La Norma CEI EN 50140 “Protezione contro le scosse elettriche – Aspetti comuni per gli impianti e le apparecchiature” contiene i principi e i requisiti fondamentali comuni agli impianti elettrici e ai componenti elettrici. Scopo della norma europea è quello di fornire ai comitati tecnici nazionali i principi base per la sicurezza da adottare per la redazione delle norme “secondo i principi stabiliti in base alla Guida IEC 104 e nella Guida ISO/IEC 5” ai fini della protezione contro lo shock elettrico di persone e animali.
In ambito impiantistico possiamo definire due documenti principali che si occupano di questo aspetto:
• Norma CEI 64-8 “Impianti elettrici a tensione nominale non superiore a 1.000 V in corrente alternata e a 1.500 V in corrente continua”;
• Norma CEI EN 61936-1 “Impianti elettrici con tensione superiore a 1 kV in c.a. e 1,5 kV in c.c. Parte 1: Corrente alternata”.
Prescrizioni per la sicurezza
La protezione degli impianti elettrici di bassa tensione contro lo shock elettrico, basata sulla Norma CEI EN 61140, include “la protezione contro i contatti diretti (basic protection ) e la protezione contro i contatti indiretti (fault protection ) di persone e animali” oggetto del nuovo Capitolo 41 della Norma CEI 64-8 (nona edizione, luglio 2024).
In particolare, la norma impianti prevede l’adozione di una misura di protezione costituita da:
• un opportuno insieme di una misura per la protezione contro i contatti diretti (basic protection) e di una misura indipendente per la protezione contro i contatti indiretti (fault protection), oppure
• una misura di protezione combinata che fornisca sia la protezione contro i contatti diretti sia la protezione contro i contatti indiretti.
In alcuni ambienti o applicazioni speciali, descritte nella Parte 7 della Norma CEI 64-8, inoltre, è prevista l’adozione di una misura di protezione addizionale.
In bassa tensione, le misure di protezione ammesse sono:
• Interruzione automatica dell’alimentazione;
• Isolamento doppio o rinforzato (articolo 412);
• Separazione elettrica per l’alimentazione di un solo apparecchio utilizzatore (articolo 413);
• Bassissima tensione (SELV e PELV).
Il Capitolo 41 contempla anche misure di protezione che possono essere adottate solo in caso di impianti accessibili a persone esperte o avvertite oppure a persone sottoposte alla supervisione di personale esperto o avvertito, come la protezione mediante ostacoli e distanziamento.
In caso di installazioni sotto la sorveglianza o la supervisione di persone esperte o avvertite, inoltre, posso essere adottate le misure di protezione mediante:
• Luogo non conduttore;
• Collegamento equipotenziale di protezione locale non collegato a terra;
• Separazione elettrica per l’alimentazione di più di un apparecchio utilizzatore
Protezione mediante interruzione automatica dell’alimentazione
La protezione mediante interruzione automatica dell’alimentazione è una misura di protezione contro lo shock elettrico in cui:
• la protezione principale (protezione contro i contatti diretti) è fornita dall’isolamento principale delle parti attive o da barriere o involucri,
• la protezione in caso di guasto (protezione contro i contatti indiretti) è fornita dal collegamento all’impianto di terra e dall’interruzione automatica dell’alimentazione.
Inoltre, sono descritti i casi in cui è necessario fornire una protezione addizionale mediante l’installazione di un interruttore differenziale (RCD), con corrente differenziale nominale di intervento non superiore a 30 mA.
Ai fini della protezione in caso di guasto è necessario che le masse siano collegate ad un conduttore di protezione e il dispositivo di protezione interrompa automaticamente l’alimentazione al circuito o del componente elettrico, “in caso di guasto di impedenza trascurabile tra una parte attiva ed una massa o un conduttore di protezione” generalmente entro il tempo convenzionale di interruzione di 5 secondi. Esistono due eccezioni. La prima riguarda i tempi massimi di interruzione previsti (Tabella 41.1) per i Sistemi TN destinati ad alimentare circuiti terminali con corrente nominale non superiore a:
– 63 A se provvisti di una o più prese, e
– 32 A se alimentano solo apparecchi utilizzatori con collegamento fisso.
Figura 1: Tempi massimi di interruzione per i sistemi TN.
La seconda riguarda i Sistemi TT, ovvero nel caso di impianti elettrici connessi in parallelo alla rete di distribuzione di bassa tensione. In questi impianti, infatti, “per la protezione contro i contatti indiretti si devono utilizzare dispositivi di protezione a corrente differenziale” (411.5.2) sia di tipo generale sia di tipo S.
In questo caso, pertanto, la condizione da rispettare per soddisfare la protezione in caso di guasto (protezione contro i contatti indiretti) è:
RA ∙ I∆n ≤ UL
dove
RA è la somma in ohm della resistenza del conduttore di protezione delle masse e della resistenza di terra RE;
I∆n è la corrente nominale differenziale in ampere;
UL è la tensione di contatto limite convenzionale, generalmente 50 V.
Figura 2: Sistema TT
Nei Sistemi TN, le caratteristiche dei dispositivi di protezione e le impedenze dei circuiti devono rispettare la seguente condizione:
Zs ∙ Ia ≤ U0
dove:
Zs è l’impedenza in ohm (Ω) dell’anello di guasto che comprende la sorgente, il conduttore attivo fino al punto di guasto ed il conduttore di protezione tra il punto di guasto e la sorgente;
Ia è la corrente in Ampere (A) che provoca l’interruzione automatica del dispositivo di protezione, entro il tempo definito nella Tabella 41.1 o entro un tempo convenzionale non superiore a 5 s per gli altri circuiti; se si usa un interruttore differenziale Ia è la corrente differenziale di intervento.
U0 è la tensione nominale verso terra in volt (V) in c.a. e in c.c.
Figura 3: Sistema TN
Nei Sistemi IT, infine, “nei sistemi in corrente alternata, per limitare la tensione di contatto, deve essere soddisfatta la seguente condizione:”
RA ∙ Id ≤ UL
dove
RA è la somma in ohm della resistenza del conduttore di protezione delle masse e della resistenza di terra RE;
Id è la corrente di guasto, in ampere, del primo guasto di impedenza trascurabile tra un conduttore di fase ed una massa. Il valore di Id tiene conto delle correnti di dispersione e dell’impedenza totale verso terra dell’impianto elettrico;
UL è la tensione di contatto limite convenzionale, generalmente 50 V.
Le informazioni per la realizzazione un ’impianto di terra in grado di “soddisfare le prescrizioni di sicurezza e funzionali dell’impianto elettrico” sono contenute nel Capitolo 54 della Norma CEI 64-8, mentre l’Allegato 54A contiene un esempio di collegamento di un impianto di terra. La Guida CEI 64-12 “Guida per l’esecuzione dell’impianto di terra negli edifici per uso residenziale e terziario” fornisce, invece, le informazioni per la realizzazione degli impianti di terra negli edifici ad uso residenziale e per il settore terziario.
Figura 4: Esempio di collegamento di un impianto di terra.
LEGENDA
1A Dispersore orizzontale (intenzionale)
1B Dispersore verticale (intenzionale)
2 Conduttore di terra CT (in tubazione protettiva)
3A Collettore (o nodo) principale di terra MET
3B Nodo di terra
3C Nodo equipotenziale
4A Collegamento equipotenziale principale EQP
4B Collegamento equipotenziale supplementare EQS5A – Massa
5B Massa estranea se < 1.0 kΩ
6 Conduttore di protezione PE
7 Collegamento ai ferri dell’armatura del calcestruzzo armato (dispersore di fatto)
8 LPS Sistema di protezione contro il pericolo di fulminazione diretta (quando presente)
Guida CEI 64-12
L’impianto di terra è destinato a realizzare la messa a terra che, coordinato con un adeguato dispositivo di protezione, realizza il metodo di protezione denominato “Protezione mediante interruzione automatica dell’alimentazione”.
Protezione mediante isolamento doppio o rinforzato
La protezione mediante isolamento doppio o rinforzato è una misura di protezione contro lo shock elettrico in cui:
• la protezione principale (protezione contro i contatti diretti) è assicurata dall’isolamento principale e la protezione in caso di guasto (protezione contro contatti indiretti) è fornita dall’isolamento supplementare, oppure
• la protezione principale (protezione contro i contatti diretti) e la protezione in caso di guasto (protezione contro contatti indiretti) sono fornite dall’isolamento rinforzato tra le parti attive e le parti accessibili.
Parte attiva: conduttore o parte conduttrice in tensione nel servizio ordinario, compreso il conduttore di neutro, ma escluso, per convenzione, il conduttore PEN.
Parti simultaneamente accessibili: conduttori o parti conduttrici che possono essere toccati simultaneamente da una persona.
Parti a portata di mano: conduttori o parti conduttrici situati nella zona che si estende da un punto o da una superficie occupata o percorsa ordinariamente da persone fino ai limiti che una persona può raggiungere con una mano senza l’uso di attrezzi.
Pertanto, i componenti elettrici devono avere isolamento doppio o rinforzato (componenti elettrici di Classe II) o essere dichiarati equivalenti alla Classe II dalle rispettive norme di prodotto.
A tal fine la norma (27.3) ricorda che i componenti elettrici “sono classificati, secondo il loro modo di protezione contro i contatti indiretti”, in componente elettrico di:
• Classe 0 (zero), dotato di isolamento principale e non provvisto di alcun dispositivo per il collegamento delle masse a un conduttore di protezione; nel caso di guasto di isolamento principale, la protezione rimane affidata alle caratteristiche dell’ambiente in cui è posto il componente elettrico. I componenti in Classe 0 non sono ammessi in Italia;
• Classe I, dotato di isolamento principale e provvisto di un dispositivo per il collegamento delle masse a un conduttore di protezione;
• Classe II, dotato di doppio isolamento o di isolamento rinforzato e non provvisto di alcun dispositivo per il collegamento a un conduttore di protezione;
• Classe III, ad isolamento ridotto perché destinato ad essere alimentato esclusivamente da un sistema a bassissima tensione di sicurezza e nel quale non si generano tensioni di valore superiore a quello di tale sistema.
La nona edizione della Norma CEI 64-8 ha semplificato le prescrizioni relative alla classificazione delle condutture in classe II. Il nuovo testo, conforme alle prescrizioni internazionali, riporta le seguenti due condizioni:
a) conduttori aventi un isolamento con tensione nominale non inferiore alla tensione nominale del sistema e almeno pari a 300/500 V posate in canalizzazioni o condutture con caratteristiche di isolamento conformi alla serie CEI EN 50085, o in tubazioni con caratteristiche di isolamento conformi alla serie CEI EN 61386 o
b) cavi idonei a resistere alle sollecitazioni elettriche, termiche, meccaniche e ambientali con una protezione che presenta la stessa affidabilità del doppio isolamento.
Il commento al punto b) fornisce una guida alla scelta delle condutture idonee ad essere classificate condutture con isolamento doppio o rinforzato: “Dal punto di vista elettrico, soddisfano le modalità di posa in opera sopra indicata i cavi con guaina non metallica aventi tensione nominale maggiore di un gradino (di almeno una classe, Tabella 3, Norma CEI HD 361-S4:2021-10) rispetto a quella necessaria per il sistema elettrico servito e che non comprendano un rivestimento metallico)”.
Ulteriori precisazioni relative all’utilizzo dei cavi e delle condutture in corrente continua per impianti fotovoltaici sono contenute nella FAQ pubblicata recentemente sul sito del CEI , da cui rileviamo che:
• le condutture nella parte in c.c. degli impianti fotovoltaici, aventi tensione nominale inferiore a U = 1.125 V che sono realizzate con cavi del tipo H1Z2Z2-K aventi tensioni nominali Uo/U = 1,5/1,5 kV di per sé soddisfano i requisiti del doppio isolamento;
• le condutture nella parte in c.c. degli impianti fotovoltaici, aventi tensione nominale maggiore a U = 1.125 V che sono realizzate con cavi del tipo H1Z2Z2-K aventi tensioni nominali Uo/U = 1,5/1,5 kV di per sé non sono in grado di soddisfare i requisiti del doppio isolamento. Per soddisfare i requisiti del doppio isolamento queste condutture devono essere posate in canalizzazioni o condutture con caratteristiche di isolamento conformi alla serie CEI EN 50085, o in tubazioni con caratteristiche di isolamento conformi alla serie CEI EN 61386.
Protezione mediante separazione elettrica per l’alimentazione di un solo apparecchio utilizzatore
La protezione mediante separazione elettrica per l’alimentazione di un solo apparecchio utilizzatore è una misura di protezione contro lo shock elettrico in cui:
• la protezione principale (protezione contro i contatti diretti) è fornita dall‘isolamento delle parti attive o mediante barriere ed involucri;
• la protezione in caso di guasto (protezione contro i contatti indiretti) è fornita dalla separazione semplice dei circuiti dagli altri circuiti e da terra.
Le disposizioni per la protezione mediante involucri o barriere sono contenute nell’Allegato A al Capitolo 41 della Norma CEI 64-8. In particolare, “le parti attive devono essere poste entro involucri o dietro barriere tali da assicurare almeno il grado di protezione IPXXB o IP2X; […]Le superfici superiori orizzontali delle barriere o degli involucri facilmente accessibili devono fornire un grado di protezione almeno pari a IPXXD o IP4X”. È possibile altresì utilizzare componenti elettrici in Classe II.
Protezione mediante bassissima tensione
La protezione mediante bassissima tensione è una misura di protezione contro lo shock elettrico in cui si utilizzano due sistemi, il Sistema SELV (Safety Extra Low Voltage – bassissima tensione di sicurezza) e il Sistema PELV (Protection Extra Low Voltage – bassissima tensione di protezione) .
La misura di protezione mediante bassissima tensione è realizzata attraverso:
• la limitazione della tensione nel sistema SELV o PELV a 50 V in c.a. e 120 V in c.c;
• separazione di protezione del sistema SELV o PELV da tutti gli altri circuiti e la presenza di isolamento principale tra il sistema SELV o PELV e gli altri sistemi SELV o PELV.
Inoltre, per i Sistemi SELV è prescritto l’isolamento principale tra il Sistema SELV e la terra.
Infine, laddove richiesta, la protezione addizionale comprende:
• l’uso di interruttori differenziali, con corrente differenziale nominale d’intervento non superiore a 30 mA (protezione addizionale mediante interruttori differenziali);
• il collegamento equipotenziale supplementare di “tutte le masse simultaneamente accessibili di componenti fissi dell’impianto e tutte le masse estranee, comprese le armature principali del cemento armato utilizzato nella costruzione degli edifici, se praticamente possibile. Il sistema di collegamento equipotenziale deve essere connesso ai conduttori di protezione di tutti i componenti dell’impianto, compresi quelli delle prese a spina” (Protezione addizionale mediante collegamento equipotenziale supplementare).
Come abbiamo accennato, la Norma CEI 64-8 contempla altre misure di protezione contro lo shock elettrico che è possibile utilizzare qualora l’impianto elettrico sia “sotto la sorveglianza o la supervisione da parte di persone esperte o avvertite”.
In particolare, l’Allegato B al Capitolo 41 definisce le prescrizioni per la protezione mediante ostacoli destinata a “impedire il contatto accidentale con parti attive ma non il contatto intenzionale dovuto all’aggiramento deliberato dell’ostacolo” e per la protezione mediante distanziamento destinata “solo ad impedire il contatto non intenzionale con parti attive”.
L’Allegato C al Capitolo 41, invece, fornisce le misure di protezione solo per applicazioni in cui l’installazione è sotto la sorveglianza o la supervisione di persone esperte o avvertite. Si tratta dalla misura di protezione mediante:
• luoghi non conduttori, “destinata ad evitare i contatti simultanei con parti che possano trovarsi ad un potenziale diverso a seguito di un guasto dell’isolamento principale di parti attive”;
• collegamento equipotenziale locale non connesso a terra, destinato “ad evitare il manifestarsi di una tensione di contatto pericolosa”;
• separazione elettrica per l’alimentazione di più di un apparecchio utilizzatore “destinata ad evitare correnti pericolose a seguito di contatto con masse che possano essere messe in tensione da un guasto dell’isolamento principale del circuito”.
Infine, l’Allegato D al Capitolo 41 fornisce le disposizioni “quando l’interruzione automatica non è possibile” ovvero qualora nell’impianto elettrico:
• siano installati apparecchiature elettroniche con correnti di cortocircuito limitate, oppure
• i tempi di interruzione richiesti non possano essere rispettati dal dispositivo di protezione.
Figura 5: Zone a portata di mano.
(testo di Antonello Greco)
LEGGI ANCHE… Protezione contro lo shock elettrico
