LA SICUREZZA ELETTRICA IN BASSA TENSIONE 

Protezione dai contatti indiretti senza interruzione automatica (1)

8.   Protezione dai contatti indiretti senza interruzione automatica

8.1             Generalità

Sono questi dei metodi di protezione che, a differenza dei sistemi di protezione attiva trattati fino ad ora (protezione repressiva), non determinano l’interruzione automatica del circuito, con un vantaggio evidente per quanto riguarda la continuità di esercizio. Si tratta quindi di sistemi di protezione passivi che tendono ad impedire che possano verificarsi condizioni di pericolo (protezione preventiva).

8.2             Protezione con componenti di classe II  

Un sistema di protezione passivo molto semplice consiste nell’utilizzare materiali elettrici (apparecchi, quadri, condutture, cassette di derivazione ecc..) con isolamento supplementare con l’intento di  evitare che il cedimento dell’isolamento principale possa creare tensioni pericolose sull’involucro. L’insieme dell’isolamento principale e supplementare è denominato doppio isolamento oppure, se l’isolamento è unico ma equivalente al doppio isolamento, isolamento rinforzato.

8.2.1      Caratteristiche degli apparecchi di classe II

A seconda del tipo e  dell’ambiente di utilizzo  le Norme prescrivono le prove da eseguire e i requisiti che gli apparecchi di classe II devono possedere. Le prove tendono a stabilire le qualità elettriche e meccaniche dell’isolamento. Le caratteristiche costruttive devono garantire che la manutenzione a cura dell’utente non indebolisca l’isolamento (ad esempio che nel rimontare l’apparecchio non sia possibile dimenticare un elemento importante per garantire l’isolamento). L’involucro dell’apparecchio può essere costruito indifferentemente sia di materiale isolante che metallico ed in questo secondo caso è vietato dalle Norme il collegamento a terra (in alcuni casi, come vedremo, può essere richiesto un morsetto di equipotenzialità). Il collegamento a terra, che a prima vista potrebbe sembrare una sicurezza in più, può infatti risultare controproducente, in quanto il conduttore di protezione  rischia di portare sull’involucro dell’apparecchio tensioni pericolose che si possono stabilire sull’impianto di terra inefficiente. Che questo possa accadere è assai più probabile che non il cedimento del doppio isolamento o dell’isolamento rinforzato da cui la prescrizione normativa di non collegare a terra la carcassa metallica dell’apparecchio.

Fig. – 8.1    a)  Simbolo grafico di un componente o apparecchio dotato di isolamento doppio o rinforzato - Classe II. b) divieto di  collegamento delle parti metalliche ad un conduttore di protezione. 

In alcuni casi, come ad esempio per gli interruttori elettronici a contatto con le persone, in sostituzione del doppio isolamento può essere interposta un’impedenza di protezione che deve però  garantire una protezione equivalente al doppio isolamento. Apparecchi di uso comune per i quali è richiesto l’isolamento doppio o rinforzato  sono, ad esempio, quelli  portatili ; essendo  normalmente sostenuti durante l’uso, devono essere di classe II in quanto si ritiene che siano più sicuri dei  corrispondenti apparecchi di classe I. Negli apparecchi portatili il rischio è elevato in quanto l’operatore, a causa dell’elevata  pressione del contatto con l’apparecchio, possiede una  resistenza del corpo ridotta; inoltre i guasti d’isolamento sono più frequenti a causa delle numerose sollecitazioni a cui l’apparecchio portatile è soggetto durante l’uso. 

8.2.2      Condutture di Classe II 

Le condutture  possono essere considerate di classe II (con tensioni nominali non superiori a 690 V) se utilizzano:

·       cavi con guaina isolante di tensione superiore di un gradino rispetto a quella del sistema elettrico  (isolamento rinforzato) ;

·       cavi unipolari senza guaina installati in tubo protettivo o in canale isolante rispondente alle Norme di prodotto ;

·       cavi con guaina metallica aventi isolamento idoneo alla tensione nominale del sistema elettrico tra la parte attiva e la guaina metallica e tra questa e l’esterno. 

Gli apparecchi di classe seconda non devono essere collegati a terra (il collegamento a terra delle masse potrebbe essere utile nel caso di un guasto tra gli avvolgimenti del trasformatore, ma potrebbe introdurre tensioni pericolose dovute a guasti su altri apparecchi alimentati dalla rete di distribuzione)  ma, nel caso dei canali metallici contenenti cavi di classe seconda, tale collegamento è accettato dalle Norme in quanto nel canale potrebbero essere posati , anche in tempi successivi,  cavi non di classe seconda. Sintetizzando: se il canale contiene  cavi di classe seconda e cavi normali  deve essere collegato a terra, se contiene solo cavi di classe seconda può essere collegato a terra, se contiene solo cavi normali deve essere collegato a terra. In definitiva, per garantire all’impianto nel suo complesso un isolamento di classe II, è necessario rispettare le seguenti condizioni :

·       gli involucri isolanti  devono presentare una struttura atta a sopportare le sollecitazioni meccaniche, elettriche, e termiche che possono verificarsi in caso  di guasto ;

·       nella fase di installazione si deve evitare di danneggiare gli isolamenti ;

·       gli involucri non devono essere dotati di viti di qualsiasi tipo (neppure isolanti per evitare che possano essere sostituite da altre di tipo metallico che potrebbero comprometterne l’isolamento) ;

·       i contenitori con portello devono poter essere aperti sono con attrezzo o chiave. Se i coperchi fossero rimovibili  senza chiave o attrezzo le parti conduttrici accessibili devono essere protette da una barriera,  rimovibile solo con l’uso di attrezzi, avente grado di protezione non inferiore a IPXXB ;

·       le parti intermedie dei componenti elettrici  devono avere grado di protezione non inferiore a IPXXB ;

·       non devono essere impiegate vernici o lacche per ottenere un isolamento supplementare ;

·       l’involucro non deve essere attraversato da parti conduttrici che potrebbero propagare potenziali pericolosi ;

·       l’involucro non deve impedire il regolare funzionamento dell’apparecchio elettrico ;

·       le parti conduttrici contenute all’interno dell’involucro non devono essere collegate ad un conduttore di protezione.   E’ possibile far attraversare l’involucro da conduttori di protezione di altri componenti elettrici il cui circuito di alimentazione passi anch’esso attraverso l’involucro. All’interno dell’involucro tali conduttori e i loro morsetti devono essere isolati come se fossero parti attive e i morsetti devono essere contrassegnati in modo adeguato ;

·       le parti conduttrici e le parti intermedie non devono essere collegate ad un conduttore di protezione a meno che ciò non sia espressamente previsto nelle prescrizioni di costruzione del relativo componente elettrico.

8.3      Protezione per separazione elettrica

 In un sistema isolato completamente da terra chi venisse in contatto con una parte in tensione non correrebbe alcun rischio in quanto, se l’impianto è tanto poco esteso da poter trascurare le correnti capacitive, è impossibile la chiusura  del circuito verso terra per cui la tensione sulla persona è limitata dall’elevata impedenza verso terra del sistema elettrico. Questo tipo di protezione si può ottenere mediante un trasformatore di isolamento  ed il circuito deve rispondere ai seguenti requisiti :

·       alimentazione da trasformatore di isolamento rispondente alle Norme CEI 96-2 oppure con apparecchiature aventi analoghe caratteristiche come ad esempio un gruppo motore generatore. La separazione è invece implicita se l’alimentazione proviene da sorgenti autonome (gruppo elettrogeno, batterie o altro dispositivo) non collegate alla rete;

·       la tensione del circuito separato non deve superare i 500 V.

il circuito separato deve essere di estensione ridotta e comunque non superiore a quella determinabile con la seguente relazione :  

e comunque non superiore a 500 m dove L è la lunghezza della linea in metri a valle del trasformatore e U_n la tensione di alimentazione nominale in  volt del circuito separato ;

·       la separazione verso altri circuiti elettrici deve essere almeno equivalente a quella richiesta tra gli avvolgimenti del trasformatore di isolamento. Tale separazione elettrica deve essere garantita tra le parti attive di quei componenti  elettrici  che possono contenere nel loro interno conduttori di circuiti diversi ( ad esempio relè, contattori ecc..) ;

·       per il circuito separato è raccomandabile utilizzare condutture separate da quelle di altri circuiti. Ove questo non fosse possibile si devono impiegare cavi multipolari senza guaina metallica isolati per la tensione nominale del sistema a tensione più elevata ;

·       ad evitare rischi di guasti verso terra, deve essere posta particolare cura all’isolamento verso terra con particolare riguardo verso i cavi flessibili ;

·       assicurare l’ispezionabilità dei cavi flessibili non a posa fissa ad evitare che possano subire danneggiamenti.   

Non essendo pratico alimentare ogni singolo apparecchio con un trasformatore d’isolamento diverso (condizione ideale) si preferisce alimentare più apparecchi (senza superare la lunghezza massima della linea prescritta dalla Norma) con un unico trasformatore (ad esempio il banco di lavoro di un laboratorio scolastico).  Un primo guasto d’isolamento potrebbe permanere per un tempo indefinito senza rischi per le persone, mentre un secondo guasto su un’altra fase di un secondo apparecchio determinerebbe un pericolo mortale per la persona in contatto con i due apparecchi. Per ovviare a questo problema, quando il circuito separato alimenta più di un utilizzatore (nel caso alimentasse un solo utilizzatore la sua massa non deve essere collegata al conduttore di protezione), ogni massa va collegata ad un conduttore equipotenziale isolato da terra, in modo che un doppio guasto a massa venga tramutato in un corto circuito e possa così essere eliminato dai dispositivi di massima corrente, posti a protezione delle singole linee, entro i tempi di seguito indicati :

Tab. 8.1

Per quanto concerne i collegamenti equipotenziali le prescrizioni da seguire sono le seguenti :

·       il collegamento non deve interessare l’involucro metallico della sorgente di alimentazione;

·       tutte le prese del circuito separato devono avere l’alveolo di terra collegato al conduttore equipotenziale ;

·       il conduttore equipotenziale deve essere dotato di guaina isolante, in modo che non possa andare in contatto con conduttori di protezione, di terra o masse di altri circuiti ;

·       tutti i cavi di alimentazione delle utenze, tranne quelli di classe II, devono avere il conduttore di protezione incorporato  che sarà utilizzato in questo caso come conduttore equipotenziale ;

·       ogni collegamento deve essere effettuato con sezioni non inferiori a 2,5 mm² se con protezione meccanica, 4 mm² se non è prevista alcuna protezione meccanica (il conduttore equipotenziale incorporato nel cavo di alimentazione dell’utilizzatore può avere sezione inferiore a quelle indicate ma non a quella del conduttore di fase) ;

·      il collettore equipotenziale principale non deve avere sezione inferiore a 6 mm².

Fig. 8.2 - I collegamenti equipotenziali tra le masse degli apparecchi alimentati dallo stesso trasformatore d’isolamento trasformano un doppio guasto a massa in un cortocircuito.