CEI IEC/TR 60890:2018 (CEI 17-43) | Il nuovo TR sul calcolo sovratemperature quadri
Appunti Normazione | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
23 Novembre 2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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CEI IEC/TR 60890:2018 (CEI 17-43) Il nuovo Rapporto Tecnico 2018 CEI IEC/TR 60890 (CEI 17-43) Quadri BT: verifica sovratemperature tramite calcoli In allegato Cap. 10.10 della EN 61439 "Verifica delle sovratemperature" _____ Il documento annulla e sostituisce la prima edizione pubblicata dalla IEC nel 1987 e la successiva Variante del 1995, sostituendo completamente la precedente edizione della equivalente Norma CEI 17-43:2000. La nuova edizione, rispetto alla precedente, introduce le seguenti principali modifiche: - l’allineamento alla IEC 61439-1:2011 “Low-voltage switchgear and controlgear assemblies – Part 1: General rules”; Per quanto riguarda il contenuto, il Rapporto Tecnico descrive una modalità di verifica tramite calcolo della sovratemperatura per le apparecchiature assiemate di protezione e di manovra per bassa tensione. Questa metodologia si applica ai quadri BT o alle parti dei quadri BT senza ventilazione forzata, in particolare nei limiti fissati dalle norme di prodotto della serie CEI EN 61439 sulle apparecchiature assiemate di protezione e di manovra per bassa tensione. L’approccio generalizzato utilizzato per determinare la sovratemperatura dell’aria all’interno dell’involucro ne assicura l’applicabilità agli involucri in lamiera d’acciaio, lamiera di alluminio, ghisa, materiale isolante e simili. https://my.ceinorme.it/index.html?locale=IT#detailsId=0000016048 La sovratemperatura nei quadri elettrici La progettazione del quadro elettrico non può prescindere da una corretta valutazione della temperatura interna per garantire prestazioni ed affidabilità nel tempo. Le apparecchiature elettriche ed elettroniche, nel loro normale funzionamento, generano calore che si accumula all'interno dei quadri elettrici in cui sono installate. L’evoluzione degli impianti elettrici ha portato a un notevole aumento della potenza richiesta ai sistemi di distribuzione, esigenza che spesso si scontra con i vincoli ambientali che limitano gli spazi a disposizione per le installazioni. Il tutto unito alla necessità di assicurare sempre la massima continuità di esercizio. Il controllo della temperatura nei quadri elettrici diventa, quindi, uno dei più importanti elementi progettuali. Dimensionamento termico del quadro elettrico. Per garantire un corretto dimensionamento termico del quadro elettrico occorre considerare, oltre all’aumento di temperatura legato alla potenza dissipata dalle apparecchiature elettriche ed elettroniche, altri contributi come il calore irradiato da fonti esterne o interne (come ad esempio i conduttori, elettronica per avviamenti) e quello trasmesso per contatto. Tutti fattori che concorrono a elevare la temperatura interna del quadro a valori superiori a quelli dell’ambiente esterno (si parla in questo caso di sovratemperatura rispetto alla temperatura ambiente). La capacità di un quadro elettrico di dissipare nell’ambiente il calore che si forma al suo interno è funzione della sua superficie disperdente e della sua ermeticità rispetto all’ambiente (il suo grado di protezione) e dalla segregazione richiesta. I rischi della sovratemperatura Il verificarsi di un’eccessiva temperatura all’interno di un quadro elettrico si traduce in un deterioramento dei componenti interni, con conseguente modifica delle prestazioni e riduzione sia della loro durata, sia dell’affidabilità nel tempo. Oltre a ciò si devono considerare fenomeni di riduzione della portata di corrente da parte dei componenti, riduzione che può essere significativa e che comunque va verificata sul catalogo del costruttore di quel singolo componente. In aggiunta, per esempio per gli apparecchi di protezione, si possono verificare scatti intempestivi. L’assenza di limitazione della sovratemperatura può essere, quindi, causa di una mancata operatività, ben più onerosa del costo di un sistema di controllo e limitazione della temperatura all’interno del quadro. La normativa Per i loro componenti interni, la Norma dei quadri elettrici EN CEI 61349-1 non stabilisce un vero e proprio limite di temperatura assoluta accettabile all’interno del quadro, ma rimanda alle Norme relative ai singoli apparecchi e alle prescrizioni dei produttori. La norma EN CEI 61439-1 fissa principalmente i valori di sovratemperatura per alcune parti dei componenti installati, quali: apparecchi, terminali e parti metalliche e non allo scopo di preservare i conduttori che vi sono connessi. Tuttavia, i valori prescritti vengono definiti in condizioni di prova prefissate, che sono tipicamente molto differenti da quelle d’installazione. Inoltre, tali valori non hanno un preciso legame con il grado di deterioramento funzionale dell’apparecchio, che dipende dai suoi componenti interni. Per gli apparecchi interni al quadro occorre, quindi, conoscere il loro comportamento in funzione della temperatura e fino a quale condizione termica siano utilizzabili senza che venga pregiudicata la loro funzionalità nel tempo. Massima temperatura all'interno di un quadro elettrico La temperatura all’interno di un quadro elettrico debba essere tale da non pregiudicare l’affidabilità delle apparecchiature in esso contenute. La posizione delle apparecchiature all’interno del quadro influenza il valore di temperatura e quindi le prestazioni dei componenti. La sovratemperatura nei quadri elettrici è funzione della temperatura dell’ambiente in cui il quadro è installato e, per questo motivo, nella Norma relativa ai quadri (CEI EN 61439-1) vengono fissati i valori massimi di temperatura dell’aria e dell’umidità relativa dell’ambiente nel quale sono installati, distinguendo in quadri per uso interno e per uso esterno (tabella 1). In entrambi i casi la Norma fissa come massima temperatura ambiente +40 °C. Valutazione della sovratemperatura nei quadri Il calcolo della sovratemperatura all’interno dei quadri elettrici deve essere effettuato seguendo le indicazioni contenute nella Norma (CEI EN 61439-1), partendo dalle condizioni ambientali esterne e considerando l’addizionale dissipazione di calore dei componenti posti all’interno del quadro, il grado di protezione e la segregazione. La Norma fissa limiti di sovratemperatura differenti per diverse zone del quadro e la valutazione permette di conoscere la massima temperatura interna raggiunta nelle varie zone. Inoltre, la Norma prescrive le massime sovratemperature anche in particolari punti, quali gli organi di comando manuale e le coperture esterne accessibili dei componenti. Se il risultato del calcolo rileva che all’interno del quadro elettrico si raggiunge una temperatura superiore ai valori di riferimento dei prodotti installati, occorre adottare soluzioni per riportare la temperatura entro tale valore. Ai fini della certificazione del quadro, la norma prevede tre metodologie differenti: La verifica dei limiti di sovratemperatura imposti dalla Norma CEI EN 61439-1 può essere effettuata con uno o più dei seguenti metodi: 1. Prove di verifica (Prova di verifica con corrente in laboratorio);
Tabella 1: Condizioni ambientali d’installazione per un quadro elettrico secondo le norme CEI. Di seguito, Tabella 2, per i vari componenti del quadro, i limiti di sovratemperatura forniti dalla Norma.
Nota: (*) Per quanto riguarda gli interruttori installati in quadro, i limiti di sovra- temperatura sono i seguenti: Verifica termica di un quadro Dal punto di vista della certicazione del quadro, per quanto riguarda le sovratemperature, come detto, è possibile seguire una delle tre nuove procedure di verifica disponibili e in particolare: 1) la prova di verifica (prima definita prova di tipo). 2) la derivazione (da un quadro cablato provato) di varianti similari. - le unità funzionali dello stesso tipo (es: stessi schemi elettrici, apparecchi della stessa taglia, stessa disposizione e ssaggio, stessa struttura di montaggio, stessi cavi e cablaggi) di quelle usate nell’unità provata; 3) la verifica delle sovratemperature per mezzo di calcoli. a) il cosiddetto “metodo delle potenze” che si fonda sul non superamento di un tetto limite di potenza termica dissipabile in un determinato involucro. Per stabilire questo valore delle perdite, in watt, si simula il riscaldamento del quadro vuoto inserendovi dei resistori di riscaldamento calibrati, che porteranno a regime termico l’involucro. Una volta raggiunto il regime termico e dopo aver verificato che le sovratemperature rientrano nei limiti tabulati (vedi Tabella 2), si ricava, per ogni involucro, il valore massimo della potenza termica dissipabile. Questo metodo comporta alcune limitazioni e in particolare si applica a quadri: - a singolo scomparto e con corrente no a 630 A; In questo caso si utilizzano delle procedure di calcolo algebrico senza dati sperimentali. Si tratta di un procedimento di calcolo che porta al tracciamento, dal basso verso l’alto, della mappa termica a regime del quadro, secondo valori di tem- peratura linearmente crescenti, che raggiungono il valore massimo proprio in cima all’involucro. In questo modo è possibile, attraverso la potenza totale dissipata, valutare la sovratemperatura ai diversi strati, all’interno del quadro, dal basso verso l’alto. Collegati |
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