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Protezione antifulmine interna

Come affermato nel capitolo precedente, la sola protezione da fulmine esterna non può impedire danni alle apparecchiature elettriche all'interno di un edificio. Perché questa ha solo la funzione di ricevere le scariche dirette e scaricare la loro corrente attraverso lo scarico del sistema di messa a terra. Affinché le sovratensioni pericolose non penetrino nell'edificio in altri modi, è necessario pianificare una protezione antifulmine interna. 

Una protezione antifulmine moderna comprende quindi misure interne ed esterne. Perché queste impediscono, come già descritto nel capitolo precedente, danni alle apparecchiature tecniche, che possono derivare da correnti create da fulmine e sovratensioni. 

Di conseguenza, questo tipo di protezione antifulmine comprende sia il collegamento equipotenziale che la protezione da sovratensione. Perché queste misure prevengono le scariche incontrollate nelle installazioni degli edifici a causa della caduta di tensione nella resistenza di terra. E per garantire che i terminali rimangano intatti, serve la protezione da sovratensione.  Questo al fine d’interrompere l'alta tensione passo dopo passo in modo che gli apparecchi elettrici non siano più interessati.

Collegamento equipotenziale

Il collegamento equipotenziale è una connessione elettricamente conduttrice, che dovrebbe prevenire o almeno ridurre notevolmente i potenziali elettrici diversi e quindi la tensione elettrica tra diversi corpi conduttori. Questi includono, ad esempio, alloggiamenti di apparecchiature elettriche, tubi dell'acqua e del riscaldamento, sistemi di antenne, dispersori di terra nelle fondazioni. Inoltre, il collegamento equipotenziale è utile per ridurre al minimo la resistenza di terra.

Pertanto, è essenziale collegare tutti gli impianti metallici e le strutture come condotti di acqua, gas, riscaldamento e ventilazione, binari di sollevamento, camini metallici o tubi di alimentazione metallica in caminetti e simili, che si trovano al livello del suolo tramite un collegamento equipotenziale al sistema di messa a terra.

Per questo collegamento equipotenziale di protezione negli edifici, utilizzare conduttori in rame con sezione trasversale secondo la norma:  Per i conduttori equipotenziali che non sono collegati a un sistema di protezione contro i fulmini, si applica una sezione minima di 6 mm² di rame. Nel caso di conduttori equipotenziali dotati di un sistema di protezione contro i fulmini, la sezione del conduttore di protezione del potenziale di protezione è di almeno 10 mm².

Rilassatevi totalmente grazie alla protezione da sovratensione

La sovratensione è causata da fulmini diretti o indiretti e provoca operazioni di commutazione su apparecchiature elettriche, che possono generare picchi di tensione di diverse migliaia di volt, mettendo fuori servizio le apparecchiature elettriche collegate. Sebbene le apparecchiature elettriche che cadono vittime di tali sovratensioni vengano solitamente sostituite da compagnie assicurative, spesso non è assicurato il periodo di tempo che l'apparecchiatura rimane fuori servizio, causando spesso costi considerevoli.  Tenendo conto di questo aspetto, si consiglia vivamente di creare un concetto unico di fulmine e sovratensione.  Perché solo questo protegge in modo affidabile i dispositivi elettrici da tali danni e i loro proprietari dai conseguenti costi.


Scariche fulminee e sovratensioni transitorie

Gli utenti di dispositivi elettronici, nonché i sistemi di comunicazione e informatici devono essere in grado di mantenere i loro sistemi sempre operativi – anche in caso di fulmini o picchi di tensione a breve termine sull'alimentazione e sulle linee dati. Pertanto, tali sistemi devono essere appositamente protetti perché: 

  • I componenti elettronici utilizzati rendono questi sistemi più suscettibili alle interferenze.
  • Le interruzioni di servizio costose non sono accettabili.
  • Le reti di trasmissione dati coprono lunghe distanze e aree e sono spesso soggette a interferenze.


Le cause delle sovratensioni transitorie sono:

  • Scarica lampo
  • Picchi di tensione dovuti a operazioni di commutazione, come negli impianti industriali
  • Scariche elettrostatiche (Electrostatic Discharge, ESD)
  • Impulsi elettromagnetici nucleari (NEMP)


Le sovratensioni differiscono per ampiezza, durata e frequenza. Infatti, una sovratensione può avere cause diverse: da un lato, può essere causata da fulmini e operazioni di commutazione di impianti industriali. Ma anche da disturbi ESD e NEMP, che hanno influenze molto più speciali e derivano da nuove influenze tecnologiche. Ad esempio, l'uso massiccio di semiconduttori per la suscettibilità ha portato a disturbi di ESD causando allo stesso tempo disturbi NEMP delle armi nucleari.


Accoppiamento indiretto di sovratensioni

Gli accoppiamenti di sovratensioni tramite scariche da fulmini sono possibili in tre modi diversi:

  • Scariche sulle linee aeree
    Per le linee aeree, il rischio di essere colpiti da un fulmine è particolarmente elevato a causa della loro posizione molto esposta. Esso distrugge subito il conduttore parzialmente o completamente. Successivamente, si formano tensioni di picco elevate che si propagano sulle linee e raggiungono infine gli impianti elettrici collegati alla linea aerea. L'entità del danno così causato dipende dalla distanza tra il punto d’impatto e la posizione dell’impianto interessato.
     
  • Aumento del potenziale di terra
    L’ingresso del fulmine nella terra causa un aumento del potenziale di terra, che varia a seconda dell'intensità del fulmine e dell'impedenza locale della terra. In un sistema che è collegato a più punti di messa a terra (ad esempio, una connessione tra edifici), un fulmine causa quindi una differenza di potenziale molto grande, il che significa che i dispositivi che sono collegati alle reti interessate verranno distrutti o gravemente colpiti nel loro funzionamento.
     
  • Radiazione elettromagnetica
    Per quanto riguarda la radiazione elettromagnetica, un lampo può essere considerato come un'antenna alta un chilometro che emette diverse decine di chilo-ampere ed emette campi elettromagnetici di intensità corrispondente (con intensità di campo di diversi kV/m su un chilometro). Questi campi inducono alte tensioni e correnti in linee dirette all'interno o in prossimità di installazioni elettriche. Il verificarsi di questo dipende dalla distanza dall’impatto del fulmine Werte  hängen von der Entfernung des Blitzeinschlags und von  den physikalischen Eigenschaften der Verbindung ab. 


Picchi di tensione generati dall’industria

Questo termine riassume i fenomeni causati dall'accensione o dallo spegnimento delle fonti di energia elettrica. 

Le tensioni di picco indotte dall'industria sono causate da 

  • operazioni di commutazione di carichi induttivi come motori o trasformatori
  • accoppiamento delle tensioni di accensione delle lampade a scarica di gas convenzionali 
  • commutazione di circuiti con carichi induttivi o carichi capacitivi
  • intervento di fusibili e interruttori automatici
  • condizioni di guasto indesiderate nella rete di alimentazione

Questi fenomeni causano transitori di diversi kilovolt con tempi di salita nell'ordine di pochi microsecondi, il che influenza il funzionamento dei dispositivi nelle reti a cui è collegata la fonte del disturbo.
 


Effetti della sovratensione

  • Scarica di tensione delle giunzioni dei semiconduttori
  • Distruzione dei cavi di collegamento dei componenti
  • Piste o collegamenti difettosi nei circuiti stampati
  • Triac o tiristori fuori servizio a causa di valori eccessivi di dV/dt.


Malfunzionamenti

  • Funzionamento indefinito di porte logiche, tiristori e triac
  • Cancellazione del contenuto delle memorie
  • Errori o arresti anomali dei programmi
  • Errori sui dati o in trasmissione


Invecchiamento precoce

Anche se i componenti esposti a sovratensioni non si guastano immediatamente, questo carico ha un effetto negativo sulla loro durata.

La protezione da sovratensioni protegge anche gli edifici dalle sovratensioni causate dall'industria.

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Dispositivi di protezione da sovratensione

Secondo le norme CEI 61643--1 e EN 61643-11, tutti i dispositivi di protezione contro le sovratensioni sono assegnati al tipo 1, 2 o 3. Sulla base di questi criteri, si può stabilire il seguente elenco.

Tipo 1: Scaricatori di corrente da fulmine, LPZ 0-1
A seconda della versione, gli scaricatori di tipo 1, precedentemente denominati di classe B, vengono utilizzati nell'area prima o dopo i contatori, ovvero dove devono essere dissipate le correnti più elevate in caso di fulmine diretto. La classificazione come scaricatore di tipo 1 è definita dalle norme citate nella sezione precedente e richiede un test di classe 1 utilizzando l'onda di prova 10/350 μs, che simula un fulmine diretto.

Tipo 2: Protezione da sovratensione, LPZ 1-2
Gli scaricatori di tipo 2, precedentemente di classe C, sono utilizzati nella distribuzione principale o secondaria dell'infrastruttura elettrica e proteggono i cavi e le applicazioni elettriche a valle. Secondo le norme CEI 61643-1 e EN 61643-11, la classificazione viene effettuata come scaricatore di tipo 2 tramite l'onda di prova 8/20 μs del test di classe 2.

Tipo 3: Protezione da sovratensione, LPZ 2-3
Tipo 3, precedentemente noto come classe D, indica gli scaricatori la cui posizione si trova nelle immediate vicinanze di terminali elettrici o elettronici sensibili. Riducono la sovratensione già ridotta dagli scaricatori di tipo 2 ad un livello gestibile per i dispositivi standard. La classificazione per lo scaricatore di sovratensione di tipo 3 è disciplinata dalle norme EN e CEI pertinenti e richiede il test di classe 3.

Protezione da sovratensione combinata
I dispositivi di protezione da sovratensione con tecnologia VG forniscono una protezione equivalente a quella dei dispositivi di protezione da sovratensione di tipo 1, 2 e 3. Gli argomenti che parlano per loro sono soprattutto la riduzione dei costi e dei tempi di installazione e la selezione più semplice.


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