«Come si può procedere nella scelta del potere di interruzione delle protezioni automatiche di un ufficio?», chiede un lettore di Elettro.
Il potere di interruzione delle protezioni dev’essere adeguato rispetto alla corrente di cortocircuito presunta, cioè la corrente che si stabilirebbe nel circuito, se nello stesso punto si realizzasse un collegamento di impedenza trascurabile tra due o più punti a tensione diversa dopo avere trascurato l’impedenza propria dell’interruttore.
Semplici considerazioni portano a dimostrare come la corrente di cortocircuito sia composta da due termini: un termine sinusoidale di cui Icc costituisce il valore efficace (componente simmetrica) e un termine esponenziale (componente unidirezionale), che rende la corrente di cortocircuito asimmetrica per un periodo transitorio, esaurito il quale essa coincide con la componente simmetrica. Per gli impianti utilizzatori in bassa tensione per corrente presunta di cortocircuito si considera, in prima approssimazione, la sola componente simmetrica.
A questo proposito, è necessario precisare che considerare solo tale componente della corrente di cortocircuito (invece del valore di picco) è un’assunzione ancora una volta convenzionale che potrebbe apparire in taluni casi inopportuna, ma può essere giustificata con il fatto che anche le prove del potere di interruzione dei dispositivi automatici sono basate sulla componente stessa simmetrica della corrente. L’intensità di questa corrente è qualificata come valore presunto in quanto rappresenta la peggiore condizione possibile (impedenza di guasto nulla). In realtà, il fenomeno si manifesterà ragionevolmente con valori di corrente effettiva notevolmente minori.
L’intensità della corrente presunta di cortocircuito dipende essenzialmente da:
- potenza o corrente di cortocircuito della rete che alimenta l’impianto (dato disponibile presso l’azienda fornitrice di energia);
- potenza del trasformatore di cabina: maggiore è la potenza, maggiore è la corrente, in quanto l’impedenza di cortocircuito della macchina è generalmente inversamente proporzionale alla potenza della stessa;
- lunghezza della linea a monte del guasto: maggiore è la lunghezza della linea a monte del guasto, minore è la corrente;
- tipo di guasto (fase-fase, faseneutro, ecc.). Per quanto riguarda quest’ultimo fattore, si presenta il problema di definire quale sia la condizione di guasto da prendere come riferimento nello studio della protezione.Fatto salvo il caso di una linea bipolare, la corrente di cortocircuito più elevata è quella di un cortocircuito trifase e a seguire, in ordine decrescente, quella di cortocircuito fase-fase e fase-neutro.
All’inizio di una conduttura la condizione di protezione è tanto più gravosa quanto maggiore è la corrente: non c’è quindi dubbio che al fine del progetto si debba prendere in considerazione la corrente di cortocircuito trifase. Al fondo della linea, viceversa, la sollecitazione termica del cavo è tanto maggiore quanto minore è la corrente.
In tal caso occorre considerare:
- per una linea trifase, il cortocircuito fase-fase;
- per una linea trifase con neutro, il cortocircuito faseneutro.
Se il conduttore di neutro ha sezione minore di quella del conduttore di fase, la condizione di protezione dev’essere ovviamente riferita al conduttore di neutro. Particolare attenzione dev’essere posta ai circuiti non protetti dal sovraccarico e caratterizzati da correnti di cortocircuito di basso valore, per i quali è necessario accertare che la soglia di intervento della protezione a tempo indipendente sia sempre inferiore alla corrente di cortocircuito presunta. Un caso tipico è quello dei circuiti, caratterizzati da un’elevata impedenza, che alimentano l’illuminazione di emergenza (per esempio nei locali di pubblico spettacolo).
Per quanto riguarda il cortocircuito verso terra, occorre poi distinguere tra sistemi TT, TN e IT. Nei sistemi TT, la corrente conseguente a un guasto a terra, di valore non noto a priori, è generalmente di modesto valore. Nei sistemi TN, un guasto a terra costituisce un cortocircuito tra conduttori di fase e di protezione. Si possono avere due casi: la sezione del conduttore di protezione è scelta in modo convenzionale oppure viene calcolata in base alle sollecitazioni termiche della sovracorrente verso terra. Nei sistemi IT, un primo guasto a terra non provoca sovracorrenti, mentre al secondo guasto a terra si stabilisce una sovracorrente di doppio guasto.
