Supplemento al n. 1 di TuttoNormel - Gennaio 2019 - Poste Italiane s.p.a. - Sped. in A.P. - D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) art. 1, comma 1, DCB Torino - In caso di mancato recapito restituire al mittente c/o cmp-To nord che si impegna a pagare la tassa di restituzione - Direttore responsabile: Vito Carrescia - Editore: TNE s.r.l. - Strada dei Ronchi 29 - 10133 Torino. supplemento Funzionamento dei differenziali I risultati di una ricerca a livello nazionale
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Supplemento al n. 1 di TuttoNormel - Gennaio 2019 - Poste Italiane s.p.a. - Sped. in A.P. - D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) art. 1, comma 1, DCB Torino - In caso di mancato recapito restituireal mittente c/o cmp-To nord che si impegna a pagare la tassa di restituzione - Direttore responsabile: Vito Carrescia - Editore: TNE s.r.l. - Strada dei Ronchi 29 - 10133 Torino.
supplemento
Funzionamentodei differenziali
I risultati di una ricercaa livello nazionale
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Perché avvalersi di ELLISSE
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COMPETENZA GARANZIA
SERIETÀ
ELLISSE rispetta in modo rigoroso i requisiti di indipendenza e le incompatibilità previste dalla normativa vigente e dunque non effettua, né diretta-mente né tramite società collegate, attività di proget-tazione, installazione e manutenzione degli impianti e/o attrezzature di lavoro.Ad esempio ELLISSE non esegue le verifiche di manutenzione previste dalle norme CEI né dal DLgs 81/08, non predispone documenti di valutazione del rischio di fulminazione, documenti di classificazione delle zone con pericolo di esplosione, ecc.
La serietà e la competenza di ELLISSE rappresentano una garanzia per le aziende verificate, che sanno di affidarsi ad un Organismo affidabile, che:• esegue la verifica a regola d’arte;• garantisce assistenza tecnica in relazione ai risultati dell’ispezione in caso di contestazioni da parte degli organi di controllo;• consente il puntuale rispetto degli obblighi di legge in relazione alle verifiche;• gestisce lo scadenziario delle verifiche periodiche per conto del datore di lavoro.
ELLISSE è stato il primo organismo ad essere abilitato dal Ministero dello Sviluppo Economico ad effettuare le verifiche degli impianti ai sensi del DPR 462/01.
ELLISSE è specializzata nelle verifiche degli impianti di terra, impianti elettrici nei luoghi con pericolo di esplosione e dispositivi di protezione contro le scariche atmosferiche.È inoltre un soggetto abilitato ad effettuare le verifiche delle attrezzature di lavoro di cui al DLgs 81/08, Allegato VII.
ELLISSE:• ha uno staff tecnico con un’esperienza pluriennale nell’attività di verifica ed un ruolo di primaria importanza in ambito normativo;• dispone di notevoli competenze, a livello di direzione tecnica, in materia di responsabilità connesse alla sicurezza nei luoghi di lavoro;• in conformità alla norma CEI EN 17020 aggiorna costantemente i propri verificatori sull’evoluzione normativa tecnica e di legge.
1Supplemento gennaio 2019
Gli interruttori differenziali sono i protagonisti della sicurezza elettrica negli impianti elettrici utilizzatori in bassa tensione.Nel 1992 il Politecnico di Torino con-dusse un’indagine sulla qualità degli interruttori differenziali, grazie alla collaborazione degli ispettori di ven-ticinque ASL e dell’ISPESL.I risultati della ricerca misero in evi-denza tra l’altro il tasso di guasto degli interruttori differenziali nelle diverse condizioni di installazione. Tale ricerca ha costituito per lungo tempo un’iniziativa unica a livello mondiale, a causa delle difficoltà che l’effettuazione di un’indagine del ge-nere comporta. Dopo venticinque anni, la società ELLISSE, il primo organismo abilitato dal Ministero dello sviluppo econo-
mico ad effettuare le verifiche degli impianti ai sensi del DPR 462/01, ha promosso una nuova indagine a livello nazionale sugli interruttori differenziali.TuttoNormel è lieta di pubblicare i risultati di tale ricerca, svolta su oltre 23.000 interruttori differenzia-li installati nei luoghi di lavoro, i quali costituiscono un contributo alla conoscenza su un tema fondamentale per la sicurezza elettrica. La diffusio-ne di tali risultati tra gli operatori del settore elettrico può costituire uno stimolo per migliorare l’installa-zione e favorire il regolare controllo degli interruttori differenziali negli impianti elettrici e dunque la sicu-rezza delle persone.
Prof. Vito Carrescia
PRESENTAZIONE
FUNZIONAMENTODEI DIFFERENZIALII risultati di una ricerca a livello nazionale
DIRETTORE
Prof. Vito Carrescia
COMITATO DI REDAZIONE
Prof. G. Cantarella, Prof. V. Cataliotti,Ing. M. D’Addato, Ing. F. D’Arcangelo,
Prof. M. Delfanti, Prof. F. Gagliardi,Ing. G. Lo Piparo, Ing. G. Montanino,
Avv. A. Oddo, Per. Ind. U. Paroni,Ing. M. Rho, Per. Ind. G. Saputi,
Ing. V. Scarioni, Per. Ind. M. Silingardi,Ing. C. Turconi, Ing. G. Zappa
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Supplemento al n. 1 di TuttoNormel - Gennaio 2019 - Poste Italiane s.p.a. - Sped. in A.P. - D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) art. 1, comma 1, DCB Torino - In caso di mancato recapito restituireal mittente c/o cmp-To nord che si impegna a pagare la tassa di restituzione - Direttore responsabile: Vito Carrescia - Editore: TNE s.r.l. - Strada dei Ronchi 29 - 10133 Torino.
2Supplemento gennaio 2019
1. Introduzione
Gli interruttori differenziali hanno aumentato in modo decisivo la sicurezza degli impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione.
Nei sistemi TT non è possibile conseguire la sicurezza contro i contatti indiretti senza interruttore diffe-renziale, salvo situazioni particolari; il solo impianto di terra garantisce la sicurezza in pochi casi fortuiti. In altri termini, se l’interruttore differenziale non funziona, in caso di guasto a terra tutte le masse assumono una tensione in genere prossima a quella di fase, con grave pericolo per le persone. La misura della resistenza di terra è necessaria per stabilire il coordinamento con la corrente diffe-renziale nominale di intervento Idn, tuttavia una resistenza di terra di decine o centinaia di ohm è in genere suf ciente. Ridurre ulteriormente la resistenza di terra non migliora di molto la sicurezza.L’attenzione del veri catore deve quindi spostarsi dal valore della resistenza di terra all’ef cienza dell’interruttore differenziale.
Nei sistemi TN gli interruttori differenziali non sono indispensabili, poiché il guasto franco a terra corrisponde ad un cortocircuito monofase a terra e si possono utilizzare i dispositivi di sovracor-rente per interrompere l’alimentazione. Ciò nonostante, viene fatto largo uso di interruttori differenziali anche nei sistemi TN, spesso per evitare di controllare che il tempo di intervento delle protezioni di sovracorrente per un guasto franco a terra sia compatibile con la protezione del corpo umano (Uo/Zs Ia). L’ef cienza degli interruttori differenziali è dunque importante anche nei sistemi TN. 1
Nei confronti dei contatti diretti, una volta attuate le misure di protezione passive (isolamento, barriere, ostacoli), l’unico dispositivo di protezione “attivo”, cioè che può aprire il circuito in caso di imprudenza dell’utente o di fallimento delle protezioni passive, è l’interruttore differenziale con Idn 30 mA, il quale è imposto dalla norma CEI 64-8 come protezione supplementare contro i contatti diretti nelle situazioni di maggiore pericolo elettrico, TNE 9/13, pag. 18. Tale protezione supplementare scompare se l’interruttore differenziale non interviene.
In ne, l’interruttore differenziale (Idn 300 mA) è l’unico dispositivo sensibile alle correnti di gua-sto a terra, le quali possono innescare un incendio, mentre se modeste non sono interrotte dai dispositivi contro le sovracorrenti.
In de nitiva, gli interruttori differenziali costituiscono la chiave di volta della sicurezza elettrica negli impianti utilizzatori di bassa tensione, g. 1.Se in un arco cede la chiave di volta crolla l’intero arco; così se non funziona l’interruttore diffe-renziale viene meno la sicurezza elettrica. E gli interruttori differenziali hanno un elevato tasso di guasto; non per niente devono essere dotati di un tasto di prova, che la norma impone di azio-nare periodicamente; inoltre devono essere provati con un apposito strumento con la corrente Idn.Donde l’importanza di valutare l’ef cienza degli interruttori differenziali.
1 Purtroppo, gli interruttori differenziali sono spesso incompatibili con le correnti di dispersione di apparecchiature e macchine industriali e intervengono, specie alla loro inserzione a causa di ltri verso terra. Sicché tali interruttori dif-ferenziali vengono cortocircuitati e così viene meno ogni sicurezza contro i contatti indiretti.
3Supplemento gennaio 2019
2. La raccolta dati
La raccolta dei dati si è svolta nei primi cinque mesi dell’anno 2017; hanno partecipato 67 veri catori ELLISSE, Allegato 1, ai quali va un caloroso ringraziamento perché senza la loro collaborazione per la raccolta dei dati relativi agli interruttori differenziali, alla loro modalità di installazione e alle condizioni ambientali, la ricerca non sarebbe stata possibile. I luoghi dove provare gli interruttori differenziali sono stati scelti in modo da essere per quanto possibile diversi tra loro per tipo di attività lavorativa, per condizioni di installazione e ambientali. Le prove in campo sono state effettuate con strumenti di misura di differenti costruttori, regolar-mente tarati e certi cati.
3. La composizione del campione
Sono stati sottoposti a indagine 23.075 interruttori differenziali modulari (in breve “differenziali”) installati nei luoghi di lavoro. Sono stati raccolti ventuno dati per ogni differenziale, tabella A e tabella B. Al termine dell’indagine, sono stati raccolti in campo, inseriti a terminale ed elaborati circa mezzo milione di dati, g. 2.Per campione si vuole qui intendere l’insieme degli interruttori differenziali provati nell’indagine, senza alcun riferimento al “campione preformato” delle tipiche indagini statistiche su un numero ridotto di elementi rappresentativo della realtà. In considerazione del grande numero di interruttori differenziali, si può comunque assumere che il campione sia suf cientemente rappresentativo degli interruttori differenziali installati nei luoghi di lavoro del nostro Paese. Tuttavia, si tratta di casi in cui il datore di lavoro ha af dato ad ELLISSE la veri ca periodica
Chiave di volta
Fig. 1 - L’interruttore differenziale è la chiave di volta della sicurezza negli impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione.
4Supplemento gennaio 2019
dell’impianto di terra ai sensi del DPR 462/01 e dunque il campione è forse polarizzato verso i luoghi dove la sicurezza è più curata.La g. 3 mostra il numero di interruttori differenziali provati, ai ni della ricerca, per ogni mese.
3.1 Composizione geogra ca del campione
Le prove sono state effettuate in 76 province d’Italia con una densità prevalente nel Nord Italia, dove il tessuto produttivo (luoghi di lavoro) è maggiormente sviluppato, g. 4.
Dati dell’interruttore differenziale
Numero di poli
Corrente nominale In
Corrente differenziale nominale di intervento Idn
Anno di installazione
Presenza degli sganciatori di sovracorrente
Intervento con la corrrente Idn
Tempo di intervento a Idn
Azionamento del tasto di prova ogni sei mesi
Funzionamento con il tasto di prova
Selettività con il differenziale a monte
Richiusura a ne prova del differenziale
Tabella A - Dati acquisiti per ogni differenziale.
Dati generali
Data della veri ca
Provincia di installazione
Tipo di attività svolta nel luogo di lavoro
Impianto soggetto a regolare manutenzione
Dati relativi al quadro
Presenza atmosfera salina/corrosiva
Presenza di polveri
Ambiente umido
Installazione al chiuso o all’aperto
Esposizione alla pioggia/spruzzi
Grado di protezione IP
Tabella B - Dati generali e del quadro dove è installato il differenziale.
21 dati Dati raccoltitramite scheda
Elaborati~ 500.000 dati
Fig. 2 - Quantità di dati raccolti ed elaborati ai fini della ricerca.
5Supplemento gennaio 2019
3.2 Composizione del campione per tipo di attività
Le prove sono state effettuate in diversi tipi di attività lavorativa, g. 5.Il campione comprende pochi cantieri edili, perché le veri che di cui al DPR 462/01 sono svolte solo nei cantieri di durata maggiore di due anni e dove la sensibilità alla sicurezza è maggiore.
COMPOSIZIONE GEOGRAFICADEL CAMPIONE
Bassa
Percentuale
Alta
Fig. 4 - Composizione del campione in relazione alla regione.
NUMERO DI DIFFERENZIALI VERIFICATI OGNI MESE
5890
4426
gen-17 feb-17
4875
mar-17
3796
apr-17
4088
mag-17
Fig. 3 - Numero di differenziali verificati, ai fini della ricerca, per ogni mese.
6Supplemento gennaio 2019
Anche il settore agricolo è poco rappresentato (2,4%), a causa della diffusa presenza di aziende familiari, le quali non sono soggette all’obbligo di veri ca di cui al DPR 462/01, e forse anche per una scarsa attenzione da parte del settore alla sicurezza degli impianti elettrici.
3.3 Composizione del campione per ubicazione degli interruttori differenziali
Gli interruttori differenziali provati erano installati soprattutto in quadri al chiuso (97%) e solo in minima parte all’aperto (3%), g. 6. Questo risente del piccolo numero (< 1,6%) di cantieri, campeggi, darsene, ecc., veri cati, g. 5.
3.4 Composizione del campione per tipo di interruttori differenziali
Gli interruttori differenziali provati sono stati distinti in relazione a:• numero di poli (2P o 3P/4P);• presenza degli sganciatori di sovracorrente; • anno di installazione;• corrente differenziale nominale Idn;• corrente nominale In.
Numero di poli e presenza degli sganciatori di sovracorrenteGli interruttori differenziali modulari possono essere dotati di sganciatori di sovracorrente (CEI EN
Fig. 5 - Composizione del campione secondo il tipo di attività.
7Supplemento gennaio 2019
61009-1) o esserne privi (CEI EN 61008-1). Nel secondo caso, si parla comunemente di interruttori differenziali puri. 2
Il campione è costituito in gran parte da interruttori differenziali con sganciatori di sovracorrente (91,5%) e con prevalenza di interruttori bipolari, g. 7. 3
COMPOSIZIONE DEL CAMPIONE - UBICAZIONE
97%Interruttori al chiuso
3%Interruttori all’aperto
Fig. 6 - Composizione del campione in relazione all’ubicazione degli interruttori differenziali.
COMPOSIZIONE DEL CAMPIONE - SGANCIATORI DI SOVRACORRENTE E NUMERO DI POLI
2P 3P/4P 2P 3P/4P
91,5%interruttori CON sganciatori di sovracorrente
8,5%interruttori SENZA sganciatori di sovracorrente
Fig. 7 - Composizione del campione secondo la presenza di sganciatori di sovracorrente e il numero di poli.
2 Gli acronimi utilizzati dalle norme sono:- RCBO, residual current operated circuit-breaker with integral overcurrent protection (differenziale con sganciatori
di sovracorrente);- RCCB, residual current operated circuit-breaker without integral overcurrent protection (differenziale puro).
3 Gli interruttori bipolari sono il 54,3% degli interruttori con sganciatori di sovracorrente e il 59,8% di quelli senza sgan-ciatori di sovracorrente.
8Supplemento gennaio 2019
Anno di installazioneStabilire l’anno di installazione dei componenti di un impianto elettrico è spesso dif cile.Per gli interruttori si aggiunge la complicazione che molte volte sono stati installati in un anno diverso da quello del quadro, perché sostituiti successivamente. La mancanza di un’adeguata documentazione aggiornata sull’impianto, complica la situazione.Ai ni della ricerca, si è perciò preferito fare riferimento al periodo di installazione, come segue:• ante 1990;• tra il 1990 e il 2000;• tra il 2000 e il 2010;• dopo il 2010.
La composizione del campione, g. 8, mette in evidenza che nei luoghi di lavoro (oggetto delle veri che ELLISSE) gli impianti ante 1990 sono una minoranza (5,8%).
Corrente differenziale nominale di intervento Idn
Un interruttore differenziale modulare può avere una corrente nominale differenziale di intervento (Idn) di 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA, 500 mA, 1 A.Il campione è costituito per la maggior parte di interruttori differenziali con Idn = 30 mA (77,1%) e Idn = 300 mA (18,7%), g. 9.Gli interruttori differenziali di corrente Idn = 10 mA e Idn = 100 mA sono poco diffusi (rispettivamente 0,3% e 0,1%, g. 9), sicché nella successiva g. 10 non compaiono, poiché la loro distribuzione per anno di installazione sarebbe poco signi cativa. 4
COMPOSIZIONE DEL CAMPIONE - ANNO DI INSTALLAZIONE
5,8%Ante 1990
1,3%Non noto
20,3%Dopo il 2010
41,9%Tra il 2000 e il 2010
30,7%Tra il 1990 e il 2000
Fig. 8 - Composizione del campione secondo l’anno di installazione.
4 Per lo stesso motivo, i differenziali da 10 mA e 100 mA non sono riportati nelle g. 20 e g. 33.
9Supplemento gennaio 2019
La composizione del campione in relazione all’anno di installazione e alla corrente Idn, è riportata in g. 10, da cui emerge che la distribuzione degli interruttori differenziali in relazione alla corrente Idn non cambia signi cativamente con l’anno di installazione.
COMPOSIZIONE DEL CAMPIONE - CORRENTE Idn
2,9%500 mA
77,1%30 mA
18,7%300 mA
0,1%100 mA
0,3%10 mA
0,9%1 A
Fig. 9 - Composizione del campione secondo la corrente differenziale nominale di intervento Idn.
COMPOSIZIONE DEL CAMPIONE - CORRENTE Idn E ANNO DI INSTALLAZIONE
69,7%76%
79,7%77%
85%
3,3% 3,9% 1,9% 3,3% 3,1% 2,3% 1,1% 0,8% 0,6% 0,3%
19% 17,6%19,1%
11,6%
24,7%
Ante 1990
Tra il 1990 e il 2000
Tra il 2000 e il 2010
Dopo il 2010
Non noto
30 mA 300 mA 500 mA 1 A
Fig. 10 - Composizione del campione in relazione alla corrente Idn e all’anno di installazione.
10Supplemento gennaio 2019
Corrente nominale InLa tabella C mostra la distribuzione degli interruttori differenziali in base alla loro corrente nominale In, per i diversi valori della corrente differenziale nominale di intervento Idn (esclusi 10 mA e 100 mA).L’ultima riga della tabella indica la distribuzione degli interruttori differenziali in relazione alla sola corrente nominale In. Il campione è costituito per la maggior parte da interruttori differenziali con In = 16 A (34,3%) seguiti da quelli con In = 10 A (23,7%), In = 25 A (13,2%) e In = 32 A (9,7%), tabella C.
4. Modalità di prova
Secondo la norma CEI 64-8, art. 61.3.6: “L’ef cienza della interruzione automatica della alimenta-zione mediante dispositivi di protezione a corrente differenziale deve essere veri cata generando una corrente differenziale di valore non superiore a Idn mediante l’uso di adatte apparecchiature di prova senza misurare il tempo di intervento”.Per effettuare la prova è stata iniettata la corrente Idn (sinusoidale a 50 Hz) e si è registrato l’eventuale intervento dell’interruttore differenziale, insieme al tempo di intervento, ancorché non richiesto dalla norma.Non si è tenuto conto del comportamento dei vari tipi di interruttori differenziali (AC, A, B, F), nei confronti delle correnti verso terra unidirezionali, continue o multifrequenza. Dopotutto, si tratta di un aspetto secondario della sicurezza elettrica, poiché le correnti verso terra non sinusoidali si stabiliscono soltanto se il guasto a terra è a valle di un elemento non lineare e dunque costitui-scono un sottoinsieme delle correnti verso terra. Peraltro, tutti gli interruttori differenziali devono comunque intervenire con la corrente Idn sinusoidale a 50 Hz. La corrente di prova è stata applicata istantaneamente (con la funzione a gradino dello strumento) e non gradualmente (funzione a rampa). Quest’ultima modalità di prova è più severa, ma poco frequente nella realtà (guasto a terra progressivo). 5
5 La veri ca è stata condotta unicamente con l’immissione della corrente di prova a 0° e non anche con la polarità inver-tita a 180°, perché l’eventuale ritardo (10 ms circa) dovuto alla polarizzazione del relè differenziale non era oggetto di indagine.
Idn
In
6 A 10 A 16 A 20 A 25 A 32 A 40 A 50 A 63 A 80 A 100 A 125 A
Tabella C - Distribuzione degli interruttori differenziali di una data corrente Idn in relazione alla corrente nominale In.
11Supplemento gennaio 2019
Solo dopo aver effettuato la prova strumentale, il veri catore azionava il tasto di prova per ac-certarne l’ef cienza.In questo modo, il comportamento dell’interruttore differenziale con la corrente di prova pari a Idn non è stato in uenzato dal precedente intervento dell’interruttore a seguito dell’azionamento del tasto di prova. Difatti, l’azionamento del tasto di prova provoca una corrente differenziale no a 2,5 Idn sicché favorisce l’eventuale scollamento dei contatti del relè differenziale. 6 Al termine delle prove (strumentale e tramite tasto di prova), veniva controllata la corretta richiu-sura meccanica dell’interruttore.In ne, il veri catore riscontrava a vista, in base ai dati di targa degli interruttori, l’eventuale se-lettività (totale, parziale, assente) dell’interruttore provato nei confronti dell’interruttore differenziale a monte. 7
5. Quando un interruttore differenziale è guasto
Se un interruttore differenziale non interviene con la corrente Idn è sicuramente guasto.Potrebbe essere ritenuto “guasto” anche un interruttore differenziale che interviene in un tempo eccessivo, in relazione a quello:a) stabilito dalla norma di prodotto, oppureb) richiesto dalla norma impianti ai ni della protezione delle persone.
Il criterio a) è molto severo, perché i limiti di tempo stabiliti per un interruttore nuovo verrebbero applicati ad un interruttore già in esercizio anche da molti anni. Secondo le norme di prodotto in vigore, un interruttore differenziale (non ritardato) deve rispettare i seguenti tempi di intervento: 8
• corrente verso terra pari a Idn: entro 300 ms; • corrente verso terra pari a 2 Idn: entro 150 ms;• corrente verso terra pari a 5 Idn: entro 40 ms.
L’approccio b) è complesso, perché il giudizio dipende dalla funzione svolta dall’interruttore, come di seguito indicato.
Nei confronti di un contatto indiretto, bisogna distinguere i sistemi TT dai sistemi TN.
6 Il valore effettivo della corrente provocata dall’azionamento del tasto di prova ammessa dalla norma cambia con il valore di Idn dell’interruttore differenziale e con l’edizione della norma di prodotto a cui l’interruttore è conforme.
7 La selettività è totale solo se il differenziale a monte è di tipo S (ritardato) ed ha una Idn tre volte maggiore della Idn del differenziale a valle. La selettività è parziale se il differenziale a monte non è di tipo S, ma ha una Idn maggiore della Idn del differenziale a valle. Negli altri casi, la selettività è assente.
8 Norme CEI EN 61009-1 e CEI EN 61008-1 relative agli interruttori differenziali per impianti domestici e similari, rispet-tivamente con e senza sganciatori di sovracorrente.
12Supplemento gennaio 2019
La norma CEI 64-8 non impone un tempo di intervento per i sistemi TT, poiché i tempi stabiliti dal-le norme relative agli interruttori differenziali soddisfano con ampio margine la curva di sicurezza tensione/tempo, g. 11. 9
In un sistema TN, in caso di un guasto franco a terra, la norma CEI 64-8 richiede l’interruzione dell’alimentazione entro: • 5 s per i circuiti di distribuzione e per i circuiti terminali protetti da dispositivi contro le sovra-
correnti con corrente nominale, o regolata, In > 32 A;• 400 ms per gli altri circuiti terminali (tensione nominale 230/400 V, condizioni ordinarie).In un sistema TN, la corrente di guasto franco a terra supera largamente 5 Idn salvo casi ec-cezionali. Alla corrente 5 Idn corrisponde un tempo di intervento massimo secondo la norma di prodotto di 40 ms, quindi con un ampio margine rispetto ai tempi suindicati. In entrambi i casi (sistemi TT e TN), la situazione più pericolosa si ha ovviamente quando l’inter-ruttore differenziale non interviene, perché il guasto può permanere nel tempo, salvo l’occasionale intervento dei dispositivi di sovracorrente nei sistemi TT, più probabile nei sistemi TN. Inoltre, nel sistema TT tutte le masse collegate allo stesso impianto di terra dell’apparecchio guasto assumono una tensione prossima alla tensione di fase.
9 In g. 11 la curva di sicurezza si riferisce alle tensioni di contatto, mentre le tensioni assunte dalle masse nel sistema TT protetto dal differenziale sono tensioni totali di terra (resistenza di terra per la corrente verso terra), quindi il margine di sicurezza è ancora più ampio, Fondamenti di sicurezza elettrica, Edizioni TNE, g. 6.11.
10000
Curva di sicurezzatensione-tempo
Differenziale(non ritardato)
5000
2000
1000
500
200
100
50
20
10U (V)
t(ms)
2010 50 100 200 500 1000
Fig. 11 - Confronto tra la curva di sicurezza tensione - tempo in condizioni ordinarie e le tensioni totali in un sistema TT protetto con interruttori differenziali.
t(ms)
10000
Curva di sicurezzacorrente-tempo
Caratteristica di interventodi un differenziale Idn = 30 mA
5000
2000
1000
500
200
100
50
20
2 5 10 20 50 100 200 500I
(mA)
Fig. 12 - Confronto tra la curva di sicurezza corrente - tempo e la caratteristica d’intervento di un interrut-tore differenziale Idn = 30 mA.
13Supplemento gennaio 2019
Nei sistemi TN, invece, una tensione in genere di poco superiore alla metà di quella di fase è assunta dalla massa dell’apparecchio guasto; inoltre, solo una parte degli apparecchi assumono una tensione minore o uguale. 10
Nel complesso, un interruttore differenziale difettoso è più pericoloso in un sistema TT che in un sistema TN. Se il differenziale svolge la funzione addizionale di protezione contro i contatti diretti (Idn 30 mA) la caratteristica d’intervento dell’interruttore differenziale va confrontata con la curva di sicurezza corrente-tempo, g. 12. Anche in questo caso, i margini di sicurezza sono ampi: alla corrente di 30 mA corrisponde un tempo di sopportabilità di circa 2 s (invece di 300 ms) e per correnti superiori a 5 Idn = 150 mA sono accettabili tempi intorno a 200 ms (anziché 40 ms). 11
Stante quanto sopra, si può prescindere dal tempo di intervento e ritenere guasto un differenziale soltanto se non interviene con la corrente Idn.
6. Il tasso di guasto
La g. 13 mostra la percentuale di differenziali che intervengono, e di quelli che non intervengono, con una corrente verso terra pari a Idn. Il tasso di guasto (percentuale di differenziali guasti) è del 3,3%. 12
10 Fondamenti di sicurezza elettrica, Edizioni TNE, g. 7.7 e g. 7.8.11 La corrente attraverso il corpo umano dif cilmente supera 230 V/1000 = 230 mA.12 Da non confondere il tasso di guasto, qui inteso come percentuale di oggetti guasti, con il tasso di guasto de nito
ai ni dell’af dabilità (funzione del tempo di esposizione al rischio). Quest’ultimo è il rapporto tra il numero di oggetti che si guastano nell’unità di tempo e il numero di oggetti sopravvissuti (non affetti dal guasto considerato), Fonda-menti di sicurezza elettrica, Edizioni TNE, pag. 42.
TASSO DI GUASTO DEGLI INTERRUTTORI DIFFERENZIALI
96,7%Interviene a Idn
3,3%NON interviene a Idn
Fig. 13 - Interruttori differenziali che intervengono con la corrente Idn.
14Supplemento gennaio 2019
Nella precedente indagine svolta dal Dipartimento di ingegneria elettrica del Politecnico di Torino (Polito) nel 1990-1992, il tasso di guasto (ambienti non residenziali) era del 7,6%. 13
I due dati non sono però direttamente confrontabili, per i motivi di seguito illustrati. Nel campione Polito i differenziali all’aperto erano circa il 13,5% (TNE 11/93, tab. 2.C), mentre nel campione ELLISSE i differenziali all’aperto sono soltanto il 3%, g. 6. E il tasso di guasto cambia dagli uni agli altri. Il confronto va quindi fatto con il tasso di guasto dei differenziali al chiuso della ricerca Polito, pari al 7%, TNE 11/93, g. 7. 14
Inoltre, nella ricerca Polito i differenziali erano sottoposti a quattro prove con la corrente Idn ed a una prova con la corrente 5 Idn. 15
Era ritenuto difettoso un interruttore differenziale che non apriva in una delle cinque prove, oppure che apriva in un tempo superiore a quello previsto dalla norma di prodotto. 16
I differenziali che non intervenivano alla prima prova a Idn erano il 77% del totale degli interruttori difettosi, TNE 11/93, tab. 12.A. 17
Il tasso di guasto della ricerca Polito da confrontare con il tasso di guasto della ricerca ELLISSE è dunque 0,77 x 7% = 5,4%.
La ricerca Polito si riferiva, in ne, a differenziali installati prima del 1991, TNE 11/93, g. 5, mentre nella ricerca ELLISSE soltanto il 5,8% dei differenziali sono installati prima del 1990, g. 8.
La g. 14 mostra il tasso di guasto secondo la ricerca ELLISSE in relazione all’anno di installa-zione dei differenziali.
La g. 15 mette a confronto il tasso di guasto, in relazione all’anno di installazione, nella ricerca ELLISSE con quello della ricerca Polito (Appendice, g. 15) moltiplicato per 0,77 per renderlo confrontabile con i risultati della ricerca ELLISSE.
13 La ricerca Polito fu coordinata da G. Cantarella, V. Carrescia, R. Tommasini e fu possibile grazie alla collaborazione degli ispettori di 25 ASL e dell’ISPESL, TNE 11/93.
14 La diversità del campione trova una sua giusti cazione. I tecnici ASL/ISPESL potevano accedere liberamente in tutti i luoghi di lavoro, mentre i tecnici ELLISSE hanno accesso solo nei luoghi dove il datore di lavoro richiede le veri che di cui al DPR 462/01.
Le gure di TNE 11/93 citate nel testo sono riportate nell’appendice in fondo a questo fascicolo, con il numero originale della gura.
15 Uno degli scopi della ricerca Polito era lo studio del fenomeno di incollamento dei contatti del relè differenziale, attraverso la misura della corrente minima di intervento e del tempo di intervento relativo a più prove successive.
16 I tempi di intervento prescritti dalle norme negli anni ‘90 erano diversi dagli attuali:
17 Gli altri interruttori erano difettosi per il tempo di intervento superiore a quello previsto dalle norme di prodotto:il 3% degli interruttori difettosi con la corrente Idn e il 9,9% degli interruttori difettosi con la corrente 5 Idn, TNE 11/93, tab. 12.A.
Idn 2 Idn 5 Idn
30 mA 0,5 s 0,2 s 0,04 s
> 30 mA 2 s 0,2 s 0,04 s
15Supplemento gennaio 2019
Nel seguito si è cercato di stabilire eventuali in uenze sul tasso di guasto degli interruttori diffe-renziali in relazione alle seguenti variabili: • azionamento periodico del tasto di prova;• presenza degli sganciatori di sovracorrente; • numero di poli dell’interruttore differenziale; • corrente nominale dell’interruttore differenziale In;• corrente differenziale nominale di intervento Idn;• attività lavorativa dove l’interruttore differenziale è installato;• presenza di atmosfera salina/corrosiva;• presenza di polveri;• grado di protezione IP del quadro in presenza di polveri;• presenza contemporanea di atmosfera salina/corrosiva e di polveri; • ubicazione dell’interruttore differenziale al chiuso o all’aperto;• condizioni ambientali migliori e peggiori.
< 1976 1981-1985 1986-19911976-1980 Data di installazione
Tassodi guasto
11,2% 11,5%
7,9%
6,3%
3,6%~ 3,3%
Ricerca Polito
Ricerca ELLISSE
Fig. 15 - Tasso di guasto in relazione alla data di installazione degli interruttori differenziali secondo la ricerca Polito e la ricerca ELLISSE.
6,3%
3,7% 3,2%2,0%
Ante ‘90 1990-2000 2000-2010 Dopo 2010
TASSO DI GUASTO - ANNO DI INSTALLAZIONE
Fig. 14 - Andamento del tasso di guasto in relazione all’anno di installazione degli interruttori differenziali.
16Supplemento gennaio 2019
TASSO DI GUASTO - AZIONAMENTO DEL TASTO DI PROVA OGNI SEI MESI
3,84%
2,05%
Tasto di provaazionato ogni 6 mesi
Tasto di provaNON azionato ogni 6 mesi
Fig. 16 - Influenza sul tasso di guasto dell’azionamento del tasto di prova ogni sei mesi.
3,82%3,27%
CON sganciatoridi sovracorrente
TASSO DI GUASTO - SGANCIATORI DI SOVRACORRENTE
SENZA sganciatoridi sovracorrente (differenziali puri)
Fig. 17 - Influenza sul tasto di guasto della presenza degli sganciatori di sovracorrente.
Azionamento periodico del tasto di provaIl tasso di guasto degli interruttori differenziali che non vengono provati ogni sei mesi è circa il doppio degli interruttori differenziali che sono provati ogni sei mesi, g. 16. Ciò perché aumenta la probabilità che si incollino i contatti del relè differenziale, inoltre non vengono sostituiti gli interruttori che si sono rivelati difettosi a seguito dell’azionamento del tasto di prova.
Presenza degli sganciatori di sovracorrenteNon risulta una differenza signi cativa tra il tasso di guasto degli interruttori differenziali con e senza sganciatori di sovracorrente, g. 17.
Numero di poli dell’interruttore Gli interruttori differenziali tripolari/quadripolari hanno un tasso di guasto (4,1%) maggiore di quello degli interruttori bipolari (2,7%), g. 18.
17Supplemento gennaio 2019
Corrente nominale In L’andamento del tasso di guasto con la corrente nominale In dell’interruttore differenziale è grosso modo crescente, g. 19.L’aumento del tasso di guasto con il numero di poli dell’interruttore differenziale e con la sua corrente nominale è verosimilmente dovuto ai motivi indicati a pag. 27.
Corrente differenziale nominale di intervento Idn
Il tasso di guasto aumenta con la corrente differenziale nominale di intervento Idn, g. 20.
TASSO DI GUASTO - NUMERO DI POLI
4,1%
2,7%
BipolariTripolario quadripolari
TASSO DI GUASTO - CORRENTE In
2,3%
6 A
2,7%
10 A
2,4%
16 A
5,1%
20 A
3,8%
25 A
3,9%
50 A
4,5%
32 A
4,6%
40 A
4,6%
63 A
6,5%
80 A
5,4%
100 A
6,2%
125 A
Fig. 18 - Influenza sul tasso di guasto del numero di poli dell’interruttore differenziale.
Fig. 19 - Influenza sul tasso di guasto della corrente nominale dell’interruttore differenziale.
18Supplemento gennaio 2019
Le correnti In e Idn non sono completamente indipendenti, perché spesso con la corrente In au-menta anche la corrente Idn. Ciò può spiegare il motivo per cui il tasso di guasto ha un andamento analogo all’aumentare di In e Idn.
Attività lavorativa dove l’interruttore differenziale è installatoIl tasso di guasto dei differenziali varia con l’attività lavorativa svolta nel luogo di installazione.In particolare, il tasso di guasto è maggiore nei cantieri, campeggi e luoghi similari (6,5%) e negli ambienti agricoli (6,6%), g. 21.Anche se il numero di differenziali provati in tali luoghi, g. 5, è ridotto e dunque il dato è poco attendibile, verosimilmente l’aumento del tasso di guasto in questi luoghi è causato dalle peggiori condizioni ambientali e dal ridotto numero di azionamenti del tasto di prova ogni sei mesi.
3,0%
5,8%
4,2%
6,6%
30 mA 300 mA 500 mA 1 A
TASSO DI GUASTO - CORRENTE Idn
Fig. 20 - Andamento del tasso di guasto con la corrente differenziale nominale di intervento Idn.
2,5% 2,6%3,5%
5,6%
TASSO DI GUASTO - TIPO DI ATTIVITÀ LAVORATIVA
6,5% 6,6%
Localemedico
Terziario(alberghi,
uffici, artigiani)
Ambienteindustriale
Ambientiagricoli
AltroCantiere,campeggio,
porto, darsena
Fig. 21 - Influenza sul tasso di guasto del tipo di attività lavorativa dove l’interruttore è installato.
19Supplemento gennaio 2019
Presenza di atmosfera salina/corrosivaIl tasso di guasto raddoppia in presenza di atmosfera salina/corrosiva, g. 22.
Presenza di polveriIl tasso di guasto passa da 2,8% in assenza di polveri a 5,6% in presenza di polveri, g. 23.
Presenza contemporanea di polveri e di atmosfera salina/corrosivaSe nell’ambiente, sono presenti la polvere e l’atmosfera salina/corrosiva, la situazione peggiora ulteriormente: il tasso di guasto passa dal 5,6% al 9,6%, g. 24. L’in uenza dell’atmosfera salina/corrosiva e delle polveri sul tasso di guasto trova conferma, fatte le debite proporzioni, sulla ricerca Polito, TNE 11/93, gg. 10 - 11.
Grado di protezione IP del quadro in presenza di polveriIn presenza di polveri, se il grado di protezione IP del quadro dove sono installati gli interruttori
3%
6,3%
Presenza diatmosfera salina/corrosiva
TASSO DI GUASTO - ATMOSFERA SALINA/CORROSIVA
Assenza di atmosfera salina/corrosiva
2,8%
5,6%
TASSO DI GUASTO - POLVERI
Assenza di polveri Presenza di polveri
Fig. 22 - Influenza sul tasso di guasto dell’esposizione all’atmosfera salina/corrosiva.
Fig. 23 - Influenza sul tasso di guasto della presenza di polveri.
20Supplemento gennaio 2019
differenziali non è adeguato, il tasso di guasto balza a 14,5% (se il grado di protezione IP è adeguato, il tasso di guasto vale 4,2%), g. 25.
Ubicazione dell’interruttore al chiuso o all’apertoGli interruttori differenziali installati (in quadri) all’aperto presentano un tasso di guasto più che doppio (7,5%) rispetto agli interruttori installati al chiuso (3,2%), g. 26. 18
Per i quadri al chiuso la presenza di proiezioni d’acqua peggiora la situazione: in modo contenuto (6,8%), se il grado di protezione IP del quadro è adeguato; in modo più marcato (18,5%) se il grado di protezione è inadeguato, g. 27. 19
4,2%
14,5%
TASSO DI GUASTO - POLVERI E GRADO IP
Grado IP adeguato Grado IP non adeguato
Fig. 25 - Influenza sul tasso di guasto del grado di protezione IP del quadro in presenza di polveri.
5,6%
Presenza di polveri
6,3%
Presenza atmosferasalina/corrosiva
9,6%
Presenza atmosferasalina/corrosiva e polveri
TASSO DI GUASTO - ATMOSFERA SALINA/CORROSIVA + POLVERI
Fig. 24 - Influenza sul tasso di guasto della presenza simultanea di polveri e di atmosfera salina/corrosiva.
18 Per installazione al chiuso si intende un ambiente protetto dal tetto e dalle pareti sui quattro lati.19 La banca dati non consente di effettuare un analogo confronto statisticamente signi cativo per i quadri installati all’aperto.
21Supplemento gennaio 2019
Condizioni ambientali migliori e peggioriPer rendere ancora più evidente l’in uenza delle condizioni ambientali sul tasso di guasto, sono stati considerati gli interruttori differenziali installati in un quadro al chiuso nelle: • condizioni ambientali migliori: assenza di atmosfera salina/corrosiva, polveri e proiezioni d’acqua,
grado di protezione IP adeguato;• condizioni ambientali peggiori: presenza di atmosfera salina/corrosiva, polveri e proiezioni d’acqua,
grado di protezione IP inadeguato.
La g. 28 mostra il confronto tra i tassi di guasto nelle condizioni ambientali migliori (1,9%) e peggiori (38,9%). 20
TASSO DI GUASTO - UBICAZIONE
3,2%
7,5%
Differenziali al chiuso Differenziali all’aperto
2,5%
6,8%
18,5%
6,4%
TASSO DI GUASTO - PROIEZIONI D’ACQUA
Grado IP adeguato Grado IP non adeguato
Proiezionid’acqua SI
Proiezionid’acqua NO
Proiezionid’acqua NO
Proiezionid’acqua SI
Fig. 26 - Influenza sul tasso di guasto della ubicazione degli interruttori al chiuso o all’aperto.
Fig. 27 - Influenza sul tasso di guasto delle proiezioni d’acqua (interruttori al chiuso).
20 Il risultato è poco attendibile per via del ridotto numero di interruttori provati nelle condizioni peggiori in confronto a quelli nelle condizioni migliori.
22Supplemento gennaio 2019
7. Il tempo di intervento
Il tempo di intervento (con la corrente di prova pari a Idn) è di seguito analizzato per due sottoinsiemi di interruttori differenziali, in relazione al valore della corrente differenziale nominale di intervento: • Idn 30 mA, • Idn > 30 mA, anche se i limiti normativi del tempo di intervento non cambiano con la corrente Idn, pag. 11.
Il tempo medio di intervento degli interruttori differenziali provati è di 38,9 ms per gli interruttori con Idn 30 mA e di 65,4 ms per gli interruttori con Idn > 30 mA, g. 29. 21
Solo una minima parte di interruttori differenziali interviene, con la corrente di prova pari a Idn, in un tempo superiore a 300 ms, tabella D.La g. 30 mostra la distribuzione del tempo medio di intervento (con la corrente di prova pari a Idn) degli interruttori differenziali. I differenziali che intervengono (con la corrente di prova pari a Idn) in un tempo maggiore di 300 ms (limite stabilito dalle norme di prodotto) sono soltanto lo 0,6%, g. 30. Questo risultato, unito all’ampio margine di sicurezza rispetto al tempo utile per rispettare i tempi massimi stabiliti dalle norme di prodotto e per soddisfare la norma CEI 64-8, par. 5, fa sì che il tempo di intervento non sia un parametro di cui preoccuparsi e giusti ca la de nizione di interruttore differenziale guasto unicamente in base al mancato intervento alla corrente di prova pari a Idn, par. 5. Quanto suindicato spiega anche la scelta dell’attuale edizione della norma CEI 64-8 di non tenere conto del tempo di intervento nelle veri che degli interruttori differenziali. In sede internazionale, la tendenza è invece quella di misurare anche i tempi di intervento e con-frontarli con quelli della norma di prodotto. Come a volte accade, le regole impiantistiche sono basate su argomentazioni teoriche, a tavolino, senza una base sperimentale come quella che emerge dall’insieme delle ricerche sul campo, g. 31.
1,9%
38,9%TASSO DI GUASTO - CONDIZIONI AMBIENTALI
Condizioniambientali migliori
Condizioniambientali peggiori
Fig. 28 - Tasso di guasto nelle condizioni ambientali migliori e peggiori.
21 Gli interruttori differenziali con Idn > 30 mA possono essere di tipo S (ritardato) e dunque avere tempi di intervento maggiori di 300 ms.
23Supplemento gennaio 2019
38,9 ms
65,4 ms
TEMPO MEDIO DI INTERVENTO A Idn
Interruttori con Idn ≤ 30 mA Interruttori con Idn > 30 mA
Fig. 29 - Tempo medio di intervento degli interruttori differenziali con la corrente di prova pari a Idn.
Interruttori differenziali Tempo di intervento %
Idn 30 mAt 300 ms 99,7%
t > 300 ms 0,3%
Idn > 30 mAt 300 ms 98,2%
t > 300 ms 1,8%
Tabella D - Percentuale di interruttori differenziali provati con la corrente Idn che superano (o non superano) il tempo limite di 300 ms.
79,4%
10,3% 8,0%1,7% 0,6%
DISTRIBUZIONE DEL TEMPO MEDIO DI INTERVENTO A Idn
t ≤ 50 ms
50 ms < t ≤ 100 ms
100 ms < t ≤ 200 ms
200 ms < t ≤ 300 ms
t > 300 ms
Fig. 30 - Distribuzione del tempo medio di intervento degli interruttori differenziali (con la corrente di prova pari a Idn).
24Supplemento gennaio 2019
Fig. 31 - Una prova vale 10 000 opinioni.
32,1 ms
58,7 ms70,2 ms
49,5 ms
TEMPO MEDIO DI INTERVENTO - NUMERO DI POLI
Idn ≤ 30 mA Idn > 30 mA
3P/4P2P 2P 3P/4P
Fig. 32 - Influenza sul tempo d’intervento del numero di poli dell’interruttore.
39,1 ms56,9 ms 68,1 ms
204,2 ms
30 mA 300 mA 500 mA 1 A
TEMPO MEDIO DI INTERVENTO - CORRENTE Idn
Fig. 33 - Influenza sul tempo d’intervento della corrente Idn.
25Supplemento gennaio 2019
I differenziali tripolari/quadripolari provati con la corrente Idn hanno mediamente un tempo di in-tervento maggiore dei differenziali bipolari, g. 32. Il tempo di intervento aumenta anche con la corrente Idn, g. 33 e con la corrente nominale In, g. 34.Come già detto il numero di poli e le correnti In e Idn, non sono indipendenti perché, in genere, crescono insieme. Non sono state trovate altre variabili che in uiscono in modo signi cativo sul tempo di intervento.
8. Il tasto di prova
Il tasto di prova di cui è dotato ogni differenziale serve per accertare se il relè differenziale e il meccanismo di sgancio sono funzionanti; inoltre, se azionato periodicamente, riduce la probabilità che i contatti del relè differenziale si incollino. 22
Dalla ricerca è risultato che il 97,4% degli interruttori differenziali funzionano azionando il tasto di prova, g. 35.Tuttavia, azionando il tasto di prova si individua soltanto il 41,4% degli interruttori differenziali difettosi; ovvero, con il tasto di prova funzionano anche molti interruttori che non intervengono con la corrente di prova Idn, g. 36.Il che non deve sorprendere; infatti con il tasto di prova si sollecita l’interruttore con una corrente superiore a Idn ( no a 2,5 Idn). 23
22 Anche se l’interruttore differenziale viene aperto manualmente, i contatti del relè differenziale rimangono chiusi. Per provocare la loro apertura bisogna determinare una corrente differenziale chiudendo il tasto di prova, in modo che una corrente uisca tra un polo in uscita e un polo in ingresso dell’interruttore, per il tramite di una resistenza.
23 Nella ricerca Polito la percentuale era del 24%, TNE 11/93, pag. 11. Per un confronto con la ricerca ELLISSE, bisogna tenere conto che il tasso di guasto Polito va moltiplicato per 0,77, quindi la percentuale del 24% diventa 24/0,77 = 31%.
40,1 ms
6 A
32,8 ms
10 A
36,2 ms
16 A
43,7 ms
20 A
44,1 ms
25 A
58,4 ms
32 A
58,5 ms
50 A
57,3 ms
40 A
79,2 ms
63 A
109,0 ms
80 A
94,6 ms
100 A 125 A
156,1 msTEMPO MEDIO DI INTERVENTO - CORRENTE In
Fig. 34 - Influenza sul tempo d’intervento della corrente In.
26Supplemento gennaio 2019
FUNZIONAMENTO CON IL TASTO DI PROVA DEI DIFFERENZIALI
97,4%Intervengonocon il tasto di prova
2,6%NON intervengonocon il tasto di prova
Fig. 35 - Funzionamento dei differenziali azionando il tasto di prova.
FUNZIONAMENTO CON IL TASTO DI PROVA DEI DIFFERENZIALI CHE NON INTERVENGONO A Idn
41,4%Non funzionanocon il tasto di prova
58,6%Funzionanocon il tasto di prova
Fig. 36 - La maggior parte degli interruttori differenziali che non intervengono a Idn funzionano invece azio-nando il tasto di prova.
Per contro lo 0,7% degli interruttori che intervengono con la corrente di prova pari a Idn non in-terviene azionando il tasto di prova; evidentemente perché il circuito di prova è guasto (ad es. è bruciata la resistenza), g. 37.Secondo la guida CEI 23-98, All. D, il tasto di prova dovrebbe essere azionato ogni sei mesi, salvo diversa indicazione del costruttore. Ciò evita lunghi periodi di inattività del relè differenziale e contribuisce a ridurre la probabilità di incollamento dei suoi contatti.Ciò nonostante, solo per il 30,6% dei differenziali, il tasto di prova viene azionato ogni sei mesi, g. 38. La percentuale di differenziali il cui tasto di prova non viene azionato ogni sei mesi aumenta con il numero di poli dell’interruttore, g. 39.
27Supplemento gennaio 2019
Gli interruttori tripolari/quadripolari proteggono spesso una parte dell’impianto più ampia degli interruttori bipolari, sicché l’utente è più restio nell’azionare il tasto di prova per non mettere fuori tensione tale parte di impianto.Ciò spiega, almeno in parte, il maggior tasso di guasto degli interruttori tripolari/quadripolari rispetto ai bipolari, g. 18.La frequenza di azionamento del tasto di prova ogni sei mesi varia anche con la corrente nomi-nale In dell’interruttore differenziale, g. 40. La corrente nominale In e il numero di poli crescono di pari passo, sicché le motivazioni su mancato azionamento del tasto di prova sono analoghe. La percentuale di interruttori differenziali provati ogni sei mesi con il tasto di prova varia con il tipo di attività svolta nel luogo di lavoro, g. 41. È minima negli ambienti industriali e agricoli (20%) e “massima” negli ambienti ad uso medico (57,9%).
FUNZIONAMENTO CON IL TASTO DI PROVA DEI DIFFERENZIALI CHE INTERVENGONO A Idn
99,3%Funzionanocon il tasto di prova
0,7%Non funzionanocon il tasto di prova
Fig. 37 - Solo una minima parte dei differenziali che intervengono a Idn non funziona azionando il tasto di prova.
AZIONAMENTO DEL TASTO DI PROVA OGNI SEI MESI
69,4%Tasto di provaNON azionato ogni 6 mesi
30,6%Tasto di provaazionato ogni 6 mesi
Fig. 38 - Il tasto di prova della maggioranza dei differenziali non viene azionato ogni sei mesi.
28Supplemento gennaio 2019
35,62%
6 A
31,36%
10 A
34,55%
16 A
32,95%
20 A
26,95%
25 A
20,41%
32 A
26,76%
40 A 50 A
23,44%
63 A
18,75%
80 A
17,20%16,9%
100 A
19,46%
125 A
AZIONAMENTO DEL TASTO DI PROVA OGNI SEI MESI - CORRENTE In
Fig. 40 - Percentuale di interruttori differenziali provati ogni sei mesi con il tasto di prova al variare della cor-rente nominale In dell’interruttore.
AZIONAMENTO DEL TASTO DI PROVA OGNI SEI MESI - NUMERO DI POLI
26,4%3P/4P
33,8%2P
Fig. 39 - Percentuale di interruttori differenziali provati ogni sei mesi con il tasto di prova al variare del numero di poli dell’interruttore.
9. La selettività
Un impianto con un sistema di protezione non selettivo non si può considerare a regola d’arte.Se la corrente Idn del differenziale a monte (non ritardato) supera la corrente del differenziale a valle, la selettività è parziale, perché per correnti verso terra superiori alla corrente Idn del diffe-renziale a monte intervengono entrambi gli interruttori. 24
24 Il differenziale a monte potrebbe anche intervenire per correnti verso terra superiori a metà della propria Idn.
29Supplemento gennaio 2019
SELETTIVITÀ TRA INTERRUTTORI DIFFERENZIALI
66,7%Selettività totale
9,5%Selettività assente
23,8%Selettività parziale
Fig. 42 - Selettività tra interruttori differenziali.
20,0%
57,9%
34,9%28,7%
AZIONAMENTO DEL TASTO DI PROVA OGNI SEI MESI - TIPO DI ATTIVITÀ LAVORATIVA
20,0%
34,9%
Ambienteindustriale
Localemedico
Cantiere,campeggio,
porto, darsena
Terziario(alberghi,
uffici, artigiani)
AltroAmbientiagricoli
Fig. 41 - Percentuale di interruttori differenziali provati ogni sei mesi con il tasto di prova al variare del tipo di attività svolta nel luogo di lavoro.
Per conseguire la selettività totale occorre che il differenziale a monte sia ritardato e abbia una Idn almeno pari a tre volte quella del differenziale a valle. La ricerca ha evidenziato come la selettività totale sia assicurata in due casi su tre. È invece parziale nel 23,8% dei casi e completamente assente nel 9,5% dei casi, g. 42. 25
25 Nella ricerca Polito non fu presa in considerazione la selettività.
30Supplemento gennaio 2019
10. Richiusura dopo la prova
Al termine della prova, talvolta gli interruttori differenziali presentano problemi di tipo meccanico alla loro richiusura (0,4%), g. 43. Il fenomeno non è dunque frequente; tuttavia, ad evitare problemi nel lungo periodo è opportuno in questi casi sostituire l’interruttore.
11. Conclusioni
Prima di sintetizzare i risultati della ricerca è opportuno ricordare che il campione sottoposto a indagine è relativo ai luoghi di lavoro per i quali è stata richiesta ad ELLISSE la veri ca periodica degli impianti di cui al DPR 462/01. Se si tenesse conto anche di tutti gli altri luoghi di lavoro, cioè di quelli dove la veri ca degli impianti ai sensi del DPR 462/01 non viene effettuata, i risultati potrebbero ragionevolmente peggiorare.
Tasso di guastoLa percentuale di interruttori differenziali che non intervengono con corrente verso terra pari a Idn è mediamente pari al 3,3% (tasso di guasto). Il tasso di guasto sale al 6,3% per gli interruttori differenziali installati prima del 1990.Gli interruttori differenziali il cui tasto di prova non viene azionato ogni sei mesi hanno un tasso di guasto doppio degli interruttori differenziali che sono provati ogni sei mesi. Il tasso di guasto è maggiore nei campeggi, cantieri, darsene, e similari (6,5%) e negli ambienti agricoli (6,6%). Il tasso di guasto aumenta con il numero di poli, con la corrente nominale In e con la corrente differenziale nominale di intervento Idn (le tre variabili non sono tra loro indipendenti).
RICHIUSURA DOPO LA PROVA
99,6%Si richiudonodopo la prova
0,4%Non si richiudonodopo la prova
Fig. 43 - Richiusura degli interruttori differenziali dopo la prova.
31Supplemento gennaio 2019
La presenza di atmosfera salina/corrosiva e di polveri provocano un aumento del tasso di guasto: • atmosfera salina/corrosiva: dal 3% al 6,3%;• polveri: dal 2,8% al 5,6%.
Se, in presenza delle polveri, il grado di protezione IP del quadro in cui gli interruttori differenziali sono installati non è adeguato, il tasso di guasto arriva al 14,5%.Gli interruttori differenziali installati all’aperto sono penalizzati rispetto agli interruttori differenziali installati al chiuso: tasso di guasto 7,5% rispetto a 3,2%. Ma se in un ambiente chiuso ci sono proiezioni d’acqua e il grado di protezione IP del quadro è inadeguato il tasso di guasto sale al 18,5%.
Tempo di interventoIl tempo di intervento degli interruttori differenziali provati con la corrente Idn è largamente inferiore a quello richiesto dalle norme di prodotto e dalle norme impianti ai ni della sicurezza. Per questo motivo, l’attuale norma CEI 64-8, giustamente, non richiede di misurare il tempo di intervento nelle veri che periodiche degli interruttori differenziali.
Tasto di provaL’azionamento del tasto di prova è importante per veri care l’ef cienza dell’interruttore differenziale e ridurre inoltre la probabilità che i contatti del relè differenziale si incollino.Ciò nonostante, circa il 70% dei differenziali non sono provati con il tasto di prova ogni sei mesi, verosimilmente per via degli inconvenienti dovuti all’interruzione dell’alimentazione elettrica in molte realtà lavorative. È appena il caso di ricordare che se il tasto di prova non viene azionato ogni sei mesi, il costruttore del differenziale potrebbe addossare la responsabilità di un eventuale infortunio al datore di lavoro.
SelettivitàPiù interruttori differenziali in serie devono essere selettivi ad evitare pesanti disservizi in caso di guasto a terra. La selettività sussiste per tutti i possibili valori della corrente verso terra (selettività totale) nel 66,7% dei casi; è parziale nel 23,8% dei casi, mentre nel 9,5% non c’è alcuna selettività.
La ricerca condotta da ELLISSE ha fotografato un quadro aggiornato sulla qualità degli interruttori differenziali installati nei luoghi di lavoro in Italia. Un’indagine unica nel suo genere, i cui risultati confermano la necessità di:• proseguire nell’opera di costante miglioramento dei prodotti immessi sul mercato (il tasso di
guasto degli interruttori differenziali rimane di gran lunga maggiore di quello degli altri dispositivi di protezione);
• seguire le regole di corretta installazione, soprattutto in presenza di sollecitazioni ambientali signi cative;
• effettuare costanti controlli periodici e veri che sugli impianti.
C’è da augurarsi che la diffusione dei risultati di questa ricerca tra gli operatori del settore elettrico possa costituire uno stimolo per migliorare l’installazione e il corretto mantenimento in esercizio degli interruttori differenziali negli impianti elettrici e dunque, in ultima analisi, la sicurezza delle persone.
32Supplemento gennaio 2019
All’aperto 2848
Al chiuso 18208
TOTALE 21147
Tabella 2.C - Composizione del campione di interruttori differenziali installati all’aperto e al chiuso. Percentuale di interruttori
che non intervengonoPercentuale di interruttori che
intervengono in un tempo eccessivo
1ª prova a Idn 77,7% 2,994%
2ª prova a Idn 3,1% 0,002%
3ª prova a Idn 2,2% 0,002%
4ª prova a Idn 3,4% 0,002%
5ª prova a 5 Idn 1,3% 9,9%
Tabella 12.A
COMPOSIZIONE DELL’INSIEME(corrente differenziale nominale di intervento)
Altasensibilità
Bassasensibilità
74,7%
25,3%
COMPOSIZIONE DELL’INSIEME(anno di installazione)
43,9%
1981-1986
1987-1991
1976-198013%
37,3%
2,6% non specificato
3,2% prima del 1976
Fig. 2 - Sono stati provati interruttori differenziali ad alta e bassa sensibilità.
Fig. 5 - La maggior parte degli interruttori differenziali provati sono stati installati dopo il 1981
APPENDICENella presente appendice è riportato un estratto dei risultati della ricerca del Politecnico di Torino (1993) utile per il confronto con i risultati della ricerca ELLISSE (2017).I risultati completi della ricerca possono essere consultati sul numero di TuttoNormel di novembre 1993.
33Supplemento gennaio 2019
6%7%
condizioni normali al chiuso all’aperto
Tipo di installazioneTasso di guasto
7,6%11%
Fig. 7 - Tasso di guasto di interruttori differenziali installati all’aperto e al chiuso, in confronto con il tasso di guasto medio negli edifici non residenziali (7,6%).
assentepresente
assentepresente
Atmosfera salinaTasso di guasto
6,1% 6,4%
7,1% 7,6%9,8%10,4%
umiditàpioggia
spruzziumidità
pioggiaspruzzi
IP adeguato
Esposizione ai liquidiTasso di guasto IP non adeguato
8,7% 9,4%
7,6%
25,5% 25,1%30,2%
33,3%
Fig. 10 - Tasso di guasto di interruttori differenziali esposti ad atmosfera salina, in confronto con il tasso di guasto medio negli edifici residenziali (7,1%) e negli edifici non residenziali (7,6%).
Fig. 8 - Tasso di guasto di interruttori differenziali esposti alla proiezione di liquidi, in relazione al grado di protezione, in confronto con il tasso di guasto medio negli edifici non residenziali (7,6%).
34Supplemento gennaio 2019
alta sensibilità bassa sensibilità
Corrente differenziale nominale di intervento IdnTasso di guasto
7,7% 7,6%
7,6%
Fig. 13 - Tasso di guasto degli interruttori differenziali ad alta e a bassa sensibilità, in confronto con il tasso di guasto medio negli edifici non residenziali (7,6%).
stab. indust.
cantieri ediliporti
camping
amb. agricoli
Destinazione dell’impiantoTasso di guasto
5,3%
8,3% 8,6%
11,1%
13,8%
7,6%
Fig. 12 - Tasso di guasto di interruttori differenziali installati in diversi tipi di luoghi, in confronto con il tasso di guasto medio negli edifici non residenziali (7,6%).
assentipresenti
assentipresenti
PolveriTasso di guasto
6,8% 7,6%
7,6%
IP adeguato
IP non adeguato
21,9% 21,4%
Fig. 11 - Tasso di guasto di interruttori differenziali esposti alle polveri, in confronto con il tasso di guasto medio negli edifici non residenziali (7,6%).
35Supplemento gennaio 2019
una volta al mese una volta all’anno o mai
Azionamento del tasto di provaTasso di guasto
2,8%
8,9%
7,6%
20%
15%
10%
5%
0%
14,6%
15%
10,3%
4,7%
edificinon residenziali
edificiresidenziali
< 1976 76-8081-85
86-91
Anno di installazioneTasso di guasto
Fig. 28 - Azionando il tasto di prova una volta al mese il tasso di guasto si riduce a 2,8%.
Corrente nominale InTasso di guasto
6,4% 6,9% 7,4%
8,2%
7,6%
< 11 A11-16 A
17-32 A33-63 A
64-100 A> 100 A
18,4%17%
Fig. 14 - Tasso di guasto in relazione alla corrente nominale dell’interruttore differenziale, in confronto con il tasso di guasto medio negli edifici non residenziali (7,6%).
Fig. 15 - Tasso di guasto in relazione all’anno d’installazione, negli edifici residenziali e non residenziali (7,6%).
36Supplemento gennaio 2019
1. Rinaldini Gabriele 35. Varotto Denis
2. Bertelli Francesco 36. Bellissimo Francesco
3. Venturini Diego 37. Danova Marco
4. Floris Domenico 38. Tasini Vittorio
5. Dalle Molle Stefano 39. Viselli Maurizio
6. Bazzo Antonio 40. Chiapparini Sara Giulia
7. Deppieri Matteo 41. Brogi Massimiliano
8. Cumis Roberto 42. Stronati Francesco
9. Campagnolo Roberto 43. Caramazza Gianpietro
10. Guglielmi Orlando 44. Rum Stefano
11. Dalrì Ezio 45. Belmonti Francesco
12. Pizzi Andrea 46. Porretto Giancarlo
13. Simonini Tiziano 47. Bedin Claudio
14. Costantini Giulio 48. Pigozzo Gianfranco
15. Sabaudo Piero 49. Barbieri Denis
16. Gianelli Rodolfo 50. Ciampaglia Luciano
17. Meseris Claudio 51. Fichera Aurelio
18. Torgano Giorgio 52. Pomettini Michele
19. Sacchetti Claudio 53. Cingolani Giorgio
20. Dalcomune Angelo 54. Valfrè Paolo
21. Malino Luigino 55. Crocetti Denis
22. Carcione Fausto 56. Pacelli Oreste
23. Renella Giuseppe 57. Vicenzetti Pietro
24. Longari Luigi 58. Vancini Luca
25. Romano Mario 59. Viti Leonardo
26. Ferraretto Germano 60. Veroni Davide
27. Bonan Giuseppe 61. Patitucci Alessandro
28. Nicardi Lorenzo 62. Posenato Giorgio
29. Renzini Renzo 63. Sacchitelli Francesco
30. Nicardi Luciano 64. Grilli Carlo
31. D’Argenzio Felice 65. Fabbri Giovanni
32. Miceli Emanuele 66. Bolognini Stefano
33. Pastorino Giuseppe 67. Desandrè Donato
34. Miceli Mario
Verificatori ELLISSE che hanno partecipato alla ricerca
sugli interruttori differenziali (*)
ALLEGATO 1
(*) I nominativi sono riportati in ordine decrescente del numero di differenziali provati.
ALCUNI DEI PRINCIPALI CLIENTI ELLISSE
ABB - Acerbi - Agnesi - AGV Company - AIA Agricola Italiana Alimentare - Air Bp - AlcatelItalia - Alenia Spazio - Alessi - Alitalia - Alleanza Toro - Angelini farmaceutici - ANSA -API Anonima Petroli Italiana - Aprilia - Arkema - Armando Testa - Arnoldo Mondadori Editore - Artemide - Artoni trasporti - Auchan - Autogrill - AVIO - Banca d’Italia - Banca Monte dei Paschi di Siena - Banca Popolare Commercio e Industria - Banco di Desio e della Brianza - Banco Popolare - Bartolini - BASF Italia - Bauli - Bayer - Bistefani - Boehringer Ingelheim - Bollati Boringhieri Editore - Bon glioli Riduttori - Breda Menarini bus -Bristol Myers Squibb - British American Tobacco Italia - British GAS - Cairo Comunication -Candy Elettrodomestici - Carpigiani Group - CAT caterpillar - Centro Ricerche FCA - Chateaux D’Ax - Cimbali - CIR Food - Cirio del Monte Italia Coccinelle - Cofely Italia -Colacem - Colussi - Comau - Compass - Conad - Conforti - CONI Comitato Olimpico Nazionale Italiano - Coop Adriatica - CREDEM Credito Emiliano - Cremonini - Diadora Invicta - DIESEL Italia - Ducati - Electrolux - ERG - Ermenegildo Zegna - Esprinet - Esso -ExxonMobil - F.lli Gancia & C. - FASSA Bortolo - Federal Mogul Corpuration - Ferragamo -Ferrero - Fiamm - Filodoro Calze - Fincantieri - Fiorucci - Galileo Avionica - GEMEAZ Cusin - GlaxoSmithKline - Granarolo - GROHE - Gucci - Guzzini - H3G - Heineken - Italia -Henkel - Hera - Hertz Italiana - Immergas - Indesit - Interpump Group - Irisbus - IstitutoPoligra co e Zecca dello Stato - Italdesign Giugiaro - Italtrans - Jacuzzi Europe - Kasanova -KELEMATA - Koelliker - KOMATSU - KONE - Kraft - Q8 Kuwait Petroleum Italia - LA7 -Lani cio ing. Loro Piana - Lavazza - LEAF Italia (Sperlari, Dietorelle, Dietor) - Lear Corporation Italia - LIU JO - Lombardini Motori - Lotto Sport Italia - Lovable Italiana -Lucent Technologies Italiana - Luisa Spagnoli - Maggiore Rent - Maina Panettoni - Marangoni Pneumatici - Marcegaglia - Marconi Selenia Comunications - MARR - Martini & Rossi Bacardi - Marzotto - Max Mara - Mediocredito Centrale - Messaggerie Libri - Miche-lin - Mondadori Retail - Of cine Maccaferri - Olidata - OM Carrelli elevatori - OndulineItalia - Orion Petroli - OSRAM - Perfetti Van Melle (Brooklyn, Vigorsol, Golia, Vivident) -Piaggio - Piazza Italia - Pineider - Pininfarina - Pirelli Veicoli Industriali - Polynt - Procter & Gamble - Promod Italia - Raf nerie di Roma - RAI Radio Televisione Italiana -Ramazzotti Pernod Ricard - Riello - Rivoira - Robert Bosch - Saclà - SAI Fondiaria - SAIAG - Saint Gobain Vetri - SAIWA - Salmoiraghi & Viganò - Sammontana - Sandoz Industrial Products - Sano - Sanpellegrino - Schering-Plough - Segafredo Zanetti -Sergio Tacchini - Shell Italia - Siemens - Sigma Tau - SKY Italia - SNIA - SOLVAY - Stmicroelectronics - Stone y - SUN Microsystems - Supermercati IN’s - Supermercati PAM - Suzuki Italia - Tamoil Italia - Telecom Italia Media Broadcasting - Tetra Pak Italiana - TNT Automotive Logistic Italia - Toyota Carrelli Elevatori Italia - Toys ‘R US - Trenitalia - TRW Occupant Safety Systems - UBI Banca - Unieuro - Unilever Bestfoods Italia - UNOPIU’ - Vaillant Italia - Valeo - Valleverde - Valsoia - Valtur - Vemer Siber -Viaggi del Ventaglio - Vinavil Polymers for industry - Vincenzi Biscotti - Vitale BarberisCanonico - Vodafone - Volvo Auto Italia - Zanichelli Editore - Zucchetti rubinetterie
www.ellisse.org
ELLISSE è stato il primo organismo abilitato dal Ministero dello Sviluppo Economico ad effettuare le verifiche degli impianti ai sensi del DPR 462/01 ed opera su tutto il territorio nazionale.Per richiedere informazioni o un’offerta per la verifica degli impianti: www.ellisse.org
