struttura in tutte le direzioni possibili VIS IIIIIITIIZIIIZA S INN NN SI DIAZ SETTI INNAN Sfera rotolante Struttura Valori dell angolo di protezione del raggio della sfera rotolante e delle dimensioni
12. quanto pi fitta la magliatura punti marcati con un asterisco in figura In corrispondenza delle maglie d angolo si osserva infine una maggiore disuniformit del potenziale sulla superficie del terreno per cui in corrispondenza di esse si hanno anche le tensioni di passo interne pi elevate Quanto sopra si manifesta anche nelle altre maglie periferiche della rete seppure in misura minore rispetto alle maglie d angolo qualunque sia la direzione di esplorazione del potenziale sul terreno considerata vedi Fig 2 5 e vale in generale per dispersori a maglie regolari 2 5 PRESTAZIONI DEI DISPERSORI MAGLIATI Le prestazioni di numerosi dispersori di diverse caratteristiche e dimensioni sono state analizzate mediante programma di calcolo basato sul metodo teorico esposto al 2 3 e che ha avuto anche numerosi riscontri sperimentali Da questa analisi sono state ricavate espressioni analitiche interpolatrici che consentono di prevedere in fase di progetto entro margini di errore accettabili i valori delle grandezze elettriche pi significative del dispersore che si deve realizzare Tali espressioni Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 22 analitiche hanno consentito di elaborare a scala logaritmica gli abachi riportati nel seguito validi per dispersori a maglie regolari interrati alla profondit di 0 5 m in terreno supposto omogeneo Negli abachi delle Figg 2 7 2 8 e 2 9 al variare del
13. richiesto il permesso di costruire o la denuncia di inizio attivit deve essere depositato presso lo sportello unico per l edilizia del comune ove deve essere realizzato l intervento dal soggetto titolare del permesso di costruire o che ha presentato la denuncia di inizio di attivit contestualmente al progetto edilizio Art 15 Sanzioni Omissis Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 5 DICHIARAZIONE DI CONFORMITA DELL IMPIANTO ALLA REGOLA DELL ARTE D M 22 gennaio 2008 n 37 SOSE cain titolare o legale rappresentante dell Impresa ragione sociale nenen operante nel settore _ con sede IN Via ira rire ie PE A i SEE ROME E DION lan ET Pare A oraa AI 1 iscritta nel registro delle imprese d P R 7 12 1995 n 581 della Camera C LAA di RA CREA ano nann nannan ina nnaa nnna lic J iscritta all albo Provinciale delle Imprese artigiane I 8 8 1985 n 443 di Mo 0000000a000000000ao esecutrice dell impianto descrizione schematica orenen nren eae ionene mena nennen anneer inteso come D nuovo impianto C trasformazione O amplamento O manutenzione straordinaria RE I 121i RR E N EE EA EE OT Nota Per gli impianti a gas specificare il tipo di gas distribuito canalizzato della 1a 2a 3a famiglia GPL da recipienti mobili GPL da serbatoio fisso Per gli impianti elettrici specificare la potenza massima impegnabile com
14. 9 R R R 2Ry La tensione di contatto a vuoto pu essere espressa anch essa come differenza tra i potenziali v e Va valutati nel campo indisturbato dalla presenza dell uomo ossia senza il collegamento a mezzo della R tra gli elettrodi A e B di Fig 34 a In tal caso coincide con Ip per cui Va R lF gt Vg Ryglp e quindi U m V V R R I 4 10 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 61 Sostituendo la 4 9 e la 4 10 nella espressione 4 1 del fattore di riduzione delle tensioni di contatto si ha U R R Re 2R Sr 10d 1 L ria J00 AS SAB o ST R R Rkg 2Ryg R R Rg 2Ryp La resistenza R ha certamente un valore di gran lunga inferiore a quello della resistenza Rp considerando che l elettrodo B ha dimensioni piccolissime 20x20 cm e per di pi posto sulla in superficie mentre l elettrodo A rappresenta un dispersore che pu avere dimensioni dell ordine di diverse decine di metri di lato ed interrato ad una certa profondit Si ha dunque R lt lt Rz e ancor di pi R4 2Rag lt lt Rg per cui nell espressione precedente si pu trascurare il termine R 2R g rispetto a Rpg ottenendo R S 100 100 R Rg p4 Du B Inoltre valutando mediante programma di calcolo la resistenza di terra di un dispersore a maglie delle dimensioni dell elettrodo B posto sulla superficie di un terreno omogeneo di resistivit p si ricav
15. Italiano CESI di Milano come organismi designati a rilasciare certificati di conformit e l IMQ a rilasciare marchi di conformit alle caratteristiche stabilite dalla Direttiva e dalla Legge suddetta recepito e pubblicato nell ordinamento giuridico italiano i testi delle varie Norme armonizzate vietato la commercializzazione in Italia di materiali e prodotti non rispondenti alle Norme stesse 1 4 CONFORMITA ALLE NORME DEI MATERIALI La conformit dei materiali elettrici alle Norme che li concernono pu essere attestata con due diversi segni grafici Contrassegno CEI Riguarda grossi macchinari e apparecchi di uso industriale La conformit del materiale alle prescrizioni delle Norme relative garantita dal Costruttore stesso il quale deve richiedere al CEI l uso del contrassegno e sottoporre il materiale ad eventuali controlli e Marchio IMQ Riguarda materiali di grande consumo in ambito domestico E rilasciato dall Istituto Italiano del Marchio di Qualit il quale condiziona l autorizzazione all apposizione del marchio stesso al superamento di tre fasi di verifiche approvazione del costruttore si verifica se il costruttore ha attrezzature idonee alla produzione di materiali della qualit richiesta approvazione del prototipo che viene sottoposto a tutte le prove previste dalle Norme corrispondenti controllo periodico della produzione per assicurarsi che questa conservi una qualit costante Corso
16. Mangione A A 2008 09 p 25 2 individuata l ascissa X corrispondente al perimetro p 320 m nei diagrammi di Figg 2 8 e 2 9 sulle caratteristiche relative a 4 8 e 20 m per i quali si ha un numero intero di maglie si leggono i corrispondenti valori di U sr max U ssma riportati in Tab 2 1 2 3 i valori cos ottenuti divisi per i valori di p e Ir di riferimento degli abachi 1 e 100 e moltiplicati per i valori di p e Ip assegnati forniscono le tensioni massime di contatto Usr ma di passo Uss max previste per il caso in esame con le diverse configurazioni di dispersore esaminate v tabella 4 risulta in tal modo che il dispersore pi idoneo in tal caso quello avente lato di maglia 4 m per il quale sia la tensione di contatto che quella di passo si mantengono al di sotto dei valori limite fissati Dall abaco di Fig 2 7 possibile infine stimare il valore della resistenza di terra del dispersore scelto utilizzando in questo caso la caratteristica del dispersore che si avvicina di pi a quello scelto ossia quella relativa al dispersore con lato di maglia 6 m la differenza tra i valori di resistenza di terra dei due dispersori risulta poco apprezzabile Pertanto effettuato il riporto a 75 Qm del valore di Rz letto sul grafico di Fig 2 7 si pu assumere per essa il valore 0 28 Q Ago 0 068 0 052 EAS ca 0 19 0062 0 193 0080 Tab 2 1 2 5 3 Dispersori a maglie differenziate Con
17. chiamato coefficiente di accoppiamento ed indipendente dalla resistivit del terreno In Tab 3 1 per alcune configurazioni di elettrodi attivi A e inerti B e per alcuni valori della distanza D tra essi sono riportati i valori assunti dai parametri prima definiti ricavati applicando la metodologia di calcolo esposta al paragrafo precedente Ove non espressamente specificato il terreno supposto omogeneo con resistivit pari a 100 Qm Nel caso di terreno non omogeneo a due strati si supposto lo strato superficiale spessore 20 m di resistivit p 100 Om e quello inferiore di resistivit p 400 Qm Dai valori riportati in tabella si pu osservare come la resistenza di trasferimento rc tra due elettrodi comunque complessi assuma valore identico invertendo i ruoli di indotto e di inducente Ci significa che il potenziale trasferito su un dispersore passivo per data corrente dispersa da quello attivo e distanza mutua assume lo stesso valore scambiando i ruoli dei due dispersori in altre parole l area Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 39 0 905 0 908 o m a 0 197 A7 B00 41 080 e m a CNN NR 5 358 5 396 L20 1 520 D 5993 0 508 amp E qu p n T LHJ i 0l 5 057 5 iiz 5 J5 EEEE i da ddt T I _ MI 0 181 oto 0 737 0 707 Mesh s ENER NHENEN OCOCOCONON 16 347 14 969
18. corrente di guasto a terra pu ridurre notevolmente il valore delle tensioni di contatto e di passo ad esso applicate tensioni effettive rispetto ai valori calcolati in assenza della persona tensioni a vuoto Di tale favorevole circostanza le Norme consentono di tenere conto nella fase di verifica del dispersore di una stazione elettrica prima della messa in servizio dell impianto prescrivendo una idonea strumentazione di misura che simuli tale presenza In particolare per la misura delle tensioni di contatto e di passo le Norme indicano l utilizzo di un voltmetro avente resistenza interna 1 KQ convenzionalmente pari alla resistenza del corpo umano e di due piastre di misura di dimensioni 200 cm poggiate sul terreno che simulano i piedi della persona Fig 4 1 La metodologia generale di calcolo per dispersori complessi esposta in precedenza che fa ricorso al metodo di simulazione degli elettrodi mediante sorgenti lineari di corrente e al metodo delle sottoaree di Maxwell non tiene conto a favore della sicurezza della presenza dell uomo pertanto i valori delle tensioni di contatto e di passo cos ricavati sono quelli a vuoto La riduzione dei valori delle tensioni pericolose effettive rispetto ai valori a vuoto dipende dalla resistivit del terreno ed aumenta con essa Per valori di resistivit medio alti ad esempio 500 1000 Q m la differenza tra valori a vuoto ed effettivi piuttosto elevata dell ordine del 50 65 per le tensioni
19. di contatto e del 70 80 per quelle di passo Pertanto in questi casi nella scelta della configurazione ottimale del dispersore in o o d EEEE i paese v aa 7 YU ns AV A ns fe Pa a TT ausiliario Dispersore Piastra di in prova misura 10 x 20 cmx cm Fig 4 1 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 54 fase di progetto non pi conveniente fare riferimento a favore della sicurezza ai valori assunti dalle tensioni pericolose di contatto e di passo a vuoto in quanto si avrebbe come risultato un sovradimensionamento eccessivo e non giustificato del dispersore per un pi corretto dimensionamento del dispersore occorre invece riferirsi ai valori effettivi di tali tensioni valutati simulando la presenza dell uomo nel campo di corrente creato nel mezzo dal dispersore Nel seguito vengono presentati due differenti metodi di simulazione dell uomo ai fini della valutazione delle tensioni di contatto e di passo effettive Il primo chiamato metodo matriciale implementato al calcolatore consente di ricavare punto per punto le tensioni di contatto e di passo effettive per una assegnata configurazione del dispersore comunque complesso chiamato a disperdere una data corrente di guasto a terra in un terreno omogeneo di resistivit nota Il secondo detto metodo delle equazioni globali consente invece di formulare delle espressioni analitiche di validit generale dei fattori di ridu
20. fulmini e introduce i parametri della corrente di fulmine e i relativi tipi di danno illustra la necessit o la convenienza economica della protezione le misure di protezione da adottare e i criteri per la protezione di strutture e servizi CEI 81 10 2 EN 62305 2 Protezione contro i fulmini Parte 2 Valutazione del rischio Fornisce il metodo di analisi del rischio dovuto al fulmine al fine di stabilire la necessit o la convenienza economica della protezione CEI 81 10 3 EN 62305 3 Protezione contro i fulmini Parte 3 Danno materiale alle strutture e pericolo per le persone Contiene i criteri per la progettazione l installazione e la manutenzione delle misure di protezione contro il fulmine per ridurre il rischio di danno alle persone e o alle cose CEI 81 10 4 EN 62305 4 Protezione contro i fulmini Parte 4 Impianti elettrici ed elettronici nelle strutture Contiene i criteri per la progettazione l installazione e la manutenzione delle misure di protezione per ridurre i danni agli impianti elettrici ed elettronici all interno delle strutture 7 2 SORGENTI E TIPI DI DANNO DOVUTI AL FULMINE Un fulmine pu causare danni a una struttura perch la colpisce direttamente oppure perch colpisce i servizi entranti nella struttura stessa ad es linee di energia o di segnale o infine perch cade a terra in prossimit della struttura o dei servizi suddetti Le norme individuano pertanto quattro possibili sorgenti di danno
21. la riduzione della resistenza di terra ottenuta con l impiego dei picchetti diventa sempre pi piccola e diventa poco apprezzabile per dispersori molto estesi Rispetto ai valori riportati negli abachi per dispersori a maglie con lato elementare di maglia 4 m picchetti di lunghezza compresa tra 8 e 20 m determinerebbero variazioni comprese tra 5 5 sulla resistenza totale di terra e non superiori al 10 sulle tensioni di contatto e di passo 2 7 CONCLUSIONI Nella fase di progetto dell impianto di messa a terra in impianto in alta tensione scelta una data configurazione per il dispersore e note le caratteristiche elettriche del terreno ospitante necessario prevedere in modo sufficientemente approssimato le tensioni di contatto e di passo che possono originarsi nell impianto a seguito di un guasto monofase a terra Tali tensioni non devono superare in nessun punto sia all interno che all esterno dell impianto il valore limite U7p fissato dalle norme in relazione al tempo di interruzione del guasto da parte del dispositivo di protezione posto a monte della linea che alimenta l impianto Una attenta valutazione delle prestazioni del dispersore condotta in fase di progetto e prima della sua messa in opera consente di evitare in fase di verifica dell impianto la necessit di dovere apportare sostanziali modifiche alla configurazione del dispersore che oltre a presentare spesso notevoli Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S
22. lungo pu essere caratterizzato a mezzo della sua impedenza omopolare longitudinale per unit di lunghezza Z e dalla conduttanza trasversale per unit di lunghezza G Attraverso tali grandezze si ricavano l impedenza caratteristica Z e da questa le ammettenze equivalenti Yz e Y con cui si tiene conto delle restanti parti esterne al campo di corrente creato nel terreno dall elettrodo attivo si ha Si suddivide poi l elettrodo in elementi di lunghezza molto piccola rispetto alla sua lunghezza caratteristica A 1 V Z G e si adottano alcune ipotesi semplificative ossia si suppone che la corrente venga scambiata con il terreno da ciascun elemento con legge lineare e si assume come potenziale caratteristico di ciascuno di essi il potenziale valutato in corrispondenza del punto centrale di una sua generatrice In questo modo il sistema di Fig 3 8 riconducibile al caso esaminato al punto precedente La Fig 3 9 riguarda il caso di un sistema comprendente la guaina metallica di un cavo interrato privo di guaina esterna isolante in grado di scambiare corrente con il terreno con continuit Sono mostrati i risultati ottenuti applicando la metodologia di calcolo esposta riportando il diagramma delle correnti prelevate dal terreno dai diversi elementi in cui si supposta suddivisa la guaina del cavo e l anda mento del potenziale che essi assumono verso l infinito in percento della tensione totale del disper sore Il trat
23. meccanici e chimici causati da fulminazione diretta della struttura S1 Le perdite che si possono avere sono L1 L2 se la struttura adibita a servizio pubblico L3 se la struttura adibita a museo o attivit simili e L4 Rc Si riferisce ai danni a impianti interni della struttura ossia l avaria di apparecchiature elettriche ed elettroniche causati dal LEMP originato dalla corrente di fulmine che colpisce la struttura S1 Le possibili perdite sono L1 se la struttura a rischio di esplosione o un ospedale o comunque se le avarie possono essere di immediato pericolo per le persone L2 e L4 Rm Considera i danni a impianti interni della struttura causati dal LEMP originato dalla corrente di fulmine in prossimit della struttura S2 Le possibili perdite sono L1 L2 e L4 come Rc Ru Attiene i danni ad esseri viventi per tensioni di contatto e di passo all interno della struttura dovute ai fulmini diretti su una linea entrante S3 Le possibili perdite sono L1 e L4 come Ra Ry E relativa ai danni materiali causati da incendi e o esplosioni innescati da scariche pericolose per fulmini diretti su linee entranti S3 Le possibili perdite sono L1 L2 L3 e L4 come Rg Rw Considera i danni a impianti interni della struttura causati dal LEMP originato dalla corrente di fulmine diretto su una linea S3 Le perdite che si possono avere sono L1 L2 e L4 come Rc Rz Riguarda i danni a impianti interni della struttura c
24. presenta una disuniformit maggiore e quindi lungo tale direzione si verificano i valori massimi sia della tensione di contatto interna Usr a che delle tensioni di passo all interno e all esterno del perimetro del dispersore MM J 650 600 550 500 450 400 350 300 250 Fig 2 5 Pertanto la direzione diagonale pu essere considerata in generale la pi significativa al fine di valutare le tensioni di contatto e di passo massime nei dispersori a rete magliata A pari perimetro della rete magliata la distribuzione del potenziale sulla superficie del terreno risulta tanto pi uniforme quanto pi fitta la magliatura interna dando cos luogo a valori pi ridotti delle tensioni di contatto e di passo La Fig 2 6 riporta per i tre modelli di dispersore ivi rappresentati gli andamenti del potenziale sulla superficie del terreno in percento della tensione totale di terra lungo la direzione semi diagonale in funzione della distanza d valutata a partire dal centro del dispersore Si osserva che il dispersore pi magliato A3 presenta un andamento di potenziale molto pi uniforme degli altri due con valori percentuali pi elevati per cui sia le tensioni di contatto che le tensioni di passo risultano minori In particolare assunto un dato valore limite U7 per le tensioni di contatto ad esempio 70 V per i tre modelli considerati supposto approssimativamente pari al 20 della tensione totale di terra affin
25. regolare metodo dalla maglia adatto per strutture con superfici piane metodo della sfera rotolante adatto per strutture di forma complessa Metodo dell angolo di protezione Il posizionamento corretto se la struttura da proteggere interamente situata all interno del volume protetto dal captatore Si assume come volume protetto da un captatore ad asta quello racchiuso da un cono retto che ha il vertice coincidente con la sommit dell asta e semiapertura a data in funzione dell altezza dell asta e del livello di protezione che si vuole realizzare Il volume protetto da un captatore a fune definito dalla composizione dei volumi protetti da tante aste virtuali verticali il cui vertice coincide con catenaria secondo cui si dispone la fune Il volume protetto da un captatore a maglie definito dalla composizione dei volumi protetti determinati dai singoli conduttori costituenti i lati della maglia ammesso che la struttura non sia tutta compresa nel volume protetto tranne che per strutture con rischio di esplosione perch Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 83 presumibile che la controscarica di un fulmine discendente o il canale di un fulmine ascendente parta da un conduttore di maglia lt or Tr Metodo della maglia Per la protezione di superfici piane si assume che la maglia protegge l intera superficie su cui gli
26. si trovano all interno dell area di influenza del dispersore della sottostazione rappresentato dall elettrodo A e che risultano collegati tra loro a mezzo della fune di guardia della linea aerea In caso di guasto a terra in stazione in corrispondenza dei tralicci si possono manifestare tensioni pericolose di contatto e di passo in relazione al potenziale indotto dalla corrente di guasto sui dispersori di questi e sulla superficie del terreno circostante In Fig 3 7 sono riportati i risultati ottenuti applicando la metodologia di calcolo esposta Ir 1000 A p 100 Qm Zo 2 416 Q km Yz Yr 0 35 S 10m EH I Yo SA BE a B 28 U V 905 V Sen Vg 42 7 V Vga 39 0 V ij 150A i 13 7A apl e a w b a o SR 12 1 Bis t2 FIS RI A B SETA aaO p 2 A xim 70 90 di 110 130 170 190 210 y m 230 Fig 3 7 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 47 3 4 4 Elettrodo inerte lungo Fig 3 8 Si considera in questo caso un elettrodo lungo in contatto con il terreno e in grado di scambiare corrente con esso con continuit sede di caduta di tensione longitudinalmente Pu trattarsi dunque di tubazioni metalliche binari ferroviari guaine metalliche di cavi ecc che fuoriescono da una sottostazione e che non sono collegati al dispersore di terra di essa oppure che passano nelle vicinanze della sottostazione Ye Ip Ye Fig 3 8 L elettrodo
27. sistema di equazioni che rende determinato il problema il seguente equazioni di campo v a Vw I i l ON a Var Vea Zo 1a Zo De relazioni ausiliarie ipotesi di equipotenzialit eb VV Vea V I B1 i B2 in cui si hanno ntm m2 3 equazioni in altrettante incognite n m m2 correnti pi V4 Vg Vp2 3 4 3 Sistema inerte con parti fuori dall area di influenza dell elettrodo disperdente Fig 3 6 Si tiene conto delle parti del sistema di elettrodi inerti poste a notevole distanza dall elettrodo disperdente fuori quindi dalla sua area di influenza a mezzo dell ammettenza equivalente Y in modulo vista da entrambi i lati del sistema preso in considerazione per lo studio i Ip Fig 3 6 Il sistema di equazioni in tal caso il seguente equazioni di campo v R r n 2 z I i l relazioni ausiliarie Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 46 ea Lu A Var Yri Vga Ye Var Vea 0 O Va Ya ipotesi di equipotenzialit BI _ BZN _ V sa Vai V sa Vo con lo stesso numero di equazioni e incognite del caso precedente Il caso adesso considerato pu rappresentare nella realt ad esempio la situazione di una sottostazione nelle cui vicinanze presente una linea aerea non facente capo all impianto della sottostazione Gli elettrodi B e B di Fig 3 6 rappresentano in tal caso i dispersori dei sostegni di linea che
28. soggetti individuati dall art 4 2 del D P R 462 01 IL DATORE DI LAVORO timbro e firma DATA 1 INDICARE SOLAMENTE NELLA COPIA DA TRASMETTERE ALLA AUS Z DOCUMENTAZIONE DA ALLEGARE ALLA COPIA DA TRASMETTERE ALLA AUSL NECESSARIA PER LE OPERAZIONI DI VERIFICA Modello di trasmissione della Dichiarazione di Conformit per le province PA TP Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 10 TESTO UNICO SULLA SICUREZZA NEI LUOGHI DI LAVORO DLgs 9 4 08 n 81 Attuazione dell articolo 1 della legge 3 agosto 2007 n 123 in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro G U n 101 del 30 04 2008 In Italia ci sono circa 3 morti al giorno sul lavoro e quasi un milione di incidenti l anno Per migliorare la sicurezza sul lavoro pi che inasprire le sanzioni occorrere un monitoraggio costante dei luoghi di lavoro al fine di valutarne attentamente i rischi presenti e adottare le necessarie misure di protezione A questa filosofia si ispira il DLgs 81 08 Questa norma raccoglie in un unico testo molte leggi precedentemente emanate in tema di sicurezza sul lavoro introduce cambiamenti e novit ed abroga tra l altro il DLgs 626 94 e il vecchio DPR 547 55 Il legislatore adesso non stabilisce pi come in passato vedi DPR547 55 regole tecniche e non indica pi i modi per conseguire la sicurezza ma stabilisce il fine da conseguire In primo luogo fa carico al dat
29. tempo stesso di compensare gli errori di interpolazione commessi nel ricavare gli abachi e di operare in fase di progetto con sufficienti margini cautelativi in relazione anche a eventuali approssimazioni fatte nel valutare il valore della resistivit del terreno mediante misure preliminari sul campo 2 5 2 Utilizzazione degli abachi Tenendo conto di quanto detto sopra gli abachi di Figg 2 8 e 2 9 possono essere direttamente utilizzati in fase di progetto del dispersore a maglie per un impianto di dato perimetro al fine di individuare il lato elementare di maglia pi idoneo a mantenere al di sotto di un prefissato valore le tensioni pericolose valori delle tensioni di contatto e di passo massime ricavati dagli abachi vanno riportati agli effettivi valori della resistivit del terreno e della corrente di guasto prevista nell impianto come indicato nell esempio di seguito riportato Si supponga che l area su cui deve essere realizzato il dispersore abbia dimensioni in metri 80 x 80 e si disponga dei seguenti altri dati resistivit del terreno p 75 Qm corrente di guasto a terra Ip 2000 A tempo di intervento delle protezioni tp 1 s Il modo di procedere il seguente 1 in relazione al tempo tr dalla curva di sicurezza tensione tempo riportata nella Norma CEI 11 1 risulta che il valore limite imposto per le tensioni pericolose Urp 103 V e Usp 3 Urp 309V Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S
30. trascurabili Terza regola da seguire allora pu essere quella di utilizzare picchetti di lunghezza non inferiore al lato elementare di maglia e tanto pi lunghi quanto pi estesa la maglia 2 6 2 Prestazioni dei dispersori a maglie con picchetti Sintetizzando le prestazioni di numerosi dispersori a maglie regolari con picchetti realizzati con i criteri suddetti e interrati alla profondit di 0 5 m in terreno supposto omogeneo sono stati ricavati con le stesse modalit indicate al 2 5 degli abachi che possono essere utilizzati in fase di progetto per la scelta e il dimensionamento di tali dispersori Nelle Figg 2 15 2 16 e 2 17 al variare del perimetro p del dispersore e per alcuni valori del lato elementare di maglia e della lunghezza dei picchetti sono riportati gli andamenti rispettivamente della resistenza di terra Rz della tensione di contatto massima nella maglia d angolo dell ultima file di maglie Usr a e della tensione di passo massima esterna Uss na calcolate per p 1 Om e Ir 100 A Per i dispersori con maglie elementari di 4 m a scopo di confronto sono riportate in tratteggio anche le caratteristiche relative alle stesse grandezze in assenza di picchetti Sono stati presi in considerazione dispersori a maglie quadrate con perimetro compreso tra 80 e 1 000 m maglie elementari di 4 8 12 20 me picchetti di lunghezza 8 12 20 m picchetti per un massimo di 12 si considerano disposti in c
31. 2 10 Dall andamento del potenziale sulla superficie del terreno si vede che anche con il dispersore B per il quale i costi risultano certamente pi contenuti rispetto ad A3 le tensioni di contatto all interno dell area del dispersore si mantengono al di sotto del limite U7 In particolare si osserva che per i due modelli A3 e B l andamento del potenziale in corrispondenza 50 AJB 40 Ar 30 0 5 10 15 20 25 30 35 dim Fig 2 10 della maglia d angolo e all esterno del perimetro risultano praticamente identici ci significa che passando dal modello A3 al modello B le tensioni di contatto e di passo massime Usr max Ussmax S possono considerare invariate Per l esempio riportato al paragrafo precedente si pu allora utilizzare come soluzione alternativa il dispersore di Fig 2 11 a maglie differenziate MARE ORI SOMMO CM ICE PN OE STI e VR TI vr Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 27 Tenendo conto di quanto precedentemente osservato per la valutazione della tensione di contatto massima nelle maglie d angolo e di quella di passo esterna in una rete siffatta si possono ancora utilizzare con buona approssimazione gli abachi di Figg 2 8 e 2 9 rispettivamente considerando il dispersore come se fosse a maglie uniformi con lato elementare di maglia 4 m Occorre per verificare anche le tensioni di contatto nelle zone interne del dispersore a maglie pi larghe Per ta
32. 2008 09 p 16 all asse maggiore si hanno delle superfici equipotenziali praticamente cilindriche terminanti con delle calotte In definitiva quindi possiamo ammettere che la superficie cilindrica del dispersore rettilineo reale coincide quasi totalmente a meno delle parti terminali con una di tali superfici equipotenziali e assimilare pertanto il campo di corrente da esso prodotto nel mezzo a quello prodotto da una sorgente lineare disposta sul proprio asse 2 3 METODO DI CALCOLO PER DISPERSORI COMPLESSI La determinazione per via analitica delle prestazioni di dispersori di forma complessa quali quelli a maglia in genere molto laboriosa Ci deriva dal fatto che per dispersori estesi e non dotati di particolari simmetrie non possibile ricavare in modo immediato il potenziale indotto nei vari punti del campo giacch la distribuzione della densit di corrente nel dispersore non uniforme e in generale non nota a priori Ad esempio la densit di corrente erogata da un elemento cilindrico rettilineo interrato orizzontalmente assume valori massimi in corrispondenza delle estremit e un valore minimo al centro se interrato verticalmente picchetto la densit di corrente maggiore nell estremit pi profonda E pertanto necessario in questi casi utilizzare opportuni programmi di calcolo o eseguire lo studio su modelli alla vasca elettrolitica Il metodo delle sottoaree di Maxwell che sfrutta il principio di sovrapposiz
33. CUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 74 La corrente ad impulso una corrente unidirezionale di brevissima durata la cui forma d onda caratterizzata dalle seguenti grandezze il valore di cresta il tempo alla cresta T il tempo all emivalore T2 La corrente ad impulso ha fronte ripido 0 5 100 KA us durata relativamente breve 100 1000 us all emivalore e ampiezza dell ordine 2 200 kA Per valore della corrente di fulmine si intende in genere il valore alla cresta __VALORE DI CRESTA I La corrente continuativa si manifesta con andamento irregolarmente piatto e si forma all inizio del primo colpo e a volte come continuazione dell impulso L ampiezza in genere dell ordine 10 500 A pu raggiungere eccezionalmente qualche kA per fulmini negativi e qualche decina di kA per quelli positivi Gli elevati valori della corrente di fulmine sono dovuti al breve tempo in cui si sviluppa il fenomeno pi che alla carica complessivamente trasportata Questa infatti modesta circa 20 Coulomb nei fulmini negativi multipli e 70 Coulomb in quelli positivi La rilevazione della forma d onda della corrente di fulmine e la sua registrazione vengono effettuate da stazioni di misure oscillografiche automatiche sparse in tutto il territorio Cavo coassiale Shunt di misura I i 4 D x Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 Oscilloscopio oss o
34. DEL DM 22 12 58 specificare DATI IMPIANTO NUMERO ADDETTI _ NEL POTENZA INSTALLATA EWW DISPERSORI W da indicare se la potenza maggiore di 25 KW CABINE DI TRASFORMAZIONE N _ IMPIANTO ELETTRICO ALIMENTATO IN BASSA TENSIONE IN MEDIA TENSIONE DA GRUPPO AUTONOMO DI PRODUZIONE PERIOOICITA PREVISTA PERLA VERIFICA PERIODICA DELL IMPIANTO ART 4 DPR 22 102001 N 462 BIENNALE Canfsre Locale ad uso medico Luogo a maggior rischio d incendio Luogo con pericolo di sspiosione QUINQUENNALE Ambiente ordinario IMPIANTO DI PROTEZIONE DALLE SCARICHE ATMOSFERICHE PARAFULMINI AD ASTA GI MO PARAFULHINI A GABBIA Gi NO superficie prieta mq __ STRUTTURE RECIPIENTI E SERBATOI METALLICI Gi MO CAPANNONI METALLICI GI STRUTTURE METALLICHE IN CANTIERI EDILI NO PI Il sottoscritto dichiara che l impianto soggetto non soggetto all obbligo di proget ai sensi della Legge 46 90 e del DPR 447 91 e chela documentazione tecnica e gli allegati obbligatori alla dichiarazione di conformit progetto schema impianto relazione con tipologia dei materiali ecc sono conservati presso il luogo di installazione allegati solo per impianti elettrici in luoghi con pericolo di esplosione 2 ulteriori documentazioni relative all impianto saranno tempestivamente prodotte ove richiesto Dichiara inoltre di essere soggetto all obbligo di far eseguire la regdlare manutenzione all impianto nonch le visite periodiche da far effettuare da parte dei
35. Fig 2 14 Ragionando in modo analogo a quanto fatto ai paragrafi precedenti assunto per le tensioni di contatto il valore limite Ur 70 V che per i tre modelli di figura grossomodo si pu assimilare pari a il 18 della Ux affinch la tensione di contatto all interno dell area del dispersore non superi tale limite occorre che il potenziale sulla superficie del terreno in ogni punto interno al perimetro della maglia abbia valore non inferiore all 82 della Uz Come si vede ci si verifica aggiungendo nella maglia i soli picchetti posizionati ai bordi di essa modello B essendo in tal caso l andamento del potenziale sulla superficie del terreno tutto contenuto al di sopra del limite inferiore rappresentato dalla retta orizzontale in tratteggio Invece i picchetti aggiunti al centro della maglia modello C che producono l andamento riportato in figura in tratteggio risultano del tutto inutili in quanto essi producono soltanto una riduzione delle tensioni di contatto nelle maglie interne del dispersore gi inferiori a Usr con il modello A mentre sono ininfluenti sulla la riduzione della tensione di contatto massima nelle maglie d angolo Per quanto riguarda invece le tensioni di passo passando dal modello A al modello B si osserva una minore pendenza dell andamento del potenziale sulla superficie del terreno soprattutto all esterno dell area del dispersore dove si hanno le tensioni di passo pi elevate Anche per quanto riguarda la ridu
36. In corrispondenza delle estremit si possono avere anche tensioni di passo pericolose dovute agli elevati gradienti di potenziale che vi si manifestano Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 43 A 100 U 80 aa ZZZ 60 lx 40 dn Fig 3 3 Ragionando in modo analogo a quanto fatto prima approssimativamente si ha Va h 8 Usr 38 invalore assoluto Vg 72 4 V Usr 344 V 3 4 GENERALIZZAZIONE DELLA METODOLOGIA DI CALCOLO La metodologia di calcolo esposta al 3 2 pu essere generalizzata e applicata a situazioni diverse in cui si possono manifestare i fenomeni prima descritti dovuti all interferenza conduttiva tra elettrodi interrati Si pu avere il caso ad esempio di pi elettrodi inerti isolati tra loro oppure metallicamente collegati alcuni di essi inoltre possono essere interrati a notevole distanza dall elettrodo disperdente fuori dell area di influenza di esso vedi precedente Ancora diverso il caso di elettrodo inerte lungo capace di scambiare con continuit corrente con il terreno e sede di caduta di tensione tra le sue parti dovuta alla corrente longitudinale che lo percorre Nel seguito vengono presentati in maniera schematica alcuni casi tipici di interferenza conduttiva riferite a situazioni diverse che si possono presentare nella realt Per ciascun caso viene impostato il sistema di equazioni che consente di effettuare lo studio applicand
37. LCOLO problemi connessi con l interferenza conduttiva tra elettrodi interrati possono essere affrontati utilizzando una metodologia di calcolo di validit generale che fa ricorso al metodo delle sorgenti equivalenti per la simulazione delle strutture interrate e lo studio del campo di potenziale nel terreno e che impiega idonee relazioni ausiliarie per tenere conto di ulteriori vincoli circuitali tra le grandezze elettriche che interessano gli elettrodi Si considerino due elettrodi qualsiasi interrati di cui uno A chiamato a disperdere una data corrente Ir e l altro B posto nell area di influenza del primo e non metallicamente collegato ad esso come rappresentato schematicamente in Fig 3 1 Ip Fig 3 1 L elettrodo A pu essere il dispersore magliato di una stazione elettrica chiamato a disperdere la corrente di guasto a terra in stazione dispersore attivo mentre l elettrodo B pu rappresentare il dispersore di una installazione elettrica confinante dispersore passivo oppure una qualsiasi struttura metallica posta nelle vicinanze in contatto con il terreno e non collegata metallicamente al dispersore attivo recinzione tubazione binario ferroviario guaina di un cavo ecc Ciascun elettrodo pu essere opportunamente rappresentato da un insieme di conduttori cilindrici rettilinei di diametro molto piccolo rispetto alla lunghezza Ragionando in modo analogo a quanto fatto per lo studio dei dispersori complessi si pu allo
38. S in dipendenza del punto di impatto del fulmine S1 fulmine sulla struttura fu minazione diretta S2 fulmine in vicinanza della struttura fu minazione indiretta S3 fulmine sui servizi entranti nella struttura fulminazione diretta di una linea di energia e o di segnale entrante nella struttura S4 fulmine in prossimit di servizi entranti nella struttura fu minazione indiretta di una linea di energia e o di segnale entrante nella struttura Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 91 Si pu notare come tra i servizi entranti nella struttura le norme considerano solamente le linee di energia o di segnale e non le tubazioni di qualsiasi genere entranti nella struttura queste ultime se di materiale conduttore devono essere collegate al nodo principale di terra della struttura e pertanto si ritiene che la loro eventuale fulminazione diretta o indiretta non possa arrecare danni all interno della struttura A seconda della sorgente di danno S ovvero del punto d impatto del fulmine si possono avere tre tipi di danno D D1 danni ad esseri viventi essenzialmente morte o lesioni di persone e o animali dovute a tensioni di contatto e di passo causate dalla corrente di fulmine D2 danni materiali incendio esplosione distruzioni meccaniche rilascio di sostanze chimiche nocive ecc dovuti alla corrente di fulmine attraverso la struttura e alle scariche late
39. STO guaine dei cavi E o f d g 4 o Zo R pi Rz pie Ik terreno Fig 5 4 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 68 Si ha Da cui Rp I I Zot Rg bei TAAA E RRR An RaR aZ F In tal caso venendo meno il mutuo accoppiamento con i conduttori di fase che alimentano il guasto la corrente drenata dalla fune di guardia o dalle guaine dei cavi molto modesta riducendosi al pi a qualche percento della corrente di guasto D altra parte ci assicura che eventuali tensioni pericolose che si manifestano nella stazione AT sede del guasto non siano trasferite attraverso le linee in uscita ad altri impianti come ad esempio le cabine MT i cui dispersori sono solitamente collegati al dispersore della stazione di alimentazione a monte mediante schermi di cavi e o conduttori nudi appositamente interrati insieme ai cavi 5 4 FORMULARIO Impedenza omopolare propria della guaina metallica di un cavo 3 _ 2 z R 37f10 o in TT O km Impedenza omopolare mutua tra guaina metallica e anima di un cavo 3 CH Q km D r m g 2 2A oiin cg 6T Impedenza omopolare propria della fune di guardia 2 Z R n f 10 od in E o 271 0 78 r Impedenza omopolare mutua tra fune di guardia e conduttori di fase 2 z_ ref 10 bin St terkm cg 2r Da dove 2H 660 Ja R resistenza della guaina metallica del cavo per unit di lunghezza f frequenza A ragg
40. UNA STRUTTURA 6 6 1 Fulmini discendenti Si detto che per la formazione del canale di fulmine necessario che in una zona immediatamente adiacente alla nube il campo elettrico superi il valore critico in relazione alla rigidit dielettrica dell aria In queste condizioni ha origine un canale discendente che procede verso il basso seguendo un percorso del tutto casuale condizionato soltanto dal grado di ionizzazione dell aria che non uniforme In pratica il canale di fulmine sceglie di volta in volta il percorso pi facile interessando sempre zone pi conduttive essendo queste distribuite in modo casuale pure a caso sar la sua direzione di avanzamento a scatti Se si analizzano le linee di forza e le superfici equipotenziali del campo elettrostatico generato tra la nube e il suolo dalle cariche elettriche di segno opposto ivi accumulate si comprende come nei primi stadi di formazione del canale di fulmine la presenza di una struttura al suolo non pu avere alcuna influenza sulla direzione di avanzamento dello stesso Le superfici equipotenziali infatti seguono la conformazione della nube e del suolo nelle rispettive vicinanze mentre ad una certa distanza da entrambi diventano pressoch orizzontali linee di forza verticali Pertanto il canale di fulmine procede inizialmente indisturbato fintanto che la testa del canale non viene influenzato dalla presenza di strutture al suolo a causa della curvatura delle superfici equipo
41. UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PALERMO FACOLTA DI INGEGNERIA DISPENSA DEL CORSO DI TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Integrativa del libro di testo Prof Stefano Mangione RIFERIMENTI LEGISLATIVI E NORMATIVI 1 1 RIFERIMENTI LEGISLATIVI e Legge 1 3 68 n 186 Disposizioni concernenti la produzione di materiali apparecchiature macchinari installazioni e impianti elettrici ed elettronici Art 1 Tutti i materiali le apparecchiature i macchinari le installazioni e gli impianti elettrici ed elettronici devono essere costruiti e realizzati a regola d arte Art 2 materiali le apparecchiature i macchinari le installazioni e gli impianti elettrici ed elettronici realizzati secondo le norme CEI si considerano costruiti a regola d arte e Decreto 22 01 2008 n 37 Regolamento concernente l attuazione dell articolo 11 quaterdecies comma 13 lettera a della legge n 248 del 2 dicembre 2005 recante riordino delle disposizioni in materia di attivit di installazione degli impianti all interno degli edifici G U n 61 del 12 03 2008 in vigore dal 27 03 2008 Art 1 Ambito di applicazione Si applica agli impianti al servizio degli edifici a partire dal punto di consegna della fornitura indipendentemente dalla destinazione d uso collocati all interno degli stessi o delle relative pertinenze quali a impianti di produzione trasformazione trasporto distribuzione utilizzazione dell energia elettrica im
42. a Rs 2p Pertanto per il fattore di riduzione delle tensioni di contatto si ricava infine la seguente espressione generale di facile impiego S7 100 4 11 1 0 5 p 4 4 2 Fattore di riduzione delle tensioni di passo Facendo riferimento adesso al sistema di Fig 4 2 b le relazioni analitiche globali tra le grandezze elettriche del dispersore principale A e delle due griglie di misura delle tensioni di passo applicando il principio di sovrapposizione degli effetti sono le seguenti V Rdir ERa tR ely 4 12 Vai Rar T Rig 4 13 Vi Ryol Rolg tR Ig 4 14 dove R e Rp sono rispettivamente la resistenza di terra di ciascuna griglia di misura e la resistenza di trasferimento tra le due griglie mentre R4 e Raz sono le resistenze di trasferimento tra il dispersore principale e le griglie di misura Alle precedenti equazioni va aggiunta la relazione tra i potenziali delle due griglie di misura che definisce la tensione di passo U e la relazione tra le correnti UssVa Voa Lla 4 15 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 62 Ig 13 0 4 16 da cui si ottiene U bag R 4 17 U Ig 1Ip a 4 18 Sostituendo la 4 13 e la 4 14 nella prima parte dell espressione 4 12 tenendo conto delle 4 17 e 4 18 si ha Us Vai Vga Ra RU I A Ro BR RMg U U Ry SARA R Raz amp ei lx da cui si ottiene se R Ri J R
43. a proteggere adatti soprattutto per strutture di forma molto allungata e non particolarmente alte LPSa maglie detti anche a gabbia di Faraday costituiti da un complesso di conduttori tra loro connessi in modo da formare maglie di dimensioni opportune adatti per strutture di grosse dimensioni e forma regolare laddove l aspetto estetico anche importante Gli LPS possono anche essere composti da una qualsiasi combinazione dei tre tipi di captatori Organi di discesa calate Sono costituiti da conduttori che hanno lo scopo di convogliare secondo un percorso ben definito e di bassa resistenza elettrica la corrente di fulmine dagli organi di captazione agli organi di dispersione Anche gli organi di discesa possono essere normali cio costituiti da elementi appositamente installati oppure naturali ossia costituiti da parti metalliche gi esistenti nella costruzione tubazioni metalliche ferri d armatura ecc Organi di dispersione dispersori Hanno lo scopo di facilitare la dispersione della corrente convogliata dagli organi di discesa nel terreno e di evitare la formazione sulla superficie dello stesso di gradienti di potenziale pericolosi Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 82 6 9 1 Posizionamento degli organi di captazione La posizione dei captatori deve essere individuata seguendo uno dei tre metodi seguenti metodo dell angolo di protezione adatto per strutture di forma
44. ale della struttura come indicato nella figura seguente canall di fulmine _ TI Captatore ad asta 1 100 KA 1 50 KA la zz ita 2 N S Q a VIIILEESTTZEDISIIZZ CESSI QUESTA ZONA E PROTETTA RR N DA FULMINI CON CORRENTE A gt 100 kA QUESTA ZONA E PROTETTA DA FULMINI CON CORRENTE gt 50 kA i ii a a de la statali gt LR AI di fuori del volume protetto da parte di una struttura nulla cambia per quanto riguarda la probabilit di fulminazione della zona Con riferimento alla figura sottostante ad esempio per la presenza della struttura a torre molto alta la probabilit di fulminazione si annulla per l edificio a struttura autoprotetta diminuisce poco per l edificio b rimane invariata per l edificio c IWAMANANI LAA sfera rotolante San KAXA A e T a TI e a Ty A sog DI a RR EEA i i O e ri ESE LR EI e rt AA dA ATA aa ne N O A PATO SI Si DE i a Ma e Ren e nta vt A at n gle n far A a A A RARO TR a RENON e Y A I A A Ea a e G b q aA T N y ME E a AA page do z E ca n a a ai ti ci SITI TT ol Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 80 6 8 MISURE DI PROTEZIONE CONTRO I FULMINI Da quanto detto ne deriva che il fulmine un evento di natura aleatoria e pertanto nei limiti di una spesa giustificata dai benefici conseguiti nessun provvediment
45. amento di tali dispersori 2 2 ELETTRODO LINEARE METODO DELLE SORGENTI EQUIVALENTI Un dispersore complesso quale quello a maglie pu essere pensato costituito da un insieme di dispersori cilindrici rettilinei di diametro molto piccolo rispetto alla loro lunghezza Un dispersore rettilineo a sua volta pu essere studiato sostituendo ad esso una sorgente lineare ideale di corrente disposta sul suo asse pensata questa come una successione di sorgenti puntiformi Supposta la sorgente lineare di lunghezza L Fig 2 1 disperdente in un mezzo omogeneo indefinito di resistivit p la corrente con densit assiale costante ad un tratto elementare 40 pu essere associata la corrente elementare I dg A Il potenziale prodotto da tale sorgente che possiamo considerare anche puntiforme in un punto P di 2 1 coordinate x y dU __P_1d5 2 2 4axr L dove r c y Il potenziale complessivo assunto dal punto P dunque bs Had F i aaa E x o y gt ea n Fin 2 3 IT suor 2 IT 2 x c y ti GA pg 2 2 Pixy Fr a Li x Fig 2 1 Pertanto le superfici equipotenziali risultano essere delle ellissoidi di rotazione e le loro tracce sul piano x y sono delle ellissi confocali i cui fuochi coincidono con gli estremi del segmento L mentre le linee di corrente iperbole aventi gli stessi fuochi Se l asse minore delle ellissi molto piccolo rispetto Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A
46. anale rimasto ancora ionizzato avviene questa volta senza scatti e a velocit molto pi alta f e Le successive scariche di ritorno nel canale danno luogo ad ulteriori impulsi di corrente attraverso la struttura colpita Quella che ad occhio nudo appare come una scarica singola in realt pu essere costituita da pi scariche in rapida successione __ 10000ps 1000ps NUBE hai I i A N i 3 Km TERRA l 2 TEMPO i SCARICA DEL CANALE l OSCURA V VELOCIT VELOCITA O TAY T pp EOETA MeV DELLA LUCE i SCARICA DI SCARICA DI I RITORNO ITORKO i LI I VELOCIT Mv LEE ill ni i 0 038 F o pl on aL CORRENTE VI MISURATA A Visa A TERRA TEMPO Fasi della scarica di un fulmine discendente 6 3 FULMINI ASCENDENTI Il canale di fulmine in alcuni casi pu avere origine su strutture al suolo specie se molto alte e situate in punti dominanti del terreno allorch in presenza di una nuvola temporalesca il campo elettrico su di esse supera la rigidit dielettrica dell aria In pratica i fulmini ascendenti si verificano soltanto per strutture alte pi di 80 m dal suolo 6 4 POLARITA DELLA SCARICA DI UN FULMINE In dipendenza della polarit della carica della parte della nube interessata dallo scambio di cariche elettriche i fulmini vengono classificati in fulmini positivi e fulmini negativi Contrariamente a ci che avviene per
47. ano ponticellati dagli stessi vagoni Tale provvedimento ovviamente non applicabile nel caso di trazione elettrica 3SETTORE COLTE LITE STRA ALTAO ierenia Le Beto EPETS H P PROFILO ATLL ALA ROTTA A AASTRA fr Fotefezio FRAVERSINE FUELAGIAI E Sie Porn CAROTTO Sop ANTE 3 5 3 Recinzioni Le recinzioni interne al perimetro del dispersore devono essere collegate allo stesso dispersore come qualsiasi massa o massa estranea presente Le recinzioni esterne ad esempio quelle che delimitano la propriet se collegate allo stesso impianto di terra possono trasferire all esterno tensioni pericolose la persona che tocca la recinzione dall esterno potrebbe infatti essere sottoposta ad una tensione di contatto elevatissima La soluzione Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 52 radicale sarebbe quella di realizzare la recinzione in materiale isolante quale muratura prefabbricati di cemento o simili Tuttavia se metallica opportuno tenerla isolata dall impianto di terra di stazione ovviamente tale separazione sar tanto pi efficace quanto pi distante la recinzione dalla periferia del dispersore Qualora data la vicinanza della recinzione al dispersore in relazione al potenziale indotto su di essa e sulla superficie del terreno si dovessero rilevare in fase di verifica tensioni di contatto esterne pericolose superiori al limite imposto dalle norme si pot
48. ausati dal LEMP originato dalla corrente di fulmine in prossimit di una linea S4 Le possibili perdite sono L1 L2 e L4 come Rc Scarica Esempio Sorgente Tipo di danno Tipo di perdita di danno L1 L4 L1 L2 L3 L4 L412 L2 L4 in prossimit della struttura JESI L1 L2 L4 sui servizi entranti L1 L4 nella struttura L1 L2 L3 L4 L13 L2 L4 in prossimit di un servizio L412 L2 L4 a Solo con strutture con rischio di esplosione e per ospedali o altre strutture analoghe b Nel caso di perdita di animali Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 93 7 4 VALUTAZIONE DEL RISCHIO DI FULMINAZIONE Ciascuna componente di rischio Ra Reg Rc Rm Ru Rv Rw e Rz pu essere calcolata mediante la seguente espressione generale del rischio R NP L dove N il numero di eventi pericolosi annui ovvero il numero di fulmini che possono interessare la struttura in un anno In dipendenza della sorgente di danno si ha Np numero annuo di eventi pericolosi per fulminazione diretta della struttura Ny numero annuo di eventi pericolosi per fulminazione in prossimit della struttura N numero annuo di eventi pericolosi per fulminazione sul servizio entrante dall esterno N numero annuo di eventi pericolosi per fulminazione in prossimit del servizio P la probabilit di danno ovvero la probabilit che un fulmine provochi una determinata perdita L l entit m
49. carenze di manutenzione o riparazione Il responsabile tecnico Il dichiarante timbroe firma timbro e firma AVVERTENZE PER IL COMMITTENTE responsabilit del committente o del proprietario art 8 9 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 6 Legenda 1 Come esempio nel caso di impianti a gas con altro si pu intendere la sostituzione di un apparecchio Installato In modo fisso 2 Indicare nome cognome qualifica quando ne ricorra l obbligo al sensi dell articolo 5 comma 2 estremi di iscrizione nel relativo Albo professionale del tecnico che ha redatto Il progetto 3 Citare la o le norme tecniche e di legge distinguendo tra quelle riferite alla progettazione all esecuzione e alle verifiche 4 Qualora l impianto eseguito su progetto sia variato In opera il progetto presentato alla fine dei lavori deve comprendere le varianti realizzate In corso d opera Fa parte del progetto la citazione della pratica prevenzione Incendi ove richiesta 5 La relazione deve contenere per prodotti soggetti a norme la dichiarazione di rispondenza alla stesse completata ove esistente con riferimenti a marchi certificati di prova ecc rilasciati da Istituti autorizzati Per gli altri prodotti da elencare il firmatario deve dichiarare che trattasi di materiali prodotti e componenti conformi a quanto previsto dagli articoli 5 e 6 La relazione deve dichiarare l idoneit rispe
50. ch la tensione di contatto all interno dell area del dispersore non superi quel limite occorre che il potenziale sulla superficie del terreno in ogni punto interno al perimetro del dispersore non sia inferiore all 80 della tensione totale Uz Come si vede dalla Fig 2 6 ci si verifica soltanto nel caso del dispersore A3 per il quale l andamento del potenziale tutto contenuto al di sopra del limite inferiore rappresentato dalla retta orizzontale in tratteggio Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 21 Le tensioni di passo in generale risultano pi piccole di quelle di contatto e come rilevato prima assumono il valore massimo all esterno a circa 1 m dallo spigolo della rete magliata dove l andamento del potenziale presenta la massima pendenza V 70 60 50 A3 A2 AI 40 30 O Sa oO nb n M O 25 30 35 d m Fig 2 6 Il dispersore pi magliato presenta anche tensioni di passo pi piccole ci rilevabile dalla minore pendenza rispetto agli altri casi della curva di potenziale all esterno del perimetro del dispersore Nell esempio considerato il valore massimo della tensione di passo pu essere valutato intorno al 12 della tensione totale Si osserva inoltre come la tensione di contatto massima nella direzione di esplorazione considerata si ha nelle maglie d angolo in punti che risultano tanto pi decentrati e vicini al bordo del dispersore
51. che si avranno lunghezze di controscarica tanto maggiori quanto maggiore la carica trasportata dal canale di fulmine e la corrente associata alla scarica di ritorno In altre parole i fulmini pi intensi sono deviati sulla struttura da una distanza maggiore rispetto a quelli pi deboli Si definisce pertanto raggio di captazione di una struttura la massima distanza alla quale un fulmine discendente viene captato dalla struttura stessa Esso dipende dall altezza della struttura ed definibile soltanto in relazione ad un dato valore della corrente di fulmine Il raggio di captazione r di un asta verticale si pu calcolare con la seguente formula empirica r 0 175 PH essendo 3 200 kA la corrente di fulmine valori sperimentali e H l altezza dell asta m l 200 kA 1000 300 BOO 700 i 100 k 500 400 SO k 300 735 KA 200 ZO kA i0 10 k 100 20 3 40 50 so 70 80 m Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 79 Risulta cos definibile anche il volume protetto da una struttura ad esempio un asta di captazione come lo spazio che si assume non possa essere direttamente raggiunto dal fulmine caratterizzato da un determinato valore di corrente Tale volume pu essere individuato immaginando una sfera di raggio pari al raggio di captazione associato alla struttura e alla corrente di fulmine considerata che rotolando sulla superficie del terreno tocchi la superficie later
52. ciente di riduzione r in funzione delle misure atte a ridurre le conseguenze di un incendio Misure adottate Nessuna misura Una delle seguenti misure estintori impianto fisso di estinzione operato manualmente impianto di 0 5 allarme manuale idranti compartimentazione antincendio vie di fuga protette Una delle seguenti misure impianto fisso di estinzione operato automaticamente impianto di allarme automatico 1 Solo se protetto contro le sovratensioni ed altri danneggiamenti e se la squadra antincendio pu intervenire in meno di 10 minuti Valori del coefficiente di riduzione r in funzione del rischio d incendio della struttura Rischio d incendio Esplosione Elevato Ordinario Ridotto Rischio d incendio elevato strutture con carico specifico di incendio maggiore di 800 Mj m o strutture realizzate con materiali combustibili o aventi coperture realizzate con materiale combustibile Rischio d incendio ordinario strutture con carico specifico di incendio compreso tra 800 Mj m e 400 Mj m Rischio d incendio ridotto strutture con carico specifico di incendio inferiore a 400 Mj m o che contengono solo occasio nalmente materiali combustibili Per carico specifico di incendio si intende il rapporto tra l energia del quantitativo totale di materiale combustibile nella struttura e la superficie complessiva della struttura stessa Valori del coefficiente di incremento h della p
53. cui il progetto e redatto dal responsabile tecnico dell impresa installatrice l elaborato tecnico e costituito almeno dallo schema dell impianto da realizzare Per gli impianti eseguiti prima dell entrata in vigore del decreto nel caso in cui la dichiarazione di conformit non sia stata prodotta o non sia pi reperibile essa pu essere sostituita da una dichiarazione di rispondenza resa da un professionista iscritto all albo professionale per le specifiche competenze tecniche richieste che ha esercitato la professione per almeno cinque anni nel settore Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 4 impiantistico a cui si riferisce la dichiarazione sotto personale responsabilit in esito a sopralluogo ed accertamenti Art 8 Obblighi del committente o del proprietario Il committente e tenuto ad affidare i lavori di installazione di trasformazione di ampliamento e di manutenzione straordinaria degli impianti indicati all art 1 ad imprese abilitate ai sensi dell art 3 Il proprietario dell impianto adotta le misure necessarie per conservarne le caratteristiche di sicurezza previste dalla normativa vigente in materia tenendo conto delle istruzioni per l uso e la manutenzione predisposte dall impresa installatrice dell impianto e dai fabbricanti delle apparecchiature installate Il committente entro 30 giorni dall allacciamento di una nuova fornitura di gas energia elettrica acqua negli edi
54. del lato di maglia in funzione del livello di protezione classe ipa angolo di protezione lato di di sfera mag lia M m h altezza da terra del dispositivo di captazione R raggio della sfera rotolante a angolo di protezione zona protetta Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 85 L angolo di protezione deriva direttamente dal metodo della sfera rotolante attraverso la rettificazione dell arco di raggio R tale che gli spazi protetti per la sfera rotolante e per il cono di protezione abbiano volumi uguali Avvolte pu essere pi prudente utilizzare il metodo della sfera rotolante se la struttura da proteggere alta ed il metodo dell angolo di protezione dovesse risultare meno cautelativo come in figura CAPTATORE 6 9 2 Posizionamento degli organi di discesa Per ridurre la probabilit che il passaggio della corrente di fulmine nell LPS possa provocare danni alla struttura occorre che fra il punto di impatto e il suolo la corrente trovi pi percorsi paralleli calate le calate abbiano la minima lunghezza possibile siano realizzati tutti i collegamenti equipotenziali necessari al fine di evitare il verificarsi di scariche laterali pericolose all interno della struttura v impianto di protezione interno La ripartizione della corrente di fulmine tra pi calate comporta correnti pi ridotte nelle singole calate e quindi una diminuzione della possibilit
55. di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 13 I due marchi CEI e IMQ sono alternativi tra loro e non obbligatori i materiali ammessi al contrassegno CEI non possono essere sottoposti al marchio IMQ e viceversa Le Norme relative ad un prodotto portano l indicazione se esso ammesso a portare il contrassegno CEI o quello IMQ La marcatura CE E stata introdotta con la direttiva 93 68 che ha integrato la direttiva 73 23 ed esteso i princ pi di quella direttiva anche ad altri prodotti non elettrici Ogni prodotto conforme alle indicazioni di una direttiva deve recare la marcatura CE qualora la direttiva stessa lo preveda E il costruttore ad apporre il simbolo CE sull apparecchio dopo avere sottoscritto una dichiarazione che quell apparecchio conforme alle prescrizioni della direttiva o delle direttive che lo riguardano Per apporre il simbolo CE il costruttore deve seguire una procedura stabilita dalla direttiva stessa la procedura pu cambiare da prodotto a prodotto ed tanto pi restrittiva quanto pi il prodotto pericoloso Si va dalla predisposizione del fascicolo tecnico e la dichiarazione di conformit da parte del costruttore per le procedure pi semplici al divieto di inizio della produzione senza la preventiva approvazione del prototipo del prodotto da parte di un organismo notificato ai fini della omologazione per quelle pi restrittive Per il materiale elettrico stata scelta
56. e ad aree sempre pi limitate la realizzazione delle stazioni e dei rispettivi impianti di terra E possibile tuttavia alleggerire i compiti che chiamato ad assolvere il dispersore principale della stazione sede del guasto e conseguire un dimensionamento pi razionale ed economico sfruttando tutti i circuiti metallici che possono drenare verso la stazione di alimentazione una parte della corrente di guasto sottraendola localmente al dispersore Essi sono le funi di guardia delle linee aeree Fig 5 1 e le guaine metalliche dei cavi Fig 5 2 degli elettrodotti A T che alimentano il guasto collegate al dispersore della stazione di arrivo e a quello della stazione di alimentazione a monte il cui centro stella del trasformatore a terra circuiti di ritorno gli stessi elementi relativi alle linee in uscita dalla sottostazione sede del guasto le che non alimentano il guasto dispersori ausiliari Da tale drenaggio pu derivare una riduzione non trascurabile della tensione totale di terra e delle tensioni pericolose nelle zone interessate al guasto sia in stazione che in linea TR con centro a terra secondari Fig 5 1 Fig 5 2 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 65 D altra parte le Norme fanno distinzione tra corrente di guasto a terra e corrente di terra Iz quest ultima definita come una quota parte della corrente di guasto a terra che l impia
57. e la tensione di passo U data dalla differenza del potenziale assunto dalle due griglie Vs e Vg2 ovvero dalla caduta di tensione ai capi di R Anche in questo caso la tensione di passo cos ottenuta si riferisce ai punti sulla superficie del terreno in cui sono state supposte posizionate le due griglie di misura Volendo ricavare la tensione di passo in un altro punto occorre pertanto ripetere nuovamente la procedura di calcolo riposizionando diversamente le due griglie Ugualmente al calcolo delle tensioni di contatto possibile all interno di Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 57 un programma di calcolo predisporre una procedura automatica per la valutazione delle tensioni di passo lungo una o pi direzioni di misura assegnate Per lo stesso dispersore di Fig 4 3 sono riportati in Fig 4 4 i valori delle tensioni di passo Us in percento della tensione totale di terra calcolate esternamente al perimetro del dispersore lungo la direzione diagonale d per diversi valori della resistivit del terreno A scopo di confronto nella stessa figura riportato in tratteggio l andamento delle tensioni di passo a vuoto Uss valutate in assenza dell uomo R Us Uss P Rm i 100 Fig 4 4 4 3 3 Effetto di pavimentazioni isolanti A volte in dipendenza dell elevata corrente di guasto a terra della limitata estensione dell area su cui realizzare il dispersore e d
58. edia della perdita relativa ad un particolare tipo di danno Per ciascun tipo di perdita ai fini della valutazione del rischio occorre dunque determinare i parametri N P e L per tutte le componenti di rischio rilevanti il valore totale del rischio la somma delle componenti di rischio considerate R ZR Le componenti di rischio da considerare per ciascun tipo di perdita sono Perdita di vite umane L1 R4 Ra Re Rol Rm Ru Ry Rw R2 1 solo nel caso di struttura con rischio di esplosione ospedale o di altre strutture in cui i guasti di impianti interni e apparecchiature provocano immediato pericolo per le persone Perdita di servizio pubblico L2 R2 Rg Re Rm Ry Rw Rz Perdita di patrimonio culturale insostituibile L3 R Rg Ry Perdita economica L4 R R Rg Rc Rm Ru Ry Rw Rz 2 solo in strutture ad uso agricolo in cui si pu verificare la perdita di animali Per ciascun rischio considerato se R lt Ry rischio tollerabile la protezione contro i fulmini non necessaria se R gt Rr devono essere adottate misure di protezione al fine di rendere R lt Rr per il rischio considerato Un eccezione costituisce la valutazione delle perdite economiche In questo caso non esiste un rischio accettabile per i danni di tipo economico infatti la protezione va giustificata unicamente sotto l aspetto della convenienza economica 7 4 1 Calcolo del nume
59. el dispersore corda orizzontale o picchetto non si ripartisce in modo uniforme ma a causa di un effetto di estremit tende a interessare maggiormente le parti pi estreme e profonde di esso Il costo in opera di un picchetto in genere molto pi elevato di quello di un elemento orizzontale di pari efficacia occorre dunque stabilire la giusta collocazione lunghezza e mutua distanza dei picchetti affinch la loro efficacia sia massima ottenendo in tal modo il massimo beneficio al minimo costo A chiarimento di quanto sopra affermato si consideri un dispersore a maglie uniformi di dimensioni 60x60 mxm lato elementare di maglia 12 m con picchetti di lunghezza 12 m e diametro 40 mm disposti ai bordi e al centro come riportato schematicamente in Fig 2 13 Supponendo che il dispersore sia posto in un terreno omogeneo di resistivit 25 Om a 0 5 m di profondit e che disperda una corrente di 2 000 A nella stessa figura sono riportati i valori di corrente dispersa da ciascuna Fig 2 13 parte degli elementi orizzontali che formano la maglia e dai picchetti ad elementi disperdenti simmetrici corrispondono stessi valori di corrente Si pu osservare subito come gli elementi periferici del dispersore sia orizzontali che verticali disperdono una corrente notevolmente maggiore di quella degli elementi pi interni Il motivo di ci che ciascun elemento fortemente influenzato dalla presenza degli altri soprattutto di quelli pi
60. ell elevata resistivit del terreno il solo dispersore quantunque a maglie fitte e con aggiunta di picchetti non in grado di contenere le tensioni pericolose al di sotto dei limiti imposti dalle Norme In questi casi una soluzione pu essere quella di realizzare in tutta l area interessata dal guasto una pavimentazione sufficientemente isolante utilizzando a tal fine materiali con elevatissimo valore di resistivit quale ad esempio uno strato superficiale in conglomerato bituminoso o un massetto di ghiaia o pietrisco di adeguato spessore In tal caso la simulazione dell uomo nel campo di corrente creato dal dispersore nel mezzo risulta indispensabile per potere valutare gli effetti della pavimentazione isolante sulle effettive tensioni di contatto e di passo applicate alla persona Si consideri ad esempio il dispersore di Fig 4 5 il quale non riesce a garantire le condizioni di sicurezza nel terreno originario di posa di elevata resistivit La curva a di Fig 4 6 mostra l andamento della tensione di contatto nella direzione diagonale Come rimedio pu realizzarsi una pavimentazione isolante ad esempio uno strato di conglomerato bituminoso con resistivit di 400 KO m Se ci si limita a studiare il campo indisturbato cio senza la presenza dell uomo o a effettuare le misure con voltmetro di impedenza infinita si rilevano riduzioni della tensione di contatto modeste assolutamente inferiori alle aspettative curva b di Fig 4 6 E neces
61. ente per la resistenza di terra quest ultima si pu ricavare dalla Tab 3 1 facendo riferimento al sistema n 2 e al valore riportato per r pari a 0 905 Q Si ha pertanto Va 0 905 x 1000 905 V per cui Vg 342 V Usr 150 V Usr2 105 V Le tensioni di passo massime valutate alle due estremit a un metro dalla recinzione assumono approssimativamente gli stessi valori calcolati prima per le tensioni di contatto La situazione rappresentata in Fig 3 3 considera il caso di una recinzione molto estesa e tale che gran parte dei paletti si trovino fuori dall area di influenza del dispersore Ai fini dello studio dell interferenza conduttiva si considerano allora solo i paletti pi vicini degli altri si pu tenere conto a mezzo dell ammettenza equivalente Yx vista dal sistema verso l esterno vedi appresso 3 4 3 Come mostra la figura in questo caso il potenziale assunto dalla recinzione molto pi basso condizionato soprattutto dal potenziale della parte pi distante di essa in contatto con punti del terreno a potenziale quasi nullo Su di essa pertanto si possono avere tensioni di contatto elevatissime ci non soltanto in corrispondenza dell estremit vicina al dispersore ma anche in corrispondenza dell estremit lontana dove gran parte della corrente raccolta inizialmente dalla parte pi vicina viene rilasciata nel terreno dando luogo ad un innalzamento locale del potenziale sulla superficie del terreno
62. ento degli organi di dispersione Dal punto di vista della protezione contro i fulmini necessario realizzare un unico impianto di terra adatto per tutti gli scopi LPS protezione contro i contatti indiretti ecc A tal fine i dispersori dei vari impianti di terra devono essere interconnessi La Norma definisce due tipi di dispersori il tipo A e il tipo B Dispersore di tipo A Il dispersore di tipo A costituito da elementi orizzontali o verticali interrati e collegati a ciascuna calata in numero non inferiore a due La lunghezza di ciascun elemento non dovr essere inferiore a e L per elementi orizzontali radiali interrati ad una profondit di almeno 0 5 m e 0 5L per elementi verticali picchetti o inclinati dove L dato in funzione della resistivit del terreno e del livello di protezione dell impianto v grafico pagina seguente impianto con due sole calate elementi radiali interrati ad una profondit p gt 0 5 m E i z l er 0 5 L i L anello di JD anello di interconnessione interconnessione non interrato non interrato Dispersore di tipo B Sono considerati di tipo B i dispersori costituiti da un conduttore ad anello esterno alla struttura e interrato per almeno l 80 dell intera lunghezza a una profondit di almeno 0 5 m Deve risultare R gt Li essendo R il raggio del cerchio equivalente all area racchiusa dal dispersore Se l anello risulta interrato per meno dell
63. erdita in presenza di particolari pericoli Tipo di pericolo particolare Livello medio di panico p e strutture destinate ad eventi culturali o sportivi con un numero di partecipanti compreso tra 100 and 1000 persone ui Difficolt di evacuazione p e strutture con presenza di persone impossibilitate a muoversi ospedali Livello elevato di panico p e strutture destinate ad eventi culturali o sportivi con un numero di partecipanti maggiore di 1000 persone Pericolo per strutture circostanti o per l ambiente Contaminazione dell ambiente circostante Altri tipi di perdita In maniera analoga si calcolano gli altri tipi di perdita L2 L3 e L4 seguendo le modalit descritte nell Allegato C della Norma CEI 81 10 2 7 5 ESEMPI DI VALUTAZIONE DEL RISCHIO Alcuni esempi applicativi di valutazione del rischio di fulminazione di strutture per la decisione sulla scelta delle misure di protezione sono riportati nell Allegato H della Norma CEI 81 10 2 alla quale si rimanda per ulteriori approfondimenti Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 98
64. eree o in cavo che si attestano alla stazione e che alimentano il guasto si pu schematizzare ciascuna linea e il contributo alla corrente di guasto a terra in stazione da parte di ognuna di esse come in Fig 5 3 e quindi calcolare l aliquota della corrente drenata da parte della fune di guardia o delle guaine dei cavi come prima illustrato Essendo il sistema lineare applicando il principio di sovrapposizione degli effetti si pu ricavare la corrente di terra nel dispersore della stazione sede del guasto come differenza vettoriale della corrente totale di guasto a terra e delle aliquote delle correnti drenate attraverso i circuiti di ritorno di ciascuna linea 5 3 LINEA CHE NON ALIMENTA IL GUASTO Per le linee in uscita dalla sottostazione che non contribuiscono ad alimentare il guasto ma i cui elementi metallici fune di guardia o guaine dei cavi sono collegati a terra alle due estremit vale lo schema elettrico equivalente unifilare di Fig 5 4 anch esso costituito da una sola cella ma priva del generatore equivalente in tale schema RR rappresenta la resistenza di terra del dispersore della stazione di arrivo il quale in questo caso si comporta da dispersore ausiliario Scrivendo l equazione di maglia possibile ricavare la corrente drenata da parte della fune di guardia o delle guaine dei cavi verso il dispersore ausiliario Ip i linea che non linea che alimenta alimenta il il guasto guasto STAZIONE SEDE DEL GUA
65. ferimento per la sicurezza delle persone non pu pi essere la tensione totale di terra ovvero la resistenza del dispersore come per i sistemi in bassa tensione Ci perch in tali sistemi la corrente a terra spesso talmente elevata da non rendere possibile l interruzione del guasto in tempi sufficientemente brevi per la protezione delle persone in relazione al valore assunto dalla tensione totale di terra D altra parte sia il valore della corrente di guasto a terra che il tempo di intervento dei dispositivi di protezione dipendono dalle caratteristiche del sistema di alimentazione dell Ente distributore e vanno considerati come parametri indipendenti del sistema Ai fini della sicurezza delle persone dunque riferendosi necessariamente per tali sistemi alle tensioni di contatto e di passo tensioni pericolose occorre realizzare un adeguato impianto di terra che in tutta l area interessata dalla dispersione della corrente a terra mantenga le tensioni pericolose a valori inferiori ai limiti stabiliti dalle norme in dipendenza del tempo di intervento del dispositivo di protezione Le tensioni di contatto e di passo dipendono sia dalla tensione totale di terra del dispersore e quindi dalla sua resistenza di terra sia dai potenziali che si stabiliscono sulla superficie del terreno Pertanto l efficacia del dispersore nel contenere le tensioni pericolose tanto pi elevata quanto minore la sua resistenza di terra e quanto pi esso in
66. fici di qualsiasi destinazione d uso consegna al distributore copia della dichiarazione di conformit dell impianto esclusi i relativi allegati obbligatori o copia della dichiarazione di rispondenza La medesima documentazione e consegnata nel caso di richiesta di aumento di potenza impegnata a seguito di interventi sull impianto Art 9 Certificato di agibilit Il certificato di agibilit e rilasciato dalle autorit competenti previa acquisizione della dichiarazione di conformit nonch del certificato di collaudo degli impianti installati ove previsto dalle norme vigenti Art 10 Manutenzione degli impianti Omissis Art 11 Deposito del progetto e della dichiarazione di conformit Per le opere di installazione trasformazione e ampliamento di impianti in edifici per i quali e gi stato rilasciato il certificato di agibilit entro 30 giorni dalla conclusione dei lavori l impresa installatrice deposita la dichiarazione di conformit ed il progetto presso lo sportello unico per l edilizia del comune ove ha sede l impianto redatto ai sensi dell articolo 5 o il certificato di collaudo degli impianti installati ove previsto dalle norme vigenti Lo sportello unico inoltra copia della dichiarazione di conformit alla Camera di commercio CCIAA nella cui circoscrizione ha sede l impresa esecutrice dell impianto per i controlli di competenza Il progetto relativo a impianti connessi ad interventi edilizi per i quali
67. grado di realizzare una elevato grado di equipotenzialit sulla superficie del terreno In particolare nei sistemi in alta tensione dove si hanno dimensioni spesso notevoli dell impianto e valori molto elevati della corrente di guasto a terra il dispersore deve necessariamente essere complesso e avere una geometria tale da garantire un livello di sicurezza quanto pi uniforme in tutta l area dell impianto Il dispersore pi adatto in tal caso quello costituito da un insieme di elementi disperdenti lineari interrati orizzontalmente e connessi tra di loro in modo da formare una maglia uniforme eventualmente integrato da altri elementi disperdenti verticali dispersori a picchetto opportunamente posizionati lungo il perimetro della maglia Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 15 Nel seguito dopo avere introdotto una metodologia generale di calcolo applicabile ai dispersori di forma complessa viene studiato il comportamento dei dispersori magliati con e senza picchetti di varie caratteristiche e dimensioni in terreno supposto omogeneo analizzando gli effetti della forma e del posizionamento degli elementi disperdenti sulla tensione totale di terra e sulla distribuzione del potenziale sulla superficie del terreno e quindi sulle tensioni di contatto e di passo Vengono inoltre suggeriti strumenti di calcolo e indicazioni che il progettista pu opportunamente utilizzare per la scelta e il dimension
68. i di messa a terra e dei dispositivi di protezione contro le scariche atmosferiche non puo essere effettuata prima della verifica eseguita dall installatore che rilascia la dichiarazione di conformit ai sensi della normativa vigente La dichiarazione di conformit equivale a tutti gli effetti ad omologazione dell impianto 2 Entro trenta giorni dalla messa in esercizio dell impianto il datore di lavoro invia la dichiarazione di conformit all ISPESL ed all ASL o all ARPA territorialmente competenti Art 3 Verifiche a campione 1 L ISPESL effettua a campione la prima verifica sulla conformit alla normativa vigente degli impianti di protezione contro le scariche atmosferiche ed i dispositivi di messa a terra degli impianti elettrici e trasmette le relative risultanze all ASL o ARPA Omissis Art 4 Verifiche periodiche Soggetti abilitati 1 Il datore di lavoro e tenuto ad effettuare regolari manutenzioni dell impianto nonch a far sottoporre lo stesso a verifica periodica ogni cinque anni ad esclusione di quelli installati in cantieri in locali adibiti ad uso medico e negli ambienti a maggior rischio in caso di incendio per i quali la periodicit e biennale 2 Per l effettuazione della verifica il datore di lavoro si rivolge all ASL o all ARPA o ad eventuali organismi individuati dal Ministero delle attivit produttive sulla base di criteri stabiliti dalla normativa tecnica europea UNI CEI 3 Il soggetto che ha eseg
69. i fulmini negativi i fulmini positivi sono sempre caratterizzati da una sola scarica inoltre hanno una bassissima probabilit di verificarsi in quanto presentano un percorso di scarica pi lungo dovendo essere interessata la parte alta della nuvola Per tale motivo circa il 90 delle scariche fra nuvole e terra di polarit negativa Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 73 so e EAA Mi le e I DR da i a A S a N ERSS a fulmine negativo discendente m ki Tiai e to A tile mn Jela PA FE Taki EET Du wr IERA E ENE RE O RA SESTO FERA c fulmine positivo discendente d fulmine positivo ascendente 6 5 FORMA D ONDA E PARAMETRI DELLA CORRENTE DI FULMINE Se si considera il fulmine dall inizio alla fine del fenomeno si possono distinguere due componenti tipiche della corrente di fulmine le quali si presentano singolarmente o associate in varie combinazioni una corrente ad impulso e una corrente continuativa Corrente continuativa Corrente continuativa se _ S e Corrente ad impulso t i t i t 50 100 w0 010 50 100 300 000 tips il a 40 si Primo colpo 60 Colpo successivo iIk Ab kA Corrente continuativa 200 Corrente ad impulso 150 b Tr 50 _ o 100 200 300 400 500 600 t us Forme d onda tipiche della corrente di fulmine a fulmine negativo b fulmine positivo Corso di TECNICA DELLA SI
70. iante gt sistema di SPD coordinati insieme di scaricatori di sovratensione installati sulle linee di energia e di segnale entranti nella struttura nonch tra gli impianti interni e gli elementi dell LPS se posti a distanza inferiore da quella di sicurezza stabilita dalle norme Gli SPD vanno opportunamente dimensionati in funzione del livello di protezione e delle caratteristiche fornite dal costruttore del SPD 9 gt collegamenti equipotenziali realizzati su tutti i corpi metallici entranti nella struttura e tra i corpi metallici interni e lPLPS quando le distanze sono inferiori alla distanza minima stabilita dalle norme captatore 10 KA 8 20 us calata distanza di sicurezza amp Urs di persore adanello 1 hi 9 Devono comunque avere capacit di scarica di almeno 10 kA forma d onda 8 20 us e tensione d innesco coordinata con l isolamento richiesto Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 90 CAPITOLO 7 APPLICAZIONE LA NORMA CEI 81 10 PER LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO DI FULMINAZIONE 7 1 INTRODUZIONE La Norma CEI 81 10 riguardante la protezione delle strutture contro i fulmini stata pubblicata nell aprile del 2006 ed costituita da quattro parti che recepiscono altrettante norme europee CEI 81 10 1 EN 62305 1 Protezione contro i fulmini Parte 1 Principi Generali Contiene i principi generali per la protezione contro i
71. ica positivamente e quella carica negativamente ma anche fra nuvola e terra a causa dell induzione di cariche di segno opposto al suolo RIINA 4 E7 R 3 VR AN 6 2 FULMINI DISCENDENTI La scarica elettrica che genera il fulmine pu avere origine tra due ammassi di nuvole o pi comunemente tra una nuvola e la superficie del suolo del mare o di un lago Il fenomeno si manifesta quando l intensit del campo elettrico all interno di una nuvola o al suolo supera la rigidit dielettrica dell aria ci pu avvenire in prossimit di cristalli di ghiaccio aghiformi all interno della nuvola o sulla sommit di strutture alte e snelle al suolo Nella scarica di un fulmine si possono individuare essenzialmente tre fasi a formazione del canale di fulmine b formazione della controscarica c sviluppo della scarica di ritorno 6 2 1 Formazione del canale di fulmine La scarica pu avere inizio nella parte inferiore della nuvola a causa dell intenso campo elettrico locale e della rarefazione dell aria Sotto l azione del campo elettrico la scarica si propaga verso terra assumendo la forma di un canale ramificato Tale canale costituito da un nucleo altamente conduttivo diametro 1 cm circondato per effetto corona da un involucro di carica spaziale il cui raggio varia fra qualche metro a qualche decina di metri e avente la stessa polarit delle cariche 3 Valori tipici dell intensit di campo elettrico
72. ig 4 7 Ss da p Om 80 1500 70 Ds i 1000 60 tf 500 50 40 30 100 20 10 0 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 Fig 4 8 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 60 4 4 METODO DELLE EQUAZIONI GLOBALI 4 4 1 Fattore di riduzione delle tensioni di contatto Facendo nuovamente riferimento al sistema di Fig 4 2 a e ai parametri globali dei due elettrodi rappresentati possibile scrivere le relazioni tra le grandezze elettriche che interessano gli elettrodi in termini di equazioni globali applicando il principio di sovrapposizione degli effetti come segue Va R411 Rigle 4 3 V Ragla Regle 4 4 in cui V e Vg rappresentano i potenziali assunti dai due elettrodi Z4 e I indicano le rispettive correnti complessivamente scambiate con il terreno R e Rg sono le resistenze di terra proprie e R g la resistenza di trasferimento tra i due elettrodi Alle precedenti equazioni va aggiunta la relazione tra i potenziali dei due elettrodi la quale definisce la tensione di contatto Uz e la relazione tra le correnti Ur V V R 4 5 lyt lge Sir 4 6 da cui si ottengono rispettivamente I 4 7 I I Iy 1 32 4 8 Sostituendo la 4 3 e la 4 4 nella prima parte dell espressione 4 5 tenendo conto delle 4 7 e 4 8 si ha Ur Vi Vs RI Ryglg Rygla Rele U U U U R jIx Rip TR p Bale Rig R R da cui si ottiene R R Rap A AB 4
73. il DM 37 08 per tutti gli interventi di installazione di nuovi impianti o di ampliamento o trasformazione di impianti esistenti obbligatorio il progetto ad eccezione degli impianti di cui all art 1 lettera f ascensori Per gli impianti pi complessi il progetto deve essere redatto da un professionista iscritto negli albi professionali secondo la specifica competenza tecnica richiesta per tutti gli altri impianti il progetto pu essere eseguito dal responsabile tecnico dell impresa installatrice Per quanto riguarda gli impianti elettrici richiesto il progetto redatto da parte di un professionista iscritto all albo nei seguenti casi servizi condominiali con potenza impegnata superiore a 6 kW unit abitative di superficie superiore a 400 m oppure con potenza impegnata superiore a 6 kW unit immobiliari adibite ad attivit produttive al commercio al terziario e ad altri usi se alimentate a tensione superiore a 1000 V inclusa la parte in bassa tensione o qualora la superficie superi i 200 mf o quando le utenze sono alimentate in bassa tensione aventi potenza impegnata superiore a 6 kW impianti elettrici realizzati con lampade fluorescenti a catodo freddo collegati ad impianti elettrici per i quali e obbligatorio il progetto e in ogni caso per impianti di potenza complessiva maggiore di 1200 VA resa dagli alimentatori impianti elettrici relativi ad unit immobiliari provviste anche solo parzialmente di ambien
74. ile nel caso in cui l area a disposizione per la realizzazione della maglia di terra modesta a fronte di un valore elevato della corrente di guasto a terra e di un terreno altamente resistivo In tal caso necessario impiegare picchetti di notevole lunghezza anche di qualche decina di metri Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 28 opportunamente posizionati al fine di raggiungere valori di tensioni di contatto e di passo accettabili Con l aggiunta di elementi disperdenti profondi in molti casi si ha il vantaggio di raggiungere zone di terreno a pi bassa resistivit rispetto alla superficie argille falde acquifere ecc migliorando in tal modo di molto le prestazioni del dispersore Un dispersore a maglie con picchetti pu essere visto come un insieme di elementi disperdenti posti nel terreno in posizione orizzontale e verticale i quali pur essendo in genere tutti allo stesso potenziale contribuiscono in misura diversa a disperdere la corrente di guasto a terra in dipendenza della posizione che ciascun elemento occupa rispetto agli altri e rispetto alla superficie del terreno La corrente di guasto a terra che interessa il dispersore infatti si ripartisce in modo non uniforme tra i diversi elementi che lo compongono essendo diversa l efficacia di ciascuno di essi e ci influisce sulle prestazioni complessive del dispersore stesso Inoltre la corrente che interessa ciascun elemento d
75. io medio della guaina pulsazione u permeabilit nel vuoto 4 7 10 H km D_ distanza media tra le anime dei cavi R resistenza della fune di guardia per unit di lunghezza r raggio della fune di guardia 0 D distanza media tra la fune di guardia e i conduttori di fase mf p resistivita del terreno Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 69 CAPITOLO 6 PROTEZIONE DELLE STRUTTURE CONTRO I FULMINI 6 1 FISICA DEL TEMPORALE 6 1 1 Generalit Un temporale si forma seguendo l evoluzione di diversi fenomeni che portano alla nascita di una nuvola temporalesca La presenza di una massa d aria molto umida a stratificazione verticale instabile con strati d aria pi caldi in basso e pi freddi in alto da luogo alla formazione di una colonna d aria calda ascendente che man mano che si solleva si raffredda ad una certa altezza l aria diventa satura di vapore acqueo il vapore si condensa e forma la nuvola Il calore che si forma dalla condensazione del vapore riscalda ulteriormente l aria ascendente imprimendole cos una nuova spinta verso l alto se l aria contiene poco vapore acqueo il fenomeno si esaurisce rapidamente con l aumentare dell altezza Se l aria molto umida si ha la formazione di cumuli stratificati spessore 10 12 km diametro circa 10 km altezza dal suolo 2 3 km all interno se la temperature scende al di sotto di 0 C le goccioline d acqua ge
76. ione pari alla sua resistenza di terra Vi l DL Ricavata in tal modo la resistenza di terra complessiva del dispersore il prodotto di Rz per la effettiva R 2 8 corrente di guasto assegnata fornisce la effettiva tensione totale di terra Vz il cui valore rappresenta il fattore di scala per cui bisogna moltiplicare le correnti prima ricavate per ottenere quelle effettivamente erogate dai singoli elementi in cui si stato suddiviso il dispersore Note le correnti parziali effettive si pu determinare successivamente il potenziale in un qualunque punto del terreno applicando ancora il principio di sovrapposizione degli effetti In particolare assegnata una direzione sulla superficie del terreno pu essere determinato l andamento del potenziale lungo quella direzione allo scopo di individuare i valori massimi della tensione di contatto e della tensione di passo 2 4 COMPORTAMENTO DEI DISPERSORI MAGLIATI L obiettivo principale del progetto di un impianto di terra quello di determinare le caratteristiche geometriche del sistema disperdente in grado di disperdere la massima corrente di guasto a terra Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 19 prevista con il minor numero possibile di elementi per evidenti ragioni economiche senza che vengano superati i valori massimi consentiti per le tensioni di contatto e di passo A tal fine i parametri principali da prendere in con
77. ione degli effetti della corrente consente di determinare le caratteristiche elettriche di dispersori comunque complessi in modo sufficientemente approssimato e si presta bene ad essere implementato al calcolatore Si consideri un dispersore magliato chiamato a disperdere la corrente di guasto a terra Ir Fig 2 2 a e si supponga di suddividere i vari elementi cilindrici rettilinei che lo compongono in tante parti elementari Fig 2 2 b di lunghezza molto piccola in modo da potere ritenere che la densit della corrente erogata da ciascuna di esse sia uniforme anche se di intensit diversa rispetto alle altre parti Il campo di corrente stabilito nel terreno da tali elementi supposti di piccolo diametro rispetto alla lunghezza pu essere investigato impiegando il metodo delle sorgenti equivalenti cio attribuendo a sorgenti lineari ideali di lunghezza finita disposte sull asse degli elettrodi l erogazione della corrente che in realt viene trasferita al terreno in corrispondenza della superficie degli elettrodi A b Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 17 a Fig 2 2 Le correnti parziali dei diversi elementi ossia le intensit di corrente delle sorgenti sono incognite e la prima fase del procedimento di calcolo ha come scopo la loro determinazione Nell ipotesi di suddividere il dispersore in n parti indicando con V il potenziale assunto dall i esimo elemento erogante la corrente
78. ione mediana in percento della tensione totale di A per due diverse posizioni del dispersore passivo per confronto in tratteggio riportato anche l andamento del potenziale indisturbato ossia valutato in assenza del dispersore passivo Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 40 Boe U Si nota innanzitutto come in corrispondenza dell elettrodo inerte si ha una deformazione del profilo di potenziale con gradienti pi elevati che comportano un aumento delle tensioni di passo Il valore del potenziale assunto dall elettrodo inerte in percento della tensione totale V dell elettrodo disperdente corrisponde al valore di potenziale sulla superficie del terreno in corrispondenza del centro dell elettrodo tale valore individuato nel grafico nei due casi esaminati dall ordinata Vs V4 x 100 segmenti verticali tracciati sullo stesso grafico indicano i valori percentuali rispetto a V delle tensioni di contatto Usr che si manifestano all interno del perimetro del dispersore inerte su masse e masse estranee accessibili collegate ad esso Assumendo che la corrente dispersa nel terreno da parte di A sia Z 1000 A dai valori della resistenza propria r e della resistenza di trasferimento rc riportati in Tab 3 1 si possono ricavare i valori della tensione totale di A e del potenziale trasferito su B per D 5 m V r I 3 860 1000 3860 V V r I 1 130 1000 1130V C
79. isce Per tale motivo le norme impongono la valutazione di L1 L2 L3 confrontando il relativo rischio con quello tollerabile R7 stabilito dalle stesse norme Resta facoltativa invece la valutazione di L4 e l accettazione o meno delle relative perdite economiche 7 3 1 Rischio tollerabile R7 Per la decisione sulla scelta delle misure di protezione contro i fulmini occorre verificare se il rischio R relativo ai tipi di perdita L1 L2 L3 supera o meno il valore di rischio tollerabile Ry i cui valori massimi tollerabili per ciascun tipo di perdita sono quelli riportati nella Tabella seguente Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 92 Tipi di perdita I perdita di vite umane lesione o morte di persone 10 anno perdita di servizio pubblico 10 anno perdita di patrimonio culturale insostituibile 10 3 anno 7 3 2 Componenti di rischio Per ogni tipo di perdita il rischio corrispondente dato dalla somma di pi rischi parziali chiamati componenti di rischio classificate per sorgente di danno e per tipo di danno Ra E relativa ai danni ad esseri viventi per tensioni di contatto e di passo dovute a un fulmine diretto sulla struttura S1 in una fascia di 3 m all esterno della struttura All interno tale rischio ritenuto trascurabile Le possibili perdite sono L1 e L4 perdita di animali se struttura agricola Res Riguarda i danni materiali causati da incendi esplosioni effetti
80. ispettivamente negli abachi di Figg 2 8 e 2 9 non tengono conto a favore della sicurezza della presenza della persona nel campo di corrente creato dal dispersore nel terreno Si tratta dunque di tensioni di contatto e di passo a vuoto le quali risultano maggiori di quelle effettive Ur e Us applicate alla persona e prese come riferimento per la sicurezza dalle norme Le tensioni Ur e Us sono quelle misurate in fase di verifica del dispersore prima della messa in servizio dell impianto seguendo la procedura indicata dalle norme stesse Tale procedura prevede l utilizzo di un voltmetro avente resistenza interna 1000 Q convenzionalmente pari alla resistenza del corpo umano e due piastre di misura di date dimensioni poggiate sul terreno che simulano i piedi della persona Lo scarto tra i valori delle tensioni pericolose a vuoto e quelle effettive dipende dalla resistivit del terreno ed aumenta con essa Per valori di resistivit medio bassi ad esempio 50 100 Q m lo scarto tra valori a vuoto ed effettivi piuttosto contenuto dell ordine del 10 15 per le tensioni di contatto e 20 30 per quelle di passo Pertanto nella scelta della configurazione ottimale del dispersore in fase di progetto si pu fare riferimento a favore della sicurezza e senza eccessivi sovradimensionamenti ai valori assunti dalle tensioni pericolose a vuoto ricavati utilizzando gli abachi sopra descritti gli scarti tra valori a vuoto e valori effettivi consentono al
81. la procedura pi semplice in base alla quale per il costruttore sufficiente predisporre il fascicolo tecnico e sottoscrivere la dichiarazione di conformit CE Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 14 CAPITOLO 2 PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI INDIRETTI IN ALTA TENSIONE 2 1 INTRODUZIONE Negli impianti utilizzatori in bassa tensione sistemi di categoria la sicurezza delle persone nei confronti dei contatti indiretti pu essere in genere realizzata mediante il coordinamento tra il dispositivo automatico di interruzione del circuito di alimentazione e l impianto di terra al quale sono collegate le masse delle apparecchiature sistemi TT A favore della sicurezza ci si riferisce alla tensione di contato a vuoto ipotizzando che essa sia uguale alla tensione totale di terra Ci porta a limitare la resistenza di terra Rg del dispersore ad opportuni valori in dipendenza delle caratteristiche del dispositivo di protezione L efficacia dell impianto di terra in tal caso non dipende dalla particolare geometria del dispersore il quale pu essere facilmente realizzato con elementi disperdenti semplici picchetto anello ecc purch in grado di realizzare un opportuno valore di R inoltre se il E dispositivo di protezione un interruttore differenziale ad alta sensibilit la resistenza di terra pu avere anche valori elevati In media e alta tensione sistemi di Il e III categoria il ri
82. lando danno luogo alla formazione di neve e ghiaccio L aria discendente che da luogo alle precipitazioni causata dalle particelle pioggia neve grandine che vengono dapprima trasportate verso l alto dall aria calda ascendente e poi con l aumentare della loro quantit e grossezza frenano l aria calda ascendente e la trasformano in corrente d aria discendente km STADIO GIOVANILE CORRENTE D ARIA ASCENDENTE CORRENTE D ARIA DISCENDENTE x NEVE a GRANDINE PIOGGIA STADIO DI VECCHIAIA 12 5 30 C 10 7 5 c 5 Tig 2 5 28 C N VEE y y x 7 5 km Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 70 6 1 2 Formazione delle cariche Il meccanismo microfisico di formazione della carica legato principalmente alla presenza di minuscole particelle d acqua e di ghiaccio e alla loro elettrizzazione per strofinio da parte della corrente d aria ascendente Le cariche positive che offrono una superficie di attacco al vento relativamente pi grande sono trasportate verso l alto dalla corrente d aria ascendente In tal modo ha origine una separazione delle cariche su larga scala con accumulo di cariche positive nella parte alta della nuvola e di cariche negative nella parte bassa Le cariche positive e negative dello stesso ordine di grandezza da alcune centinaia a qualche migliaio di Coulomb generano intensi campi elettrici non solo all interno della nuvola fra la zona car
83. le verifica pu essere utilizzato l abaco di Fig 2 12 che riporta i valori della tensione di contatto massima U sr ma nella maglia d angolo della penultima fila dad U ST max V 10 100 504 20 ii 20 SON 12 i gt 3 8 A 4 2 p 10 m Ip 100 A 1 M 2 70 100 200 500 103 p m Fig 2 12 In tal caso considerando il dispersore come se fosse a maglie uniformi con lato elementare di maglia 8 m facendo i necessari riporti si ricava U srmax 102 5 V inferiore al limite imposto Pertanto per l esempio prima considerato pu essere adottata la soluzione di Fig 2 11 che presenta certamente costi notevolmente pi bassi Infine un altra soluzione ipotizzabile per lo stesso esempio potrebbe essere quella laddove possibile di fare in modo che le masse delle apparecchiature da mettere a terra siano tutte contenute entro la penultima fila di maglie del dispersore Ci consentirebbe di realizzare tutto il dispersore con lato elementare di maglia 8 m per il quale anche la tensione di passo massima rientra nel limite imposto Tab 2 1 2 6 DISPERSORI A MAGLIE CON PICCHETTI Nella realizzazione di un dispersore a maglie l uso di elementi disperdenti verticali chiamati picchetti al fine di ridurre le tensioni di contatto e di passo al di sotto dei limiti di sicurezza in genere pu essere di grande utilit nel caso di terreno di resistivit superficiale medio alta pu diventare invece indispensab
84. ll interno di una stessa nube o tra nubi diverse le quali rinforzano il campo elettrico al suolo in modo da provocare una scarica e la formazione di un canale di fulmine ascendente Punti preferenziali di partenza delle scariche ascendenti sono quelli che in ragione della loro singolarit rispetto alla zona circostante gi di per se presentano elevati valori dell intensit del campo elettrico come nel caso di strutture o alberi molto alti o cime di rilievi montuosi In assenza di punti singolari un fulmine ascendente a scarse probabilit di verificarsi Quindi la presenza di una struttura al suolo determina il processo di formazione del fulmine e pertanto influenza sia la probabilit di fulminazione della zona che il punto di fulminazione In pratica tutto ci si verifica per strutture con altezza maggiore o uguale a 80 m 6 7 AREA DI CAPTAZIONE E VOLUME PROTETTO Per area di captazione si intende allora la zona circostante una struttura all interno della quale i fulmini sono deviati sulla struttura stessa anzich colpire il suolo o altre strutture L area di captazione oltre che dalle caratteristiche della struttura in particolare l altezza dipende anche dai parametri elettrici del fulmine e in particolare dalla corrente di fulmine Infatti quanto pi intensa la carica elettrica contenuta nel calale discendente tanto pi rapidamente si raggiunger sulla struttura il campo critico che fa partire la controscarica ci significa
85. lo prende il nome di corrente di fulmine Questo processo accompagnato dal manifestarsi della scarica di ritorno che si propaga verso l alto lungo il canale con una velocit cento volte pi elevata di quella della fase iniziale la corrente di fulmine che nel canale discendente varia da pochi ampere a qualche centinaia di ampere durante tale fase pu raggiungere valori di centinaia di migliaia di ampere 5 La scarica di ritorno illumina vivamente il canale di fulmine e le sue ramificazioni e costituisce la parte visibile del fenomeno della fulminazione L elevata corrente riscalda e comprime l aria interessata dal canale di fulmine per effetto elettrodinamico Al termine l aria non pi compressa si espande violentemente provocando un onda d urto che determina l effetto acustico noto con il nome di tuono Il fenomeno pu ripetersi in quanto la carica disponibile sulla nuvola pu raggiungere qualche migliaio di coulomb mentre quella portata a terra dal canale di fulmine dell ordine di alcuni coulomb 9 Pur essendo la carica in gioco nelle due fasi la stessa alcuni coulomb nella prima fase la carica si abbassa dalla nube verso terra con una velocit dello 0 1 della velocit della luce mentre nella seconda fase essa smaltita a terra con una velocit uguale al 10 50 di quella della luce Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 172 La dislocazione della carica lungo il vecchio c
86. manda per maggiori dettagli 7 4 2 Calcolo della probabilit di danno P Il valore della probabilit P che un fulmine provochi il danno nella struttura considerata potr essere al massimo 1 in dipendenza delle caratteristiche della struttura e delle misure di protezione adottate Vengono definiti a tal fine otto tipi di probabilit di danno ciascuna corrispondente ad una componente di rischio Pa Pg Pc Pm Pu Pv Pw e Pz Le probabilit di danno possono essere dedotte direttamente dalle tabelle riportate nell Allegato B della Norma CEI 81 10 2 oppure come risultato della combinazione di ulteriori fattori A titolo di esempio si riportano di seguito le tabelle relative alle probabilit di danno Pa Pg e Pc In relazione a quest ultima in particolare la probabilit che un fulmine su una struttura causi guasti negli impianti interni dipende dal sistema di SPD che stato installato per cui nella Norma viene posto Pc Pspp Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 95 Valori di probabilit Pa che un fulmine diretto sulla struttura provochi danno ad esseri viventi per tensioni di contatto e di passo Valori di probabilit Pg che un fulmine diretto sulla struttura causi danno materiale in funzione delle misure di protezione adottate Caratteristiche della struttura Classe dell LPS Struttura non protetta con LPS Struttura protetta con LPS Struttura con sistema di captazione conf
87. missionato da iii i InStallato nei locali siti nel comune di 4161 SR VAr iena MI ia i piano Interno di propriet di nome cognome o ragione sociale e Indirizzo 2 _ E T si E DICHIARA sotto la propria personale responsabilit che l impianto stato realizzato in modo conforme alla regola dell arte secondo quanto previsto dall art 6 tenuto conto delle condizioni di esercizio e degli usi a cui destinato l edificio avendo in particolare rispettato il progetto redatto ai sensi dell art 5 da 2 00 nnn T seguito la norma tecnica applicabile all IMpiego 3 i 1 installato componenti e materiali adatti al luogo di installazione artt 5 e 6 controllato l impianto ai fini della sicurezza e della funzionalit con esito positivo avendo eseguito le verifiche richieste dalle norme e dalle disposizioni di legge Allegati obbligatori T progetto al sensi degli articoli 5 e 7 4 T relazione con tipologie dei materiali utilizzati 5 1 schema di impianto realizzato 6 1 riferimento a dichiarazioni di conformita precedenti o parziali gi esistenti 1 copia del certificato di riconoscimento dei requisiti tecnico professionali Allegati facoltativi 8 DECLINA Ogni responsabilit per sinistri a persone o a cose derivanti da manomissione dell impianto da parte di terzi ovvero da
88. ntazione complessivamente dalla fune di guardia o dalle guaine metalliche dei cavi Io aliquota della corrente di guasto che interessa direttamente l impianto di terra della stazione sede del guasto Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 66 STAZIONE gl conduttori di fase STAZIONE DI SEDE DEL ALIMENTAZIONE GUASTO guaine dei cavi p i l lt o f d g Rg vi A terreno Fig 5 3 Li impedenza omopolare propria della fune di guardia ovvero parallelo delle impedenze omopolari di ciascuna guaina dei cavi E forza elettromotrice indotta dai conduttori di fase sulla fune di guardia o sulle guaine dei cavi Si ha Dez essendo Z l impedenza mutua tra fune di guardia o guaine dei cavi e conduttori di fase R R resistenza di terra rispettivamente della stazione sede del guasto e di quella di alimentazione Scrivendo l equazione di Kirchhoff alla maglia per il circuito di Fig 5 3 si ha Ror R Ik LoglF Zola 0 tenendo conto che Ip p lj si ricava A 5 Rp ER pT E RaR F Pertanto l aliquota della corrente di guasto che interesser il dispersore della stazione sede del guasto Zo Lis E E eee ST E RAER A lp Come detto prima le valutazioni di cui sopra sono preliminari al progetto del dispersore per cui nella espressione precedente Rz di fatto non noto Ai fini del calcolo della Jz e quindi della scelta di progetto del disperso
89. nto di terra chiamato a disperdere nel terreno Pertanto un aspetto molto importante nel progetto dell impianto di terra di una stazione il calcolo preliminare della distribuzione della corrente di guasto a terra tra il dispersore di stazione i circuiti di ritorno e i dispersori ausiliari In tal modo il dispersore di stazione potr essere dimensionato in modo pi razionale ed economico rispetto al valore della effettiva corrente di terra Iz che esso sar chiamato a disperdere e non rispetto al valore complessivo della corrente di guasto a terra prevista in stazione Ip In pratica per buona parte della corrente di guasto viene drenata verso l alimentazione attraverso i circuiti di ritorno delle linee che alimentano la stazione sede del guasto mutuamente accoppiati con i conduttori di fase In particolare nel caso di linea di alimentazione in cavo costituita da una terna di cavi unipolari gran parte della corrente di guasto in genere ritorna direttamente all alimentazione attraverso le guaine metalliche dei cavi poste in parallelo a causa del forte accoppiamento induttivo che esse presentano con i conduttori di fase mentre nel caso di linea di alimentazione aerea la corrente drenata da parte della fune di guardia risulta molto pi piccola Il contributo al drenaggio della corrente di guasto da parte dei dispersori ausiliari delle linee in uscita dalla stazione invece molto modesto soprattutto se di resistenza molto pi eleva
90. nza degli elettrodi inerti In particolare si ha un maggiore addensamento della corrente verso le parti che si affacciano verso questi ultimi la deformazione del campo di corrente nel terreno come conseguenza del punto precedente e dell andamento del potenziale sulla superficie del terreno soprattutto nelle zone prossime ai contorni degli elettrodi inerti dove si dove si possono manifestare gradienti di potenziali elevati Infine altra conseguenza della presenza di elettrodi inerti interrati nelle vicinanze di un dispersore anche se di entit e importanza modesta la riduzione della sua resistenza di terra e quindi della tensione totale L entit dei fenomeni suddetti dipende da diversi fattori quali dimensioni forma e posizioni relative dell elettrodo disperdente e degli elettrodi inerti nonch grado di omogeneit del terreno In particolare nel caso di terreno non omogeneo la presenza di uno strato inferiore di terreno di maggiore resistivit rispetto a quello superficiale aumenta il grado di accoppiamento tra elettrodo attivo ed elettrodi inerti ci in quanto la corrente dispersa dall elettrodo attivo tende ad interessare maggiormente lo strato di terreno pi conduttivo superficiale in cui sono allocati gli elettrodi per cui i fenomeni dovuti all interferenza conduttiva tendono ad esaltarsi maggiormente Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 36 3 2 METODOLOGIA GENERALE DI CA
91. o che di quello passivo In tal modo possibile evidenziare eventuali situazioni di pericolo dovute al contatto di una persona con parti conduttrici accessibili della struttura inerte o con masse ad essa collegate oppure dovute localmente alla presenza di elevati gradienti di potenziali sulla superficie del terreno 3 3 CARATTERIZZAZIONE DEL FENOMENO DI INTERFERENZA E POTENZIALI TRASFERITI Per caratterizzare in modo globale l entit dei fenomeni di interferenza conduttiva vengono definiti i seguenti parametri Il primo parametro r chiamato resistenza propria e rappresenta la tensione totale assunta dal dispersore attivo quando esso eroga nel terreno una corrente unitaria l asterisco serve ad indicare che il suo valore diverso dalla resistenza di terra valutata in assenza dell elettrodo inerte e seppure di poco in generale inferiore ad esso Il secondo parametro rc detto resistenza di trasferimento ed dato dal valore del potenziale indotto sull elettrodo inerte quando l elettrodo attivo disperde nel terreno la corrente unitaria Questo parametro particolarmente significativo in quanto denuncia il grado di accoppiamento resistivo tra elettrodo attivo ed elettrodo inerte nel campo di corrente creato dal primo e dipende oltre che dalla configurazione e disposizione degli elettrodi anche dalla resistivit degli strati del terreno nel caso di terreno omogeneo proporzionale alla sua resistivit Il terzo parametro u
92. o la metodologia esposta al caso di una linea aerea con fune di guardia collegata al dispersore della stazione elettrica a cui essa fa capo In questo caso attraverso la fune di guardia parte della corrente di guasto viene drenata verso l esterno della stazione e rilasciata nel terreno in corrispondenza dei sostegni attraverso i dispersori degli stessi In corrispondenza dei primi sostegni in particolare si possono manifestare tensioni di contatto e di passo pericolose dovute al potenziale assunto dai dispersori a cui essi sono collegati e dai valori di potenziale che si manifestano sulla superficie del terreno attorno ad essi come mostrato in figura Ir 1000 A Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 50 3 5 PROVVEDIMENTI NEI CONFRONTI DEI POTENZIALI PERICOLOSI TRASFERITI potenziali trasferiti costituiscono uno dei problemi pi seri degli impianti di terra soprattutto nelle stazioni in alta tensione Da quanto prima esposto tali problemi possono riguardare corpi metallici inerti interrati o in contatto con la superficie del terreno posti nelle vicinanze del dispersore di stazione e non collegate ad esso oppure strutture metalliche collegate al dispersore di stazione masse estranee le quali estendendosi all esterno della stessa possono trasferire a notevole distanza la tensione totale di terra di stazione Come gi precedentemente discusso casi tipici sono tubazioni metalliche di ogni
93. o la metodologia prima esposta al fine di valutare il potenziale sulla superfici del terreno e le tensioni pericolose trasferite sugli elettrodi inerti rimandando al 3 2 per i successivi sviluppi 3 4 1 Elettrodi inerti non metallicamente collegati tra di loro Si possono avere pi elettrodi inerti B B B isolati tra di loro e posti all interno dell area di influenza di A come schematicamente rappresentato in Fig 3 4 nell ipotesi di k 3 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 44 Ip Fig 3 4 Con le stesse notazioni simboliche adottate al 3 2 il sistema di equazioni che rende determinato il problema cos formato equazioni di campo v RL relazioni ausiliarie n Zia Sip i l Leo Lisa Z1 0 ipotesi di equipotenzialit VIA y j UOA l BI _ B2 _ B3 _ We e S formato da n m1 m2 m3 4 equazioni algebriche m1 m2 m3 sono le parti in cui sono stati suddivisi i tre elettrodi inerti in altrettante incognite n m m2 m3 correnti pi V4 Vg Vg2 e Vg3 3 4 2 Elettrodi inerti metallicamente collegati tra loro Fig 3 5 In tal caso il collegamento tra gli elettrodi inerti sul quale non possibile trascurare la caduta di tensione viene rappresentato a mezzo dell impedenza omopolare propria Zo 112 a i Zo i i Fig 3 5 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 45 Il
94. o pu garantire la sicurezza assoluta per una struttura nei confronti del rischio di fulminazione Dunque la funzione di un impianto di protezione non pu che essere quella di impedire che il fenomeno della fulminazione comporti un rischio inaccettabile per la struttura e per quanto da essa contenuto o da essa coinvolto Un fulmine pu arrecare danno ad una struttura e al suo contenuto esseri viventi o cose sia direttamente nel caso di fu minazione diretta della struttura sia indirettamente nel caso che colpisca un servizio entrante nella struttura linee di energia o di segnale o che colpisca un punto vicino alla struttura o al servizio entrante fu minazione indiretta Le principali misure di protezione contro le fulminazioni sia dirette che indirette comprendono un impianto di protezione esterno LPS 8 costituito da captatori calate e dispersori un impianto di protezione interno costituito da un sistema di SPD e dai collegamenti equipotenziali Gli LPS e SPD vengono scelti in funzione del livello di protezione LPL Lightning Protection Level che deve essere attuato in base alla valutazione del rischio connesso alla fulminazione diretta ed indiretta A tal fine le norme considerano quattro livelli di protezione I II III e IV associati ad un gruppo di valori dei parametri della corrente di fulmine relativi alla probabilit che i correlati valori massimo e minimo di progetto non siano superati in natura valori massimi dei pa
95. one 60 mm L 40 m e lato elementare di maglia 10 m Ls Fig 2 4 In Fig 5 sono riportati in funzione di x gli andamenti assunti dal potenziale sulla superficie del terreno lungo le due mediane di maglia direzioni a a e b b di Fig 2 4 e lungo la diagonale direzione c c valutati al calcolatore applicando la metodologia di calcolo esposta al paragrafo precedente nell ipotesi che il dispersore sia interrato ad una profondit di 0 5 m in un terreno omogeneo di resistivit p 100 Qm e disperda una corrente 500 A Come si pu vedere all interno dell area del dispersore e lungo le tre direzioni considerate il potenziale sulla superficie del terreno oscilla tra valori di picco e valori di minimo i primi si manifestano in corrispondenza dei conduttori sottostanti mentre i secondi nelle zone interne di ciascuna maglia In corrispondenza dei valori di minimo e in particolare in corrispondenza delle maglie periferiche la tensione di contatto assume i valori pi elevati All esterno il potenziale decresce molto rapidamente e pertanto l le tensioni di passo assumono i valori pi elevati per lo stesso motivo anche le tensioni di contatto sono maggiori tendendo ad assumere il valore della tensione totale di terra Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 20 E bene osservare come rispetto alle altre direzioni lungo la diagonale il potenziale sulla superficie del terreno
96. oni pericolose applicate ad una persona per la presenza stessa del corpo umano nel campo di corrente creato dal dispersore nel terreno Come gi sottolineato pi volte tale riduzione tanto maggiore quanto pi elevata la resistivit del terreno Appare significativo a questo punto introdurre rispettivamente per le tensioni di contatto e di passo i due fattori di riduzione Sr ed cos definiti Us 0 S 100 4 1 ST Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 59 U ss U S 100 gt SS 4 2 Valutando punto per punto i suddetti fattori di riduzione utilizzando i grafici di Figg 4 5 e 5 6 possibile verificare che a parit di p essi assumono valori pressoch costanti cos come mostrato nelle Figg 4 7 e 4 8 Ci significa che considerando la presenza dell uomo la riduzione delle tensioni pericolose non dipende dal punto in cui esse vengono valutate dipendendo soltanto dalla resistivit del terreno In un terreno non omogeneo a due strati con lo spessore del primo strato non inferiore a 5 m possibile inoltre dimostrare che i due fattori dipendono dalla resistivit solo del primo strato Infine come gi noto si evidenzia come il fattore di riduzione delle tensioni di passo sia pi elevato a parit di p di quello delle tensioni di contatto Sz Sr p Om 80 i 1500 70 1000 60 50 Beni A g i 500 40 30 nia 100 10 0 F
97. oo 4 p 75 Sono state costruite anche le curve di livello ceraunico che rappresentano il numero di giornate temporalesche che mediamente si hanno in un determinato luogo nell arco di un anno durante la rilevazione ci significa che si udito almeno un tuono Attraverso tali rilevazioni sono stati anche definiti in termini di distribuzione statistica i valori dei parametri della corrente di fulmine considerati a livello normativo per stabilire le caratteristiche che deve avere un impianto di protezione Alcuni dei parametri considerati dalle norme sono Il valore alla cresta la carica associata alla corrente di fulmine l energia specifica Nei grafici riportati nella pagina seguente l ordinata P indica la probabilit con cui un dato valore in ascissa uguagliato o superato Con riferimento al primo grafico ad esempio si vede come il valore di cresta di 50 KA raggiunto o superato dal 20 dei fulmini negativi mentre il valore di 200 KA viene raggiunto o superato solo nell 1 dei casi Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 76 HAR 5 7 10 C arica Elettrica a Fulmini negativi b Fulmini positivi E positivi gt amp K3 3 iL Lei v Ne v Q vu 2 DI ha E u b Fulmini p 77 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 6 6 PROBABILITA DI FULMINAZIONE DI
98. ore di lavoro di raggiungere l obiettivo della sicurezza attraverso l analisi e la valutazione del rischio a cui deve seguire l adozione delle necessarie misure di protezione Accanto al datore di lavoro sono coinvolti nell opera di prevenzione ciascuno per la parte di propria competenza il progettista il costruttore l installatore il dirigente il responsabile per la prevenzione e protezione il preposto il manutentore e il lavoratore La valutazione del rischio e la predisposizione delle adeguate misure di sicurezza un compito delicato e difficile colmo di responsabilit Per fortuna il rischio nel settore elettrico valutato da oltre un secolo in sede normativa internazionale dove viene anche concordato in modo consensuale il livello di sicurezza accettabile e la conseguente regola dell arte Il problema per gli elettrici dunque non la valutazione del rischio ma l applicazione delle relative norme di sicurezza al caso specifico A tal fine il tecnico deve conoscere non solo le regole ma soprattutto i fondamenti tecnici che sono alla base della normativa Questa conoscenza indispensabile per la comprensione e corretta applicazione delle norme Con il nuovo Testo unico sulla sicurezza nei luoghi di lavoro sono scomparsi molti vincoli tecnici imposti dal vecchio DPR 547 55 Senza tali vincoli il tecnico deve applicare le misure di protezione ritenute necessarie e nel far questo si deve confrontare con la normativa tecnica
99. orme ad un LPS di Classe e con uno schermo metallico continuo o organi di discesa costituiti dai ferri d armatura del calcestruzzo Struttura con copertura metallica od organi di captazione eventualmente comprendenti componenti naturali atti a garantire una completa protezione contro la fulminazione diretta di ogni installazione sulla copertura e con organi di discesa costituiti dai ferri d armatura del calcestruzzo Valori di Pspp che un fulmine diretto sulla struttura causi guasti negli impianti interni in funzione del livello di protezione LPL per cui sono stati progettati gli SPD Sistema di SPD coordinati assente od SPD aventi caratteristiche migliori rispetto ai requisiti richiesti per LPL 0 005 0 001 attitudine a sopportare correnti pi elevate livello di protezione inferiore ecc 7 4 3 Calcolo della perdita media annua L L entit media L della perdita conseguente alla fulminazione funzione di destinazione d uso della struttura presenza e tempo di permanenza di persone valore economico della struttura del suo contenuto e delle attivit ivi svolte misure di protezione adottate per limitare il danno particolari fattori che possono amplificare il danno La perdita L varia con il tipo di perdita considerata L1 L2 L3 e L4 e per ciascun tipo di perdita Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 96 con il tipo di danno D1 D2 e D3 che ha pro
100. orme in corrispondenza del proprio asse Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 18 Il potenziale indotto sull elemento i esimo in corrispondenza del punto medio di una sua generatrice ad esempio la generatrice superiore nel caso di elementi orizzontali o inclinati fornisce il seguente contributo dell elemento inducente reale sul coefficiente r 2 6 Ad esso occorre aggiungere il contributo su r dell elemento inducente immagine di j rispetto alla superficie del terreno Ponendo nella 2 6 x 0 e y 4 2 con d diametro del conduttore si ottiene il contributo sul coefficiente di potenziale proprio r dell elemento reale stesso a cui va aggiunto il contributo della sua immagine rispetto alla superficie del terreno Calcolata la matrice R se si fa l ipotesi di assumere tutti gli elementi del dispersore equipotenziali si trascura la caduta interna del dispersore di resistenza molto pi piccola rispetto a quella del terreno circostante ossia si pone V V c V V V 2 7 e in particolare si considera unitario il vettore V la 2 5 pu essere risolta rispetto alle sole incognite la somma delle correnti cos ottenute fornisce la corrente totale I che il dispersore erogherebbe nell ipotesi di tensione totale di terra unitaria diversa dalla I assegnata Il rapporto tra la tensione totale di terra di un dispersore e la corrente da esso dispersa per definiz
101. orrispondenza delle maglie d angolo v Fig 2 13 e in modo che la distanza tra essi sia non inferiore alla loro lunghezza laddove in relazione alle dimensioni del dispersore ci non realizzabile sono considerati soltanto i 4 picchetti disposti in corrispondenza degli spigoli Gli elementi orizzontali del dispersore sono supposti realizzati con corda nuda di diametro 63 mm mentre quelli verticali con elementi tubolari del diametro di 40 mm nell ambito delle dimensioni commerciali pi comuni valori diversi di tali parametri hanno un influenza del tutto trascurabile sulle prestazioni del dispersore Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 32 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 300 200 100 4 m fp 12m 50 g 20m p 20m 70 100 200 500 10 p m Fig 2 15 Fig 2 16 p 33 Uss max 30 10 p m Fig 2 17 Con riferimento alla Fig 2 15 occorre osservare che per dispersori a maglie con lato elementare di maglia 4 m picchetti di lunghezza compresa tra 8 e 20 m determinerebbero rispetto ai valori indicati dal grafico variazioni compresi tra 5 5 Inoltre con buona approssimazione si possono assumere gli stessi valori ricavati dal grafico anche per dispersori con lato elementare di maglia compreso tra 4 e 20me picchetti di lunghezza 12 m Infine si osserva come al crescere delle dimensioni del dispersore
102. orso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 41 perD 10m V r I 3 880 1000 3880V V ro Ip 0 825 1000 825 V Eventuali masse e masse estranee collegate al dispersore B assumono rispetto all infinito lo stesso valore di potenziale Vs su di esse pertanto si possono manifestare tensioni di contatto pericolose La tensione di contatto massima all interno del perimetro di B rappresentata in figura dai segmenti a a D 5 m e b b D 10 m vale U V D 5m Usrmax a a 6 in valore assoluto U _ stima 0 Va _ 63860 232V parin 100 100 U V D 10 M Usrma b b 3 in valore assoluto U o nax a a ZA Ovviamente se la massa o massa estranea si trova all esterno del perimetro del dispersore B in punti 116V del terreno dove il potenziale sulla sua superficie prossimo a zero la tensione di contatto tende ad assumere un valore pari alla tensione totale di B Si consideri adesso la situazione rappresentata schematicamente in Fig 3 2 in cui una recinzione metallica con paletti metallici posta nelle vicinanze di un dispersore magliato chiamato a disperdere una data corrente di guasto a terra paletti si suppongono infissi fino a una profondit di 1 m e si ritiene trascurabile la caduta di tensione lungo la recinzione A SER BOL see yTI STO TOTTTOTO i Usri ben lee caval Acca MEI TAI ER I m Ve Usrz gt L O 20 40 60 x m BO
103. per dette parti 9 Esempio eventuali certificati dei risultati delle verifiche eseguite sull impianto prima della messa in esercizio o trattamenti per pulizia disinfezione ecc 9 Al termine del lavori l impresa installatrice tenuta a rilasciare al committente la dichiarazione di conformit degli Impianti nel rispetto delle norme di cui all art ll committente o il proprietario tenuto ad affidare lavori di Installazione di trasformazione di ampliamento e di manutenzione degli impianti di cui all art 1 ad imprese abilitate ai sensi dell art 3 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 7 e D P R 22 ottobre 2001 n 462 Regolamento di semplificazione del procedimento per la denuncia di installazioni e dispositivi di protezione contro le scariche atmosferiche di dispositivi di messa a terra di impianti elettrici e di impianti elettrici pericolosi GU n 6 del 8 1 2002 Art 1 Ambito di applicazione 1 Il presente regolamento disciplina i procedimenti relativi alle installazioni ed ai dispositivi di protezione contro le scariche atmosferiche agli impianti elettrici di messa a terra e agli impianti elettrici in luoghi con pericolo di esplosione collocati nei luoghi di lavoro Impianti elettrici di messa a terra e dispositivi di protezione contro le scariche atmosferiche Art 2 Messa in esercizio e omologazione dell impianto 1 La messa in esercizio degli impianti elettric
104. perimetro p del dispersore e per alcuni valori del lato elementare di maglia sono riportati gli andamenti della resistenza di terra Rx della tensione di contatto massima nella maglia d angolo Usr ma e della tensione di passo massima esterna lungo la diagonale Uss ma calcolate per p 1 Q m e Ip 100 A Tali grandezze possono considerarsi quelle maggiormente significative per scelta della configurazione ottimale di un dispersore magliato Per una migliore lettura del grafico nella fig 7 sono state omesse alcune caratteristiche Re 9 10 300 200 100 50 20 4 15 n 70 100 200 500 10 p m Fig 2 7 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 23 Ussmacr A N 710 50 20 10 70 100 500 10 p m Fig 2 9 Dagli abachi sopra riportati risulta evidente come a pari perimetro diminuendo il lato elementare di maglia diminuisce soprattutto il valore massimo delle tensioni di contatto Usr max Fig 2 8 mentre sia il valore della resistenza di terra Rz che il valore massimo delle tensioni di passo di Uss ma diminuiscono in misura molto pi modesta Figg 2 7 e 2 9 tanto pi modesta quanto pi esteso il dispersore 2 5 1 Tensioni pericolose a vuoto ed effettive Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 24 I valori delle tensioni di contatto e di passo ricavati con la metodologia esposta al 2 3 e riportati r
105. pianti di protezione contro le scariche atmosferiche nonch gli impianti per l automazione di porte cancelli e barriere b impianti radiotelevisivi le antenne e gli impianti elettronici in genere c impianti di riscaldamento di climatizzazione di condizionamento e di refrigerazione di qualsiasi natura o specie comprese le opere di evacuazione dei prodotti della combustione e delle condense e di ventilazione ed aerazione dei locali d impianti idrici e sanitari di qualsiasi natura o specie e impianti per la distribuzione e l utilizzazione di gas di qualsiasi tipo comprese le opere di evacuazione dei prodotti della combustione e ventilazione ed aerazione dei locali f impianti di sollevamento di persone o di cose per mezzo di ascensori di montacarichi di scale mobili e simili g impianti di protezione antincendio Art 2 Definizioni relative agli impianti Omissis Art 3 Imprese abilitate 1 Tale Decreto sostituisce la Legge 5 3 1990 n 46 Norme per la sicurezza degli impianti Emanata per mettere ordine in tutto il settore dell impiantistica non solo quello elettrico all interno degli edifici ad uso civile la Legge 46 90 era accompagnata da un Regolamento di Attuazione DPR 6 12 91 n 447 anch esso abrogato con l entrata in vigore del DM 37 08 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 2 Sono abilitate all esercizio delle attivit di cui all art 1 le imprese isc
106. proprie osservazioni e proposte di modifica Tenendo conto anche delle eventuali osservazioni pervenute i Comitati alla fine compilano il testo definitivo che dopo l approvazione degli organi preposti viene pubblicato Di notevole importanza per i contenuti del corso sono e CEI 64 8 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1 000 V in c a e 1500 V in C C e CEI 11 1 Impianti elettrici con tensione superiore a 1 kV in corrente alternata e CEI 31 30 Impianti elettrici in luoghi con pericolo di esplosione e CEI 64 4 Impianti elettrici in locali adibiti ad uso medico CEI 81 10 Protezione delle strutture contro i fulmini e Norme IEC e CENELEC Sul piano internazionale operano associazioni analoghe al CEI con il compito di favorire una normalizzazione delle Normative tra i vari Stati membri IEC International Electrical Commission agisce a livello mondiale CENELEC European Committee for Electrotecnical Standardization agisce in sede europea per i paesi aderenti alla CEE Le Norme CEI corrispondono per la maggior parte ad altrettante Norme IEC o CENELEC II CENELEC emette Documenti di armonizzazione HD i cui contenuti tecnici devono essere introdotti nelle Norme dei Paesi membri Norme europee EN che devono essere tradotte e adottate quali Norme nazionali A partire dal 1992 le Norme Europee vengono recepite direttamente dal CEI con la numerazione CEI EN a cui viene aggiunta la con
107. r migliorare la situazione interrando lungo la recinzione all esterno a distanza di un metro e alla profondit di 0 5 m un conduttore nudo ad essa collegato tale conduttore avrebbe lo scopo di controllare il potenziale sulla superficie del terreno innalzandolo al fine di ridurre localmente le tensioni di contatto In alternativa ove possibile e economicamente giustificato si pu realizzare lungo la recinzione una pavimentazione sufficientemente isolante mediante asfaltatura o una massicciata di pietrisco 3 5 4 Cancelli Il cancello ad azionamento manuale o elettrico se interno al perimetro del dispersore dovr essere collegato all impianto di terra come qualsiasi massa estranea Se invece posto molto distante dal dispersore ed ad azionamento manuale sar tenuto libero oppure collegato all eventuale dispersore separato realizzato lungo la recinzione Se il cancello azionato elettricamente la massa del motore dell azionamento dovr essere collegata a terra ci pu essere effettuato mediante un proprio dispersore ad esempio un picchetto o utilizzando il dispersore separato della recinzione se presente Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 53 CAPITOLO 4 SIMULAZIONE DELL UOMO PER LA VALUTAZIONE DELLE TENSIONI DI CONTATTO E DI PASSO EFFETTIVE 4 1 INTRODUZIONE E noto che la presenza dell uomo nel campo di corrente creato nel mezzo da un elettrodo di terra che disperde la
108. ra applicare il metodo delle sottoaree di Maxwell si suddividono i due elettrodi in tante parti elementari in modo da potere supporre che ciascuna di esse scambi corrente con il terreno con densit assiale costante ma di intensit diversa in generale rispetto alle altre parti Ricorrendo al metodo delle sorgenti equivalenti e applicando il principio di sovrapposizione degli effetti si pu scrivere la seguente relazione matriciale compatta equazione di campo v r z 3 1 in cul V il vettore colonna dei potenziali assunti verso l infinito dalle diverse parti di A e di B R la matrice quadrata dei coefficienti di potenziale proprio e mutuo I il vettore colonna delle correnti scambiate con il terreno dalle diverse parti di A e di B Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 37 Partizionando i vettori V e I e la matrice R in modo da evidenziare le grandezze elettriche relative all elettrodo A supposto suddiviso in n parti e quelle dell elettrodo B che si suppone suddiviso in m parti si possono scrivere le seguenti altre relazioni matriciali V 1 RF Rm T5 3 2 V 1 R 1 W l Rn 5 3 3 dove i pedici delle submatrici di R indicano le rispettive dimensioni Partizionando allo stesso modo la matrice delle conduttanze G ottenuta dall inversione della matrice R e adottando le stesse notazioni matriciali di 3 2 e 3 3 la 3 1 si possono anche scrivere a mezzo le
109. rali D3 guasti a impianti elettrici ed elettronici interni dovuti all impulso elettromagnetico del fulmine LEMP lightning electromagnetic pulse fulmini che si abbattono sulla struttura o su un sevizio entrante nella stessa sorgenti di danno S1 e S3 possono causare tutti e tre i tipi di danno D1 D2 D3 fulmini che si abbattono in prossimit della struttura o di un sevizio entrante nella stessa sorgenti di danno S1 e S3 possono causare danni di tipo D3 dovuti alle sovratensioni originate dall accop piamento induttivo della corrente di fulmine con le linee 7 3 TIPI DI PERDITA E RISCHI DOVUTI AL FULMINE Ognuno dei tre i tipi di danno sopra definiti da solo o in combinazione con gli altri pu produrre perdite L di natura diversa a seconda della tipologia dell utilizzo e delle caratteristiche della struttura A ciascun tipo di perdita associato un rischio R che il valore della probabile perdita persone animali e cose causata dal fulmine nel periodo di tempo considerato in genere un anno tipi di perdita previsti dalle norme e i relativi rischi sono L1 perdita di vite umane Rischio R L2 perdita di servizio pubblico Rischio R L3 perdita di patrimonio culturale insostituibile Rischio R3 L4 perdita economica Rischio R3 Le perdite di tipo L1 L2 e L3 hanno carattere sociale in quanto interessano l intera collettivit la perdita di tipo L4 riguarda invece soltanto chi la sub
110. rametri della corrente di fulmine corrispondenti ai quattro livelli di protezione sono riportati nella tabella sottostante e sono impiegati per definire i componenti della protezione sezione dei conduttori caratteristiche degli SPD distanze di sicurezza ecc Parametri della corrente Livello di Si aa IV Corrente impulsiva KA Cm l THE 1o Carica Q impulsiva C 100 Carica Q unga aurata C dh Energia specifica WIR MJ O Tempi T1 T2 us us 10 350 Nella tabella seguente sono riportati invece i valori minimi dei parametri della corrente di fulmine corrispondenti ai quattro livelli di protezione e utilizzati per determinare il raggio della sfera rotolante ai fini del posizionamento degli organi di captazione dell LPS Criteri di intercettazione Livello di protezione MASSERIE NERI 8 Acronimo di Lightning Protection System Acronimo di Surge Protective Device Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 81 Le misure di protezione specificate dalle norme sono pertanto efficaci contro i fulmini i cui parametri di corrente siano rispettivamente minori dei valori massimi e maggiori dei valori minimi definiti per il livello di protezione assunto nel progetto secondo determinate probabilit Superiori ai valori minimi u pun po 6 9 IMPIANTO DI PROTEZIONE ESTERNO LPS Per proteggere efficacemente una struttura dall azione del fulmine occor
111. re si pu tuttavia in questa fase ipotizzare un valore della resistenza di terra del dispersore sufficientemente piccolo e a favore della sicurezza salvo poi a effettuare nuovamente i calcoli nel caso in cui il valore di Rz una volta dimensionato il dispersore dovesse risultare pi piccolo di quello ipotizzato Con le ipotesi fatte e assumendo Re 1 Q e RE 0 5 Q per una linea in cavi unipolari ad olio fluido di sezione da 150 a 630 mn nelle ordinarie condizioni di posa la corrente residua che interessa il Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 67 dispersore di terra della stazione sede del guasto calcolata a mezzo della espressione di sopra limitata al 25 30 della totale corrente di guasto trasportata dalla linea la restante parte della corrente di guasto ottenuta come differenza vettoriale tra Ip e Iz viene ricondotta all alimentazione direttamente attraverso le guaine dei cavi Nel caso invece di linea aerea la corrente che interessa il dispersore di terra della stazione sede del guasto dipende dal materiale costituente la fune di guardia Nelle stesse ipotesi di cui sopra in Tab 5 1 sono riportati valori di Iz in percento della totale corrente di guasto ottenibili a mezzo della espressione prima trovata per linee aeree con una o due funi di guardia di diverso materiale Alumoweld Copperweld 95 60 87 30 75 50 90 30 74 80 56 90 Tab 5 1 Nel caso di pi linee a
112. re predisporre un sistema che offra una bassa resistenza al passaggio della corrente al fine di limitare gli effetti termici e che costituisca quindi una via preferenziale del fulmine verso terra Deve presentare inoltre una bassa induttanza per limitare il pericolo di scariche laterali e una simmetria verso terra che gli permetta di ridurre il campo elettromagnetico all interno del volume protetto Un sistema di protezione esterno costituito fondamentalmente dai seguenti elementi gt Organi di captazione captatori Sono le parti dell impianto di protezione destinate a intercettare e ricevere direttamente la scarica dei fulmini che ricadono all interno dell area di captazione della struttura salvaguardando la struttura stessa che si vuole proteggere Possono essere costituiti da elementi normali ossia appositamente installati quali aste metalliche o conduttori disposti in vario modo a seconda delle dimensioni e della forma dell edificio elementi naturali ossia parti metalliche gi esistenti per altri motivi nella costruzione quali ferri di armatura coperture metalliche ecc In base al tipo di captatore normale adottato gli LPS sono classificati in LPSadaste verticali costituiti da una o pi aste verticali poste sulla struttura da proteggere o nelle sue immediate vicinanze adatti per strutture di modeste dimensioni in pianta LPSa funi realizzati con una o pi funi sospese al di sopra del volume d
113. riferimento all esempio riportato al paragrafo precedente possibile ipotizzare anche soluzioni diverse nonch pi economiche di quella prima ottenuta Si osservato in precedenza come in un dispersore a maglie uniformi i valori pi elevati delle tensioni di contatto si verificano nelle zone periferiche in corrispondenza dell ultima fila di maglie mentre nelle zone pi interne si hanno valori notevolmente pi piccoli Per limitare le tensioni di contatto nelle zone periferiche si pu realizzare una magliatura differenziata pi fitta nelle zone periferiche e meno fitta all interno allo scopo di uniformare maggiormente il potenziale sulla superficie del terreno 2 Con riferimento alla Fig 2 8 indicata con AB la lunghezza in cm di una decade sull asse delle ascisse in figura A 100 B 10 il punto X 320 m individuato dal segmento AX in cm valutato come X 320 AX ABlo ABlo ew 4 eo Indicata con A B la lunghezza in cm di una decade sull asse delle ordinate in figura A 1 B 10 il valore corrispondente al punto Y in Volt x 10 relativo a una caratteristica sar dato da 3 Y A 10 4 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 26 Si riprenda ad esempio la situazione di Fig 2 6 esaminata al 2 6 considerando un ulteriore dispersore B il quale rappresenta una via di mezzo tra il modello A2 a maglie larghe e quello A3 a maglie pi fitte Fig
114. ritte nel Registro delle Imprese di cui al DPR n 581 95 o nell Albo provinciale delle Imprese Artigiane di cui alla Legge n 443 85 se l imprenditore individuale o il legale rappresentante ovvero il responsabile tecnico da essi preposto con atto formale e in possesso dei requisiti professionali di cui all articolo 4 Le imprese non installatrici che dispongono di uffici tecnici interni sono autorizzate all installazione alla trasformazione all ampliamento e alla manutenzione degli impianti limitatamente alle proprie strutture interne e nei limiti della tipologia di lavori per i quali il responsabile possiede i requisiti previsti all articolo 4 Art 4 Requisiti tecnico professionali Tra i requisiti tecnico professionali stabiliti dal Decreto vi sono diploma di laurea in materia tecnica specifica diploma o qualifica di scuola secondaria con specializzazione relativa al settore seguiti da un periodo di inserimento di almeno due anni presso un impresa del settore titolo o attestato conseguito in materia di formazione professionale previo un periodo di inserimento di almeno quattro anni presso un impresa del settore prestazione lavorativa svolta alle dirette dipendenze di una impresa abilitata per un periodo non inferiore a tre anni come operaio qualificato nelle attivit di installazione trasformazione ampliamento e manutenzione degli impianti di cui all articolo 1 Art 5 Progettazione degli impianti Secondo
115. ro medio annuo di eventi pericolosi N Per il calcolo di Np viene utilizzata la seguente relazione Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 94 Np Ng Aa Ca10 dove N il numero di fulmini a terra all anno e per chilometro quadrato della zona ove situata la struttura ed ricavabile dalla Guida CEI 81 3 Valori medi del numero dei fulmini a terra per anno e per chilometro quadrato dei Comuni d Italia in ordine alfabetico Ag l area di raccolta della struttura supposta isolata e in terreno pianeggiante data dall area racchiusa dalla linea ottenuta dall intersezione del terreno con una retta di pendenza 1 3 che facendo perno sulle parti superiori della struttura ruoti intorno alla struttura stessa per una struttura a forma di parallelepipedo come nella figura accanto si ha Aa LxW 6Hx L W 9 x HY Ca il coefficiente di posizione con il quale si considerano gli effetti dell ambiente circostante altre costruzioni vicine presenza di alberi ecc ricavabile da Tabella Ubicazione relativa della struttura Oggetto circondato da oggetti di altezza pi elevata o da alberi 0 25 Oggetto circondato da oggetti o alberi di altezza uguale o inferiore Oggetto isolato sulla cima di una collina o di una montagna In maniera analoga si calcolano le altre frequenze di fulminazione Nm NL Ni seguendo le modalit descritte nell Allegato A della Norma CEI 81 10 2 a cui si ri
116. rovvisoria di energia elettrica per gli impianti di cantiere e similari fermo restando l obbligo del rilascio della dichiarazione di conformit Art 6 Realizzazione ed installazione degli impianti Le imprese realizzano gli impianti secondo la regola dell arte in conformit alla normativa vigente e sono responsabili della corretta esecuzione degli stessi Gli impianti realizzati in conformit alla vigente normativa e alle norme dell UNI del CEI o di altri Enti di normalizzazione europei si considerano eseguiti secondo la regola dell arte Gli impianti elettrici nelle unit immobiliari ad uso abitativo realizzati prima del 13 marzo 1990 si considerano adeguati se dotati di sezionamento e protezione contro le sovracorrenti posti all origine dell impianto protezione contro i contatti diretti protezione contro i contatti indiretti o protezione con interruttore differenziale avente corrente differenziale nominale non superiore a 30 mA Art 7 Dichiarazione di conformit AI termine dei lavori previa effettuazione delle verifiche previste dalla normativa vigente l impresa installatrice rilascia al committente la dichiarazione di conformit degli impianti realizzati nel rispetto delle norme di cui all articolo 6 Di tale dichiarazione resa sulla base del modello di cui all allegato fanno parte integrante la relazione contenente la tipologia dei materiali impiegati nonch il progetto di cui all articolo 5 Nei casi in
117. sario invece simulare la presenza dell uomo per Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 58 ottenere risultati attendibili curva c ci perch la riduzione delle tensioni pericolose dipende fisicamente non tanto dal rapporto tra le resistivit dei due strati del mezzo quanto dalla alterazione del campo provocata dalla corrente che percorre il corpo umano e che fluisce nel terreno attraverso i piedi e nel caso in esame interessando lo strato di pavimentazione isolante Strato di materiale isolante la n T 4 T N LI L A Toan a a a a da LI lei T r T e a r Pr ar a a a aa 0 E0 iil kh Ce a a a a a a a E a aeaa al a ae e ii CA a a A A E L EER RE Matarae 4 amp ni MATA RA AAA Pa ARIA AACACA dr i AAA Terreno di posa y z h a p 500 M m Ci F di Lar a ay sta a gu F F r fa tar DA F PE ds a WI i g w y S hag dna a o GL Pra F sa reddaeraneoerrotdoiakr tf dd Pain a a n a 4 a Cal Mt kh af Ma Pe aS i a a as LA aiie Mia Dila Dile S S S a LR y 4 A s L L DA ia f F F d on a e T Ri LA la nta rF dr rT at ai di Si Pu 4 di A r a La a Dispersore 0 1 2 3 4 5 6 7 8 d m Fig 4 6 4 3 4 Fattori di riduzione delle tensioni di contatto e di passo Dai grafici riportati nelle Figg 4 5 e 5 6 risulta evidente la riduzione delle tensi
118. seguenti espressioni Ly Gun l Gnn Wo 3 5 le quali esplicitate in termini di equazioni algebriche danno luogo ad un sistema di n m equazioni del tipo n n m I DG Vj DG Vj i 12 n 3 6 j l j n 1 n n m i 2G y 2G V i n l n m 3 7 j l j n 1 in cui le incognite sono rappresentate da n m correnti e n m potenziali A tali equazioni vanno aggiunte le relazioni ausiliarie che descrivono le condizioni fisiche del sistema In particolare il bilancio delle correnti fornisce le seguenti due relazioni ausiliarie ba Thed 3 8 i l DELA 0 3 9 i n l Inoltre assumendo l ipotesi di equipotenzialit di ciascun elettrodo si ha VeVe i 12 n 3 10 V V i n l1 n m 3 11 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 38 In definitiva si perviene ad un sistema di n m 2 equazioni in altrettante incognite costituite dalle n m correnti disperse dalle diverse parti dei due elettrodi e dai potenziali assunti da questi V e Vp Risolvendo il sistema una volta note le correnti delle singole parti di A e B applicando ancora il principio di sovrapposizione degli effetti possibile ricavare il potenziale indotto in un qualsiasi punto della superficie del terreno Dalla conoscenza di V e Vg e del potenziale sulla superficie del terreno si possono determinare le tensioni di contatto nonch quelle di passo che si manifestano in corrispondenza sia del dispersore attiv
119. siderazione nella scelta della configurazione di un dispersore magliato sono il perimetro del dispersore e la lunghezza del lato elementare di maglia La profondit di interramento della maglia in genere non si discosta molto dai valori di 0 5 0 6 m profondit di interramento pi elevate comporterebbero costi di messa in opera maggiori mentre una profondit minima richiesta al fine di limitare le sollecitazioni meccaniche sugli elementi del dispersore nonch gli effetti delle variazioni stagionali della resistivit superficiale del terreno La sezione dei conduttori va scelta seguendo le indicazioni delle norme in relazione alle sollecitazioni termiche e al fenomeno della corrosione d altra parte nel campo dei valori realistici che essa pu assumere essa risulta ininfluente sulle prestazioni del dispersore Per quanto concerne l estensione minima del dispersore buona norma fare in modo che tutte le apparecchiature da mettere a terra siano contenute all interno del suo perimetro In tali condizioni le tensioni di contatto da prendere in considerazione sono soltanto quelle interne all area occupata dal dispersore con i vantaggi di seguito indicati Per valutare l influenza del lato elementare di maglia sulle prestazioni del dispersore in termini di tensioni pericolose opportuno innanzi tutto studiare la distribuzione del potenziale sulla superficie del terreno Si consideri la rete magliata di fig 4 realizzata con conduttori di sezi
120. sono 0 1 kV cm all interno della nuvola e 0 3 0 4 kV cm al suolo in presenza di una nuvola temporalesca 4 La rigidit dielettrica dell aria che in condizioni ideali di aria pulita e asciutta di circa 30 kV cm in presenza di umidit corpuscoli e pulviscolo atmosferiche non supera di solito 4 kV cm Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p T1 contenute nella parte inferiore della nuvola negativa Il canale procede a zigzag poich la direzione di avanzamento determinata dalle mutevoli condizioni locali e per scatti successivi 6 2 2 Formazione della controscarica Man mano che il canale di fulmine procede verso terra trasportando con se parte della carica elettrica originariamente situata nella nube il campo elettrico al suolo diventa cos alto da dar luogo specie su strutture alte e snelle a un fenomeno di tipo corona che produce una controscarica La controscarica si sviluppa attraverso un canale ascendente avente in genere lunghezza di alcune decine di metri diretto verso il canale discendente Formazione del canale di fulmine e della controscarica 6 2 3 Sviluppo della scarica di ritorno Quando il canale di fulmine incontra quello di controscarica il punto fulminato univocamente determinato ed ha inizio lo smaltimento a terra delle cariche depositate lungo il canale discendente fase di scarica oscura la corrente associata che interessa il punto colpito al suo
121. specie acquedotti oleodotti gasdotti ecc recinzioni metalliche binari nastri trasportatori linee aeree ecc Vengono di seguito descritte alcune delle misure di protezione atte ad eliminare o a contenere il pericolo dovuto ai potenziali trasferiti nel caso delle masse estranee presenti all interno della stazione e che si estendono al di fuori del perimetro del dispersore In tutti gli altri casi occorre valutare di volta in volta gi in sede di progetto del dispersore ma anche in fase di verifica i provvedimenti migliorativi applicabili al caso Tali provvedimenti possono riguardare sia il dispersore migliorandone nella fase di progetto le prestazioni con una opportuna scelta della configurazione sia le strutture inerti ad esempio rendendole inaccessibili mediante segregazione o isolamento delle parti accessibili realizzando intorno ad esse una pavimentazione sufficientemente isolante oppure interrompendone la continuit metallica vedi appresso 3 5 1 Tubazioni Le tubazioni possono essere fuori terra oppure interrate Nel primo caso si possono impiegare giunti isolanti o coppie di giunti isolanti opportunamente distanziati tra loro posti a cavallo del perimetro del dispersore Fig 3 12 Sulle selle di appoggio a monte e a valle del giunto o tra i due giunti isolanti la tubazione dovr essere isolata dal terreno Inoltre se il fluido trasportato acqua o altro fluido relativamente conduttore anche la superficie in
122. ssiccio Cordato Nastro massiccio Tondo massiccio Cordato Tondo massiccio Nastro massiccio Tondo massiccio Cordato Tondo massiccio Nastro massiccio Tondo massiccio Cordato Tondo massiccio imm 2 mm di spessore min s mm di diametro 1 7 mm di diam min di ciascun cond elem 16 mm di diametro 2 mm di spessore min s mm di diametro 1 7 mm di diam min di ciascun cond ek 3 mm di spessore min s mm di diametro 1 7 mm di diam min di ciascun cond ele 2 5 mm di spessore min s mm di diametro 1 7 mm di diam min di ciascun cond 16 mm di diametro 25 mm di spessore min s mm di diametro 1 7 mm di diam min di ciascun cond elem 16 mm di diametro 2 mm di spessore min s mm di diametro 1 7 mm di diam min di ciascun cond ele 16 mm di diametro Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 89 6 10 IMPIANTO DI PROTEZIONE INTERNO L impianto di protezione interno ha lo scopo di evitare il verificarsi di scariche pericolose all interno della struttura da proteggere durante il passaggio della corrente di fulmine sull LPS o in caso di fulminazione indiretta della struttura o di fulminazione diretta o indiretta di un servizio entrante Le scariche che si verificano tra l LPS esterno da una parte ed i corpi metallici e gli impianti interni dall altra sono pericolose specialmente per strutture con rischio di esplosione Queste scariche possono essere evitate med
123. sueta classificazione CEI Tali Norme vengono presentate nella traduzione italiana con a fronte il testo inglese originale Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 12 1 3 DIRETTIVE CEE A livello europeo allo scopo di facilitare gli scambi commerciali tra i paesi membri della comunit vengono emanate delle direttive in materia di sicurezza La direttiva un messaggio che la Comunit invia ai paesi membri con l invito perentorio ad adeguare entro il tempo indicato la propria legislazione nazionale ai contenuti della direttiva e Direttiva n 73 23 del 19 2 1973 In essa vengono indicate in linee generali le caratteristiche a cui devono rispondere i materiali elettrici impiegati in impianti con tensione fino 1 000 V c a o 1 500 V c c Tale Direttiva recepita in Italia con la Legge 18 10 77 n 791 richiede inoltre agli Stati membri l emissione di Norme specifiche per ogni tipo di materiale e la designazione degli Enti incaricati in ogni paese alla redazione di dette Norme e alla verifica della rispondenza dei materiali alle Norme stesse rilasciando certificati e marchi di conformit Con successivi Decreti lo Stato Italiano ha designato il CEI quale organismo di normalizzazione elettrotecnica ed elettronica in Italia indicato l Istituto Nazionale Galileo Ferraris INGF di Torino l Istituto Italiano per il Marchio di qualit IMQ di Milano ed il Centro Elettrotecnico Sperimentale
124. ta rispetto alla resistenza di terra del dispersore di stazione oltre che di difficile valutazione in considerazione dell elevato numero di linee di media tensione che fuoriescono dalla stazione e che fanno capo ad altrettante cabine MT BT pertanto in fase di progetto normalmente tale contributo viene trascurato essendo ci comunque a favore della sicurezza Nel seguito vengono presentati due metodi di approccio teorico al problema di come si ripartisce la corrente di guasto a terra tra il dispersore di stazione e i circuiti di ritorno di linee che alimentano il guasto o i dispersori ausiliari di linee che non alimentano il guasto 5 2 LINEA CHE ALIMENTA IL GUASTO Per la valutazione del drenaggio della corrente di guasto a terra in stazione offerto dai circuiti di ritorno delle linee che alimentano il guasto si pu fare riferimento allo schema equivalente unifilare di Fig 5 3 rappresentante una tratta di linea aerea o in cavo supposta costituita da tre cavi unipolari tra la stazione sede del guasto e quella di alimentazione A favore della sicurezza e per semplicit si trascurano le messe a terra intermedie in corrispondenza dei tralicci nel caso di linea aerea o delle sezioni di cross bonding se la linea in cavo Il significato dei simboli utilizzati Fig 5 3 il seguente do corrente di guasto monofase a terra sulla linea aerea o in cavo LS aliquota della corrente di guasto drenata direttamente verso la stazione di alime
125. tenziali e dell addensamento delle linee di forza sopra e intorno ad esse tale influenza in genere confinata entro una zona di raggio non superiore all altezza della struttura stessa L elemento fulminato cos quello sulla cui sommit il campo elettrico raggiunge per primo un valore sufficiente alla formazione della controscarica Per strutture particolarmente alte il campo elettrico raggiunge valori elevati non soltanto sulla sommit della struttura ma anche lungo tutto il tronco terminale della struttura stessa da cui ugualmente pu avere origine la controscarica Nel caso di strutture basse la differenza fra i valori raggiunti dal campo elettrico al suolo e sulla struttura in genere tanto modesta che non esiste pi una preferenza da parte del fulmine di colpire il suolo o la struttura in tal caso la probabilit di fulminazione della struttura dipende dalle sue dimensioni in pianta Pertanto la presenza di una struttura al suolo non influenza il processo di formazione del fulmine n pu modificare la probabilit globale di fulminazione della zona in cui si trova la struttura Influenza invece la distribuzione dei punti di caduta al suolo del fulmine Ty L t t t tttstt t F P1 t tt t t _ Superfici equipotenziali cicli aste Linee di forza Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 78 6 6 2 Fulmini ascendenti fulmini ascendenti si manifestano sempre a seguito di scariche a
126. terna della tubazione dovr essere ricoperta con materiale isolante ad evitare il ponticellamento del giunto da parte del fluido Nessuna preoccupazione invece desta la colonna di fluido essendo la resistivit di esso di gran lunga maggiore rispetto a quella del materiale conduttore con cui in genere realizzata la tubazione periferia della b flange isolanti creta di terra selle i al ts da A imolarcenio inter i terra n Fig 3 12 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 51 x Nel caso invece in cui la tubazione interrata occorre interromperne la continuit metallica realizzando a cavallo del perimetro del dispersore un tratto in materiale isolante di opportuna lunghezza almeno 10 m come mostrato in Fig 3 13 Se dalle verifiche dovessero ancora risultare potenziali pericolosi trasferiti all esterno l interruzione dovr essere ripetuta racinzione re roquada big pon trotto in materiale reta di tarra Isolunte 10 a i picabetio periferico Fig 3 13 3 5 2 Binari ferroviari binari ferroviari che entrano nella stazione o nello stabilimento devono essere interrotti per una certa estensione all esterno dell impianto di terra mediante una coppia di appositi giunti isolanti Fig 3 13 E opportuno porre i giunti ad una distanza tra loro superiore alla lunghezza massima prevedibile del convoglio ferroviario onde evitare che essi si
127. ti soggetti a normativa specifica del CEI in caso di locali adibiti ad uso medico o per i quali sussista pericolo di esplosione o a maggior rischio di incendio Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 3 Per gli impianti di protezione da scariche atmosferiche il progetto redatto da parte di un professionista iscritto all albo richiesto oltre che nei primi tre casi di cui sopra anche in edifici di volume superiore a 200 m progetti degli impianti vanno elaborati secondo la regola dell arte progetti elaborati in conformit alla vigente normativa e alle indicazioni delle guide e alle norme dell UNI del CEI o di altri Enti di normalizzazione appartenenti agli Stati membri dell Unione europea si considerano redatti secondo la regola dell arte progetti contengono almeno gli schemi dell impianto e i disegni planimetrici nonch una relazione tecnica sulla consistenza e sulla tipologia dell installazione della trasformazione o dell ampliamento dell impianto stesso con particolare riguardo alla tipologia e alle caratteristiche dei materiali e componenti da utilizzare e alle misure di prevenzione e di sicurezza da adottare Il progetto e depositato presso lo sportello unico per l edilizia del comune in cui deve essere realizzato l impianto nei termini previsti all articolo 11 Sono esclusi dagli obblighi della redazione del progetto le installazioni di apparecchi per usi domestici e la fornitura p
128. ti come interferenza conduttiva giacch in una rappresentazione circuitale equivalente di essi si pu tenere conto in modo completo a mezzo di soli parametri resistivi Tali fenomeni possono determinare localmente o a distanza situazioni di pericolo per l uomo oppure possono danneggiare le apparecchiature elettriche sicch in fase di progetto del dispersore di terra di una installazione elettrica in alta tensione necessario tenerne conto In particolare i corpi metallici inerti che ricadono nell area di influenza del dispersore interessato dal guasto a terra possono assumere potenziali pericolosi i quali possono essere trasferiti all esterno del terreno dando luogo a tensioni di contatto e di passo pericolose localmente e a distanza Si pensi ad esempio a tubazioni e recinzioni metalliche aliene non appartenenti cio all impianto interessato dal guasto poste nelle vicinanze oppure al dispersore di terra di un altra installazione confinante con l impianto disperdente Inoltre gli stessi corpi metallici possono raccogliere e convogliare parte della corrente di terra per restituirla poi in zone lontane a potenziale pi basso stabilendo localmente sulla superficie del terreno elevati gradienti di potenziali e tensioni pericolose Altri aspetti rilevanti dell interferenza conduttiva riguardano la variazione della distribuzione della corrente di guasto tra le diverse parti dell elettrodo attivo rispetto a quella che si avrebbe in asse
129. tino scariche laterali pericolose Devono inoltre avere un percorso rettilineo evitando la formazioni di spire Quando ci non fosse possibile necessario che la distanza minima d fra due punti opposti della spira sia maggiore di 1 5 della lunghezza del conduttore fra i due punti stessi allo scopo di evitare la formazione di una scarica Analogamente devono essere evitati percorsi non rettilinei in corrispondenza di zone ove l eventuale presenza di una persona possa creare ulteriori percorsi per la corrente di fulmine che circola nelle calate VIETATO CONSIGLIATO VALLI calata IZ calata In particolari condizioni si possono verificare tensioni di contatto pericolose in prossimit dell ultimo tratto discendente delle calate qualora sia prevedibile la presenza di persone ad esempio in prossimit di vie di accesso o porte della struttura protetta Provvedimenti utili contro le tensioni di contatto per calate accessibili nonch di passo per l elevata corrente dispersa nel terreno possono essere gt calate protette con tubo di PVC di spessore almeno 3 mm o di altro materiale con equivalente grado di isolamento gt aumento della resistivit del suolo entro 3 metri dalla struttura mediante idonea pavimentazione ad esempio asfalto con spessore di almeno 5 cm o strato di ghiaia di spessore 15 cm calata Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 87 6 9 3 Posizionam
130. to di cavo preso in considerazione ha lunghezza 100 m ed stato suddiviso in 300 parti Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 48 Ir 1000 A p 100 Qm Yei Y62 1 43 S Va 871 V l 68 4 A l2 64 8 A 5 60 100 m 120 Fig 3 9 3 4 5 Elettrodi metallicamente collegati all elettrodo disperdente Fig 3 10 Non si pu pi parlare in questo caso di elettrodi inerti in quanto essi prendono parte attivamente alla dispersione a terra di una aliquota della corrente Ir convogliata su essi attraverso il collegamento al dispersore principale comportandosi di fatto come dei dispersori ausiliari Pu trattarsi in tal caso di tubazioni metalliche binari guaine di cavi ecc che fuoriescono da una sottostazione e che sono collegati al dispersore di terra di essa oppure una linea aerea con f d g che esce dalla sottostazione Za o Za Ip i i i i Di Fig 3 10 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 49 Il sistema di equazioni in questo caso il seguente equazioni di campo vJ a r E AE Va Vai Zo Ik Di Var Vea Zo2 Ue gt i DF 0 relazioni ausiliarie ipotesi di equipotenzialit A _ Vesta l BD _ y B2 _ l l in cui si hanno ntm m2 3 equazioni in altrettante incognite n m m2 correnti pi V4 Vg Vp2 La Fig 3 11 riporta i risultati ottenuti applicand
131. to prima detto pu essere conveniente realizzare la rete con una magliatura pi fitta lungo la periferia v anche paragrafo precedente In linea di principio l impiego dei picchetti in una maglia di terra non indispensabile eccetto che per i motivi prima detti Se per utilizzati in quanto necessari importante che essi siano bene posizionati al fine di raggiungere lo scopo prefissato che quello di ridurre le tensioni pericolose con il minore costo Il contributo alla dispersione della corrente a terra da parte dei picchetti pu essere notevole se essi sono posti lungo la periferia della maglia e opportunamente distanziati In particolare si pu notare come nell esempio prima considerato i soli picchetti posti ai bordi disperdono circa il 40 della corrente totale mentre quelli disposti al centro soltanto il 6 L utilit dei primi e l inefficienza dei secondi pu essere ancora meglio dimostrato osservando come si modifica l andamento del potenziale sul terreno del solo dispersore a maglia di Fig 2 13 con l aggiunta dei picchetti In Fig 2 14 sono riportati per i tre modelli di dispersore ivi rappresentati gli andamenti del potenziale sulla superficie del terreno in percento della tensione totale di terra in funzione della distanza d valutata a partire dal centro del dispersore e muovendosi lungo la direzione semi diagonale Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 30 5 dim
132. tore di lavoro e tenuto ad effettuare regolari manutenzioni dell impianto nonch a far sottoporre lo stesso a verifica periodica ogni due anni 2 Per l effettuazione della verifica il datore di lavoro si rivolge all ASL o all ARPA od ad eventuali organismi individuati dal Ministero delle attivit produttive sulla base di criteri stabiliti dalla normativa tecnica europea UNI CEI 3 Il soggetto che ha eseguito la verifica periodica rilascia il relativo verbale al datore di lavoro che deve conservarlo ed esibirlo a richiesta degli organi di vigilanza 4 Le verifiche sono onerose e le spese per la loro effettuazione sono a carico del datore di lavoro Omissis Disposizioni transitorie e finali Art 9 Abrogazioni 1 Sono abrogati a gli articoli 40 e 328 del decreto del Presidente della Repubblica 27 aprile 1955 n 547 b gli articoli 2 3 e 4 del decreto del Ministro per il lavoro e la previdenza sociale in data 12 settembre 1959 nonch i modelli A B e C allegati al medesimo decreto 2 riferimenti alle disposizioni abrogate contenute in altri testi normativi si intendono riferiti alle disposizioni del presente regolamento 3 Il presente regolamento si applica anche ai procedimenti pendenti alla data della sua entrata in vigore Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 9 Spett L amp FESL Dipartimento di Palermo Via Francesco Crispi 108 90139 Palermo Spett AUSL 6 Ser
133. tto all ambiente di Installazione Quando rilevante al fini del buon funzionamento dell impianto si devono fornire Indicazioni sul numero e caratteristiche degli apparecchi installati od installabili ad esempio per il gas 1 numero tipo e potenza degli apparecchi 2 caratteristiche del componenti Il sistema di ventilazione del locali 3 caratteristiche del sistema di scarico del prodotti della combustione 4 Indicazioni sul collegamento elettrico degli apparecchi ove previsto 6 Per schema dell impianto realizzato si intende la descrizione dell opera come eseguita si fa semplice rinvio al progetto quando questo stato redatto da un professionista abilitato e non sono state apportate varianti In corso d opera Nel caso di trasformazione ampliamento e manutenzione straordinaria l intervento deve essere inquadrato se possibile nello schema dell impianto preesistente Lo schema citera la pratica prevenzione incendi ove richiesto f riferimenti sono costituiti dal nome dell impresa esecutrice e dalla data della dichiarazione Per gli Impianti o parti di impianti costruiti prima dell entrata in vigore del presente decreto il riferimento a dichiarazioni di conformit pu essere sostituito dal rinvio a dichiarazioni di rispondenza art 7 comma 6 Nel caso che parte dell impianto sia predisposto da altra Impresa ad esempio ventilazione e scarico fumi negli Impianti a gas la dichiarazione deve riportare gli analoghi riferimenti
134. tuttavia tale procedura pu essere automatizzata in modo da ottenere direttamente i valori delle tensioni di contatto lungo una o pi assegnate direzioni di misura Per il dispersore di Fig 4 3 a scopo di esempio sono riportati in Fig 4 4 i valori delle tensioni di contatto Ur in percento della tensione totale di terra calcolate lungo la direzione segnata x per diversi Fig 4 3 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 56 valori della resistivit del terreno ospitane Per confronto nella stessa figura riportato in tratteggio l andamento delle tensioni di contatto a vuoto Usr valutate in assenza dell uomo in pratica ponendo R di valore infinito i Ur Vo p N mi Usr Fi Pa 100 F LI F Fa Fi 0 y 500 1000 104 TL E 1500 O 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 x m Fig 4 4 4 3 2 Valutazione delle tensioni di passo Us Anche il sistema di Fig 4 2 b rientra in uno dei casi tipici trattati in precedenza nello studio dell interferenza conduttiva tra elettrodi di terra ovvero il caso di elettrodi inerti metallicamente collegati tra loro 3 4 2 Con le solite notazioni pertanto pu essere scritto il seguente sistema di equazioni equazioni di campo V e i LPP 0 Var Ve K D RUS relazioni ausiliarie ipotesi di equipotenzialit BD _ B2 _ V Vai V s Vea Risolvendo il sistema di equazioni possibile in tal modo ricavar
135. uito la verifica periodica rilascia il relativo verbale al datore di lavoro che deve conservarlo ed esibirlo a richiesta degli organi di vigilanza 4 Le verifiche sono onerose e le spese per la loro effettuazione sono a carico del datore di lavoro Impianti in luoghi con pericolo di esplosione Art 5 Messa in esercizio e omologazione 1 La messa in esercizio degli impianti in luoghi con pericolo di esplosione non pu essere effettuata prima della verifica di conformit rilasciata al datore di lavoro ai sensi del comma 2 Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 8 2 Tale verifica e effettuata dallo stesso installatore dell impianto il quale rilascia la dichiarazione di conformit ai sensi della normativa vigente 3 Entro trenta giorni dalla messa in esercizio dell impianto il datore di lavoro invia la dichiarazione di conformit all ASL o all ARPA territorialmente competenti 4 L omologazione e effettuata dalle ASL o dall ARPA competenti per territorio che effettuano la prima verifica sulla conformit alla normativa vigente di tutti gli impianti denunciati 5 Nei comuni singoli o associati ove e stato attivato lo sportello unico per le attivit produttive la dichiarazione di cui al comma 3 presentata allo sportello 6 Le verifiche sono onerose e le spese per la loro effettuazione sono a carico del datore di lavoro Art 6 Verifiche periodiche Soggetti abilitati 1 Il da
136. vizio Dipartimentale Medicina del Lavoro UO Impiantistica Antinfortunistica Via Mariano Stabile 7 20139 Palermo Fiisernvato a Ugo OGGETTO TRASMISSIONE DELLA DICHIARAZIONE DI CONFORMITA PER LA MESSA IN ESERCIZIO DELL IMPIANTO As 2 comma 2e art 5 comma 3 DPR 22 Oftobre 2001 N 462 DU MESSA A TERRA DI PROTEZIONE DALLE SCARICHE ATMOSFERICHE ELETTRICO IN LUOGO CON PERICOLO DI ESPLOSIONE D M 22 12 56 TABA eB 1 IL S501 TOSCRIT TO __ 2 2222 222 IN QUALITA DI DATORE Di LAVORO DELLA DIEA e ti n e araa a a ee CON SEDE SOG LED SSO O VIA O CAP _ _ _ TELEFONO 22 GUP VA sottoposto agli obblighi del DPR 462 2001 art 2 2 per la n TS STI IT TETI STD se ee ss se ao presenza di personale subordinato trasmette la dichiarazione di conformit relatra all impianto in oggetto realizzato presso l insediamento produttivo ubicato in COMUNE VIA GAP via cap ______ tel CANTIERE data presumib s chiusura ____ EDIFICIO SCOLASTICO persone presenti __ OSPEDALE CASA DI CURA posi letin LOGALE DI PUBBLICO SPETTAGOLO AMBULATORIO MEDICO paraone presenti CENTRO ESTETICO i ILLUMINAZIONE PUBBLICA STABILIMENTO INDUSTRIALE apecificare AMBIENTE AGRICOLO specificara COMMERCIO apso ficare TERZIARIO spacificare ALTRE ATTIVIT speci cars LUOGO A MAGGIOR RISCHIO DI INCENDIO spedificare LUOGO CON PERICOLO DI ESPLOSIONE IN GUI SONO PRESENTI IN LAVORAZIONE E O IN DEPOSITO MATERIALI ELENCATI NELLE TAB A B
137. vocato la perdita Vengono adottati i seguenti simboli L la perdita per danni ad esseri viventi dovuta a tensioni di contatto e di passo L la perdita dovuta a danno materiale Lo la perdita dovuta ai guasti degli impianti interni Perdita di vite umane L1 I valori medi tipici di Ly Lf e Lo possono essere dedotti in dipendenza del tipo di struttura attraverso le seguenti tabelle riportate nell Allegato C della Norma CEI 81 10 2 Valori medi tipici di L L e Lo Tipo di struttura LA Li 074 Tutti il tipi persone all interno dell edificio 1 Tutti il tipi persone all esterno dell edificio Tipo di struttura o7 Ospedali alberghi civile abitazione 1 Industriale commerciale scuole Pubblico spettacolo chiese musei Tipo di struttura Rischio di esplosione La perdita di vite umane viene valutata utilizzando delle espressioni che tengono conto delle caratteristiche della struttura tramite dei coefficienti di riduzione Fa fp fu re e di incremento hz quantificabili anch essi a mezzo di apposite tabelle La Fax Li Lg Ly fox hz x rex Le Lu ru x Li Lc Lm Lw Lz Lo Valori dei coefficienti di riduzione r e r in funzione del tipo di superficie del suolo ra o della pavimentazione r Tipo di superficie Resistenza di contatto Fa Fu k Q Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 97 Valori del coeffi
138. zione delle tensioni di contatto e di passo effettive rispetto a quelle a vuoto noti i valori a vuoto delle tensioni pericolose ottenuti ad esempio mediante programma di calcolo oppure utilizzando abachi o formule analitiche approssimate tali fattori di riduzione consentono di pervenire facilmente ai rispettivi valori effettivi 4 2 SIMULAZIONE DELL UOMO Facendo riferimento alle modalit di misura delle tensioni di contatto e di passo raffigurate in Fig 33 possibile studiare il comportamento di un dispersore di terra in presenza dell uomo applicando le metodologie di calcolo dei dispersori complessi precedentemente illustrate In particolare ai fini della valutazione delle tensioni di contatto la presenza dell uomo nel campo di corrente creato nel mezzo dal dispersore pu essere simulata a mezzo di due griglie superficiali di dimensioni 10x20 cmxcm poste una accanto all altra e collegate al dispersore a mezzo di una resistenza R di valore pari alla resistenza del corpo umano Fig 4 2 a Per la valutazione delle tensioni di passo invece l uomo pu simulato considerando le due griglie superficiali a 1 m di distanza l una dall altra e collegate tra loro mediante la stessa resistenza R Fig 4 2 b LE MOMO Q EEEE EALE ees data R data 7 fr ti Sata ANT aa ati Sata i duet B an pci DEEE TA T e WENEN EA LZY RS ZZZ DEM B 4A B2 NGI MAMA AL AMAML 5 a na ua F tai Ip 0 2 m Fig
139. zione delle tensioni di passo pericolose la presenza dei picchetti al centro invece ininfluente 2 6 1 Scelta e posizionamento dei picchetti Da quanto osservato sopra deriva che nell impiego di elementi disperdenti a picchetto in un dispersore di terra complesso necessario seguire alcune regole di carattere generale al fine di aumentare l efficacia di tali elementi in relazione anche agli elevati costi in opera che essi comportano Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 31 Nell impiego nei dispersori a maglie una prima regola da seguire quella di disporre i picchetti nelle zone periferiche del dispersore e in particolare in corrispondenza delle maglie d angolo Occorre inoltre distanziare opportunamente i picchetti in relazione alla loro lunghezza maggiore la distanza tra i picchetti minore l influenza che ciascuno di essi subisce da parte degli altri Ai fini pratici in generale una seconda regola da seguire pu essere quella di porre tra loro i picchetti ad una distanza almeno pari alla loro lunghezza Infine la lunghezza dei picchetti deve essere sufficiente affinch essi non sentano fortemente l influenza degli elementi orizzontali del dispersore a maglie e sia resa vana la loro presenza negli esempi riportati nelle Figg 2 13 e 2 14 ad esempio adottando picchetti di lunghezza modesta 1 2 m in relazione alle dimensioni della maglia si otterrebbero dei risultati del tutto
140. zione sopra definiti per tenere conto della presenza dell uomo nel campo di corrente L esame delle espressioni dei fattori di riduzione permette di trarre le seguenti conclusioni a conferma di quanto gi anticipato alla fine del 4 3 4 in terreno omogeneo i valori assunti dai fattori di riduzione possono ritenersi costanti al variare della posizione del punto di misura sia all interno che all esterno del perimetro del dispersore gli stessi fattori di riduzione possono ritenersi indipendenti dalla forma e dalle dimensioni del dispersore i loro valori dipendono principalmente dalla resistivit p del mezzo e dal valore della resistenza R impiegata per simulare il corpo umano Infine per quanto detto in 4 3 4 in un terreno non omogeneo a due strati con lo spessore del primo strato non inferiore a 5 m i due fattori dipendono dalla resistivit solo del primo strato con la stessa legge del terreno omogeneo Corso di TECNICA DELLA SICUREZZA ELETTRICA Prof S Mangione A A 2008 09 p 64 CAPITOLO 5 DRENAGGIO DELLA CORRENTE DI GUASTO A TERRA DA PARTE DI GUAINE METALLICHE DI CAVI O FUNI DI GUARDIA 5 1 INTRODUZIONE Nelle sottostazioni di trasformazione A T l obiettivo di limitare le tensioni di contatto e di passo a seguito di un guasto monofase a terra ai valori imposti dalle Norme diviene sempre pi difficile per i sempre crescenti livelli delle correnti di guasto a terra nei nodi delle reti e per la necessit di vincolar

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