Categorie di sovratensioni e importanza della protezione negli impianti elettrici
Le sovratensioni rappresentano una delle principali minacce per l’integrità degli impianti elettrici, in particolare per le cabine e i trasformatori di media tensione (MT). Si tratta di innalzamenti improvvisi e temporanei della tensione che possono essere causati da eventi atmosferici, come i fulmini, oppure da manovre interne agli impianti. Questi picchi di tensione, se non adeguatamente gestiti, possono portare a guasti, malfunzionamenti o addirittura alla distruzione di componenti essenziali, compromettendo la sicurezza e la continuità operativa degli impianti.
Le sovratensioni si classificano in tre categorie principali: temporanee, transitorie e impulsive.
Sovratensioni temporanee
Le sovratensioni temporanee si manifestano a frequenza industriale e durano più a lungo rispetto alle altre tipologie. Sono generalmente legate a guasti nelle reti di bassa, media o alta tensione (BT, MT, AT) e devono essere attentamente considerate dai progettisti durante il dimensionamento degli isolamenti delle apparecchiature.
Sovratensioni transitorie
Le sovratensioni transitorie, che durano solo pochi microsecondi, sono spesso causate da manovre sugli impianti, come l’inserimento o il disinserimento di carichi, o da operazioni di protezione nei trasformatori. Nonostante la loro breve durata, possono essere particolarmente dannose per i componenti elettronici sensibili, provocando malfunzionamenti o guasti.
Sovratensioni impulsive
Le sovratensioni impulsive sono di origine atmosferica, spesso causate da fulminazioni dirette o indirette, che generano correnti elevate. Queste possono impattare sulle linee elettriche e, se non adeguatamente scaricate a terra, causare danni agli impianti elettrici sia interni che esterni, oltre a provocare l’intervento inopportuno dei dispositivi di protezione.
L’importanza di una protezione adeguata contro queste sovratensioni è cruciale: oltre a prevenire danni, una protezione efficace può prolungare la vita delle apparecchiature e ridurre i costi di manutenzione a lungo termine.
Cause delle sovratensioni
Le sovratensioni, come abbiamo visto poco fa, possono essere provocate da diverse cause, sia interne che esterne agli impianti elettrici. Andiamo a vederle nel dettaglio:
- Eventi atmosferici
I fulmini, come già accennato, sono tra le cause più comuni di sovratensioni, e la loro scarica, anche se indiretta, può indurre significativi picchi di tensione sugli impianti. - Cause interne
Le operazioni di commutazione, come l’inserzione o la disinserzione di carichi, oppure i guasti alle apparecchiature, possono generare sovratensioni. Questi eventi sono spesso dovuti a variazioni improvvise nella rete elettrica, che possono influire sull’equilibrio dell’impianto. - Influenza della rete elettrica
Le variazioni di carico nella rete elettrica possono provocare sovratensioni improvvise, che si trasmettono attraverso i conduttori e influiscono sulla stabilità degli impianti, con conseguente rischio di guasti e interruzioni.
Conseguenze delle sovratensioni su cabine e trasformatori MT
Le sovratensioni non adeguatamente gestite possono provocare gravi conseguenze per gli impianti elettrici. Tra le più comuni vi sono:
Danni fisici alle apparecchiature
Le sovratensioni possono surriscaldare i componenti elettrici, causando guasti permanenti o riducendo l’efficienza delle apparecchiature.
Malfunzionamenti elettronici
Sovratensioni impulsive o transitorie possono compromettere il funzionamento dei sistemi elettronici e di controllo, con conseguente rischio di interruzione operativa.
Rischio di incendi
Le sovratensioni possono generare scariche elettriche che, attraverso la ionizzazione dell’aria o il surriscaldamento delle parti non isolate, possono innescare incendi, specialmente nei quadri a bassa tensione (BT).
Oltre ai danni ad impianti e cabine, le sovratensioni possono causare differenti tipologie di danno, come:
- Danno agli esseri viventi (D1): pericolose tensioni di passo e di contatto possono mettere a rischio la vita umana.
- Danno materiale (D2): le correnti di fulmine possono provocare danni termici, meccanici, chimici o esplosivi alle apparecchiature.
- Danno agli impianti elettrici ed elettronici (D3): il LEMP (impulso elettromagnetico connesso ai fulmini) può causare guasti permanenti agli impianti attraverso impulsi condotti o il campo elettromagnetico irradiato.
Metodi di protezione dalle sovratensioni
Proteggere efficacemente gli impianti dalle sovratensioni richiede l’implementazione di misure adeguate, tra cui:
- Valutazione del rischio e adozione di misure di protezione specifiche descritti nella norma CEI EN 62305-2
- Impianti di protezione LPS, descritti nella norma CEI EN 62305-3, includono captatori e scaricatori che dissipano l’energia delle sovratensioni verso il terreno, proteggendo così le apparecchiature interne.
- Dispositivi di protezione SPD Surge Protective Devices), conformi alla normativa CEI EN 61643-11, sono progettati per limitare i danni da sovratensioni transitorie e impulsive, proteggendo le apparecchiature elettriche critiche.
- Un sistema di messa a terra efficace, ben progettato e mantenuto è essenziale per garantire la dissipazione sicura delle sovratensioni. In impianti con elevato isolamento, è possibile incrementare ulteriormente la protezione mediante l’uso di SPD aggiuntivi.
- Il monitoraggio continuo dei sistemi di protezione, insieme a controlli periodici della loro efficacia, è cruciale per prevenire danni da sovratensioni. Una manutenzione preventiva ben pianificata può evitare guasti improvvisi e mantenere l’efficienza operativa.
Suggerimenti pratici per evitare danni da sovratensioni
Per prevenire i danni causati dalle sovratensioni, è consigliabile adottare una strategia che combini dispositivi di protezione, messa a terra adeguata e manutenzione preventiva regolare. Implementare un programma di manutenzione che includa l’ispezione periodica dei trasformatori, il controllo della qualità dell’olio e delle connessioni, così come il monitoraggio delle scariche parziali, può prevenire gravi guasti.
Inoltre, l’installazione di dispositivi di protezione come SPD, la progettazione idonea delle apparecchiature e il controllo continuo dello stato di integrità dei sistemi garantiscono che il rischio di sovratensioni sia minimizzato.
Soluzioni personalizzate per la protezione dalle sovratensioni con IEI
Le sovratensioni possono causare danni considerevoli per gli impianti elettrici, ma con un’adeguata protezione è possibile prevenire danni e garantire la continuità operativa. L’adozione di dispositivi di protezione certificati, la progettazione accurata dei sistemi di messa a terra e una manutenzione costante sono elementi chiave per minimizzare i rischi.
IEI s.r.l., con la sua esperienza pluriennale, offre soluzioni personalizzate per la protezione dalle sovratensioni, garantendo impianti sicuri, conformi alle normative e operativi nel tempo.
Contattateci per maggiori informazioni sulle nostre soluzioni su misura e per ricevere una consulenza gratuita sulla protezione delle vostre apparecchiature.
Nessun Commento