La serie di norme per i quadri elettrici in bassa tensione è stata ristrutturata radicalmente e sono state introdotte modifiche sostanziali.
La precedente normativa in materia, Norma CEI EN 60439-1 (CEI 17-13/1), rappresentava sia una norma di prodotto per i quadri soggetti a prove di tipo (AS) e parzialmente soggetti a prove di tipo (ANS) sia forniva le regole generali di riferimento per i quadri trattati dalle successive parti della serie CEI EN 60439 (Condotti sbarre, quadri per persone non addestrate, quadri per cantiere, ecc.).
La nuova CEI EN 61439-1 “Apparecchiature assiemate di protezione e di manovra per bassa tensione (quadri BT) – Parte 1: Regole generali” (CEI 17-113) non possiede questa caratteristica ed è quindi da utilizzarsi esclusivamente come norma per ”regole generali” e deve essere di riferimento alle successive parti di prodotto della serie 61439.
La norma di prodotto che sostituisce la CEI EN 60439-1 è la CEI EN 61439-2 (CEI 17-114).
Un’altra criticità della Norma CEI 17-13/1 è che si prestava a una difficile interpretazione per le prove ed in particolare per la derivazione dei quadri ANS.
Con l’approccio delle verifiche è stata eliminata la discriminante fra i quadri provati con prove di tipo (AS) e i quadri parzialmente provati con prove di tipo (ANS).
Non esistono, quindi, quadri di serie A e quadri di serie B. A seguito dell’eliminazione dei quadri AS e ANS, sono state introdotte, nella nuova norma, tre differenti tipi di verifiche; per ogni requisito si può scegliere tra: la verifica con prove; la verifica con calcoli; la verifica con la conformità alle regole di progetto.
Viene, quindi, lasciata al costruttore o al quadrista la facoltà di scegliere, per ogni prova, un possibile metodo di verifica poiché sono alternativi ed hanno il medesimo livello di sicurezza.
Per quanto riguarda il problema del riscaldamento del quadro sono state chiarite le prescrizioni relative alla sovratemperatura e in particolare è stato trattato in maniera più dettagliata il fattore di contemporaneità per le prove.
Infine, per la parte strutturale del quadro, sono state incorporate le prescrizioni derivate dalla norma per gli involucri vuoti (CEI EN 62208); ne consegue che tutte le proprietà costruttive e dei materiali devono essere verificate. La Norma CEI EN 60439-1 (CEI 17-13/1) rimane valida sino al 2014, quando si prevede che tutte le parti seconde saranno allineate alla nuova 61439-1.
La nuova serie di Norme CEI EN 61439
Il lavoro di ristrutturazione della nuova normativa in sede internazionale IEC è iniziato nel 1999 ed è terminato nel gennaio 2009 con la pubblicazione delle IEC 61439-1 e IEC 61439-2. Questo percorso di ristrutturazione ha portato ad ampie discussioni tra i costruttori provenienti dai diversi paesi a causa delle differenze tra i vari mercati.
Le nuove norme sono state ratificate dal EC come EN a novembre 2009 e soddisfano i requisiti essenziali delle Direttive Bassa Tensione 2006/95/CE ed Compatibilità Elettromagnetica 2004/108/CE. La Norma CEI 17-13/1 deve essere ritirata entro il 1 novembre 2014. Dopo questa data non sarà più possibile provare e certificare i quadri secondo questa norma. La parte 0 della IEC 61439 rappresenta una guida all’utilizzo con riferimento alle funzioni di impiego del quadro.
Il documento è un technical report ed è ancora in fase di approvazione.
Cambiamenti della CEI EN 61439-1: Regole generali
Come anticipato in precedenza, la nuova norma è di riferimento per le regole generali e non può essere, quindi, utilizzata da sola per specificare un quadro oppure per determinarne la conformità.
• Per ogni tipo di quadro di bassa tensione sono necessarie due norme: la Norma generale CEI EN 61439-1 “Parte 1” e la norma specifica del quadro.
• La marcatura viene eseguita utilizzando la norma specifica del quadro realizzato; non sarà quindi più possibile certificare che un quadro non ha una norma specifica come accadeva con la CEI EN 60439-1. Per ovviare a questo inconveniente si dovranno sviluppare ulteriori parti (nello schema della Fig. 1 chiamate parti X).
• E’ allo studio del CEI SC 17D, proprio in questi giorni, una nuova proposta di norma, presentata da alcuni costruttori italiani, che possa definire le prescrizioni e certificare i quadri installati in ambienti particolari come moli, campeggi, aree di parcheggio pubblico, ecc.
La proposta sarà inviata in sede IEC per l’approvazione.
Per i quadri macchina si applica la parte 1, quando previsto; per la marcatura invece può essere usata la parte 2 relativa ai ”Quadri di potenza”.
Per quadri che sono parte integrante della macchina si applica la Norma CEI EN 60204-1 e per quanto applicabile la IEC 61439-2.
Il costruttore del quadro è la persona o l’organizzazione che si assume la responsabilità del quadro finito ovvero chi riporta il proprio nome sulla targa del quadro.
Oltre a questa figura, nella nuova norma è stato definito anche il costruttore originale cioè la persona o organizzazione che ha effettuato il progetto originale e le verifiche associate al quadro (o al sistema di quadri) in accordo con la norma applicabile.
Il costruttore del quadro può coincidere con il costruttore originale oppure differire.
La definizione di costruttore originale è stata richiesta dal Comitato Tecnico italiano.
Egli è colui che progetta, realizza e verifica un sistema di quadri, definito da una gamma completa di componenti meccanici ed elettrici (involucri, sbarre, unità funzionali, ecc.) che possono essere assemblati in accordo con le istruzioni del costruttore originale per ottenere quadri differenti. La definizione di costruttore originale è stata richiesta dal Comitato Tecnico italiano.
Egli è colui che progetta, realizza e verifica un sistema di quadri, definito da una gamma completa di componenti meccanici ed elettrici (involucri, sbarre, unità funzionali, ecc.) che possono essere assemblati in accordo con le istruzioni del costruttore originale per ottenere quadri differenti.
Pertanto il costruttore originale, che progetta il sistema di quadri, deve garantire:
– le verifiche sugli esemplari rappresentativi del sistema;
– le istruzioni per la scelta dei componenti e per il montaggio corretto del quadro. Invece, il costruttore del quadro, che pone la targa al quadro, deve effettuare le seguenti operazioni per ogni sua realizzazione:
– la scelta e il montaggio dei componenti, seguendo le istruzioni del costruttore originale;
– la verifica della configurazione realizzata;
– le verifiche individuali.
Prescrizioni di costruzione
La costruzione meccanica del quadro si deve effettuare con materiali che resistono a sollecitazioni meccaniche, elettriche e termiche, all’umidità, alla corrosione, anche attraverso l’idoneo trattamento delle superfici.
Per ogni requisito, nella nuova norma sono state introdotte le verifiche per valutare l’idoneità dei materiali.
Ad esempio le minime distanze di isolamento in aria sono in funzione della tensione nominale a impulso Uimp.
La norma fornisce le minime distanze di isolamento in aria basate su un campo elettrico non omogeneo e grado di inquinamento 3 per ambiente industriale. Tutti gli apparecchi devono essere idonei per la tensione nominale di tenuta a impulso del quadro e deve essere sempre dichiarata per ogni quadro.
Protezione contro la scossa elettrica
Le misure di protezione, con il quadro installato, devono essere conformi alla norma impianti IEC 60364 (CEI 64-8). Come per gli impianti, anche per un quadro si applicano le seguenti protezioni:
– protezione principale (contro i contatti diretti);
– protezione in caso di guasto (contro i contatti indiretti).
Criteri di dimensionamento delle condutture
Vi sono diversi metodi che possono essere utilizzati per calcolare la portata delle sbarre e dei cavi anche se sono da considerarsi semplicemente come un aiuto al costruttore che deve rispettare i limiti di sovratemperatura previsti. La nuova norma fornisce, nell’allegato H, un riferimento per determinare le portate dei conduttori all’interno del quadro.
Sovratemperatura
Il fenomeno termico è quello più complesso da valutare all’interno del quadro a partire dal progetto e poi attraverso le verifiche.
Questa difficoltà può dipendere: – dalla complessa geometria del quadro, che non consente uno studio analitico della trasmissione del calore;
– dai componenti del quadro, che influenzano l’ambiente e si influenzano reciprocamente;
– dalla distribuzione delle correnti in numerosi circuiti e dalla variabilità dei carichi nel tempo.
Per correnti elevate non sono da trascurare le perdite di energia prodotta da correnti parassite, da riscaldamenti localizzati, ecc.
Protezione contro il cortocircuito
Il costruttore del quadro deve specificare la tenuta al cortocircuito del quadro e può farlo in due modi. 1. Quadro con un dispositivo di protezione contro il cortocircuito (DPCC) in entrata che limita la corrente in durata ed eventualmente in ampiezza.
La tenuta al cortocircuito viene specificata dal valore della corrente di cortocircuito che il quadro può sopportare per il tempo di interruzione del dispositivo di protezione ed è la corrente di cortocircuito condizionata dallo stesso dispositivo di protezione posto all’ingresso del quadro; il quadro può essere installato in un punto dell’impianto dove la corrente di cortocircuito presunta Icp ≤ Icc;
2. Quadro senza dispositivo di protezione contro il cortocircuito (DPCC). La tenuta al cortocircuito può essere specificata mediante la corrente nominale ammissibile di breve durata Icw, assieme alla sua durata e alla corrente nominale di picco associata Ipk, oppure mediante la corrente ci cortocircuito nominale condizionata Icc. In questo caso ultimo caso il costruttore deve indicare le caratteristiche del dispositivo di protezione che deve essere installato a monte.
L’utilizzatore, quando ordina un quadro, deve indicare le condizioni di cortocircuito nel punto di installazione.
Le verifiche di progetto del quadro
La nuova norma consente per le verifiche l’approccio “delle tre opzioni” con prove, calcoli o regole di progetto. Si tratta di metodi alternativi con un livello di sicurezza equivalente.
La verifica di progetto è eseguita su un quadro campione o su parti di quadro per dimostrare che il progetto soddisfi le prescrizioni della norma applicabile; queste verifiche devono essere effettuate dal costruttore originale. Le prove di verifica sono eseguite su un quadro campione o su parti di quadro per verificare che il progetto soddisfi le prescrizioni della norma applicabile; esse sono equivalenti alle “prove di tipo”. Un quadro, verificato in accordo con la sua norma dal costruttore originale e realizzato o assemblato da un altro costruttore, non richiede più la ripetizione delle verifiche di progetto purché tutte le prescrizioni ed istruzioni, fornite e specificate dal costruttore originale, siano state soddisfatte.
Robustezza dei materiali e delle parti del quadro
La verifica dei materiali e delle parti del quadro si effettua con le seguenti prove:
– protezione contro la corrosione: prove cicliche di temperatura e umidità con severità
– stabilità termica: prova del caldo secco in stufa;
– resistenza alle radiazioni ultraviolette: prova agli UV per parti sintetiche del quadro per esterno;
– tenuta dei materiali isolanti al calore e al fuoco: prova in cella;
– tenuta dei materiali isolanti al calore anormale e al fuoco causato dagli effetti elettrici interni: prova del filo incandescente;
– resistenza meccanica dei mezzi di bloccaggio e delle cerniere delle porte: 200 manovre;
– idoneità al trasporto del quadro: prova di sollevamento;
– impatto meccanico: prova del grado IK che deve essere specificato nella norma di prodotto;
– marcatura: prova di indelebilità e leggibilità delle targhe.
Se si utilizza un involucro vuoto in conformità con la IEC 62208, che non è stato modificato in maniera tale da degradare la sua prestazione, non è richiesta la ripetizione delle prove.
