Non tutti i guasti elettrici vengono intercettati dalle protezioni convenzionali. Il guasto d’arco in serie rappresenta una delle condizioni più insidiose e gli AFDD sono progettati per riconoscerne le caratteristiche e interrompere il circuito.
La sicurezza degli impianti elettrici si è tradizionalmente basata su dispositivi in grado di rilevare principalmente sovracorrenti, cortocircuiti e correnti di dispersione verso terra. Ma cosa succede quando il guasto non genera una corrente sufficientemente elevata da far intervenire queste protezioni?
È il caso del guasto d’arco elettrico in serie, una condizione potenzialmente pericolosa perché può svilupparsi senza provocare un aumento significativo della corrente assorbita dal circuito. In queste situazioni entra in gioco una tecnologia specificamente sviluppata per riconoscere il fenomeno: l’AFDD – Arc Fault Detection Device, ovvero il dispositivo di rilevazione dei guasti d’arco.
Cos’è il guasto in serie
Per comprendere l’importanza dell’AFDD bisogna distinguere tra guasto d’arco in parallelo e guasto d’arco in serie.
Nel caso di un arco in parallelo, ad esempio tra fase e neutro o tra un conduttore e terra, la corrente di guasto può raggiungere valori molto elevati. Il fenomeno può quindi essere intercettato dal dispositivo magntotermico (figura 1A) o nel caso di dispersione verso terra, dal differenziale (figura 1B).
Il guasto serie è invece diverso: immaginiamo un conduttore parzialmente danneggiato, un morsetto allentato, un contatto deteriorato oppure un collegamento magneLABCNLNLNche presenta una resistenza anomala. Se il circuito rimane elettricamente continuo, la corrente che attraversa il punto danneggiato può essere sostanzialmente la stessa corrente richiesta dal carico. Non si crea quindi necessariamente una forte sovracorrente (figura 1C).
L’arco può però sviluppare temperature molto elevate, provocando progressivamente il deterioramento dell’isolamento, la carbonizzazione dei materiali e, in determinate condizioni, l’innesco di un incendio (figura 2).
È proprio questa una delle principali criticità del guasto serie: la corrente è troppo bassa per far intervenire una protezione contro le sovracorrenti, pur essendo presente un fenomeno termico potenzialmente pericoloso. Le cause di un guasto serie possono essere molteplici e spesso sono legate al deterioramento o al danneggiamento dell’impianto.
Tra le situazioni che possono favorire il fenomeno troviamo:
- morsetti serrati in modo non corretto;
- connessioni deteriorate;
- conduttori danneggiati;
- cavi schiacciati o sottoposti a sollecitazioni meccaniche;
- contatti degradati;
- deterioramento dovuto all’invecchiamento;
- connessioni soggette a vibrazioni;
- interventi di manutenzione o modifiche dell’impianto eseguiti in modo non corretto.
- Il problema può quindi nascere non soltanto da un guasto improvviso, ma anche da un processo progressivo di deterioramento.
Gli AFDD
Un AFDD è un dispositivo progettato per rilevare le caratteristiche elettriche tipiche di un arco anomalo e interrompere il circuito quando viene riconosciuta una condizione di guasto. L’obiettivo non è sostituire magnetotermici, differenziali o altri dispositivi di protezione, ma completare il sistema di protezione dell’impianto coprendo una tipologia di guasto che può non essere efficacemente rilevata dalle protezioni convenzionali.
L’AFDD analizza, attraverso l’elettronica a microprocessore integrata, il comportamento della corrente e della tensione del circuito. Un arco elettrico produce infatti fenomeni caratteristici, come variazioni e componenti ad alta frequenza, che possono essere utilizzati per distinguere un arco pericoloso dai normali transitori di funzionamento di un carico. Occorre precisare che alcuni guasti serie, come un morsetto allentato che scalda, non vengono rivelati dagli AFDD se non si innesca un arco elettrico.
È importante evitare l’idea che l’AFDD possa sostituire le altre protezioni. La sicurezza di un impianto elettrico deriva dalla combinazione di diverse funzioni di protezione, ciascuna destinata a individuare fenomeni differenti. La sua funzione deve essere quindi vista all’interno di una strategia multilivello di protezione: non sostituisce magnetotermici e differenziali, ma aggiunge una specifica capacità di rilevazione.
Cosa dicono le norme
L’installazione di AFDD non è obbligatoria, tuttavia l’articolo 422.7 della CEI 64-8 dice che per gli impianti nei luoghi a maggior rischio in caso d’incendio e nei luoghi soggetti a vincolo artistico/monumentare e/o destinati alla custodia di beni insostituibili devono essere adottati provvedimenti contro il pericolo di “guasto serie”. Uno dei provvedimenti possibili è appunto l’installazione di AFDD, ma in alternativa è anche possibile adottare procedure di verifica e manutenzione periodica programmate.
Per un buon installatore è fondamentale conoscere il guasto serie e i dispositivi modulari AFDD e AFCI (Arc Fault Circuit Interrupter) che non sono miracolosi ma riducono sensibilmente il rischio d’incendio dovuto all’impianto elettrico. Per proteggere i tetti fotovoltaici da incendio dovuto a eventuali connessioni non franche o deteriorate è opportuno scegliere inverter dotati al loro interno di AFCI che monitorano costantemente le stringhe e interrompono la corrente nel caso si verificassero pericolosi archi elettrici.
