L’importanza di scegliere correttamente un interruttore differenziale

Gli interruttori differenziali sono sempre presenti negli impianti, ma non sempre vengono scelti correttamente.

Quando ci si trova a do­ver scegliere quale in­terruttore differenzia­le installare, è impor­tante prestare attenzione nel fa­re la scelta corretta. Prima di tutto, è necessario fare chiarezza su quelle che sono le normative a cui si deve fare rife­rimento.

Gli interruttori differenziali sen­za protezione da sovracorrenti devono essere conformi alle Nor­me CEI EN 61008-1 (CEI 23-42) e CEI EN 61008-2-1 (CEI 23-43). Gli interruttori differenziali ma­gnetotermici, invece, devono ri­spettare le Norme CEI EN 61009-1 (CEI 23-44) e CEI EN 61009-2-1 (CEI 23-45). Inoltre, entrambi questi interruttori, se sono di ti­po F o B, devono essere conformi anche alla Norma CEI EN 62423 (CEI 23-114).

Tutto ciò riguarda gli interrutto­ri differenziali per uso domesti­co e similare, ovvero tipicamen­te i modulari. Esistono poi anche differenziali di tipo industriale che, a differenza di quelli per uso domestico e similare, possono anche essere regolabili e devono essere conformi alla norma CEI EN 60947-2 (CEI 17-5) che tratta sia interruttori differenziali inte­grati nell’interruttore che pro­tegge dalle sovracorrenti (sono detti CBR e sono trattati nell’alle­gato B) e dispositivi differenziale a toroide esterno (detti MRDC e trattati nell’allegato M).

Come scegliere il differenziale corretto

Parametri

Tutte queste Norme definiscono in maniera precisa i parametri a cui fare riferimento quando devo selezionare il differenziale cor­retto, qui di seguito ne vengono riportati alcuni:

• corrente nominale;
• sensibilità;
• istantanei o selettivi;
• tipo (AC, A, F, B).

Condizioni impiantistiche

Sono anche numerose le condi­zioni impiantistiche che portano alla corretta scelta del differen­ziale, anche qui se ne citano solo alcune:

• necessità di proteggere dai con­tatti indiretti;
• necessità di fornire una prote­zione aggiuntiva contro i con­tatti diretti;
• necessità di fornire una prote­zione antincendio;
• necessità di avere selettività a due o più livelli;
• presenza di SPD;
• presenza di apparecchiature con correnti di dispersione per­manenti, per esempio, a causa di filtri per EMC;
• presenza di apparecchiature dotate di componenti non line­ari che possono dare origine a distorsioni della forma d’onda della corrente di guasto;
• installazione in luoghi partico­larmente soggetti a disturbi.

Tipologie di interruttori differenziali

Non è necessario soffermarsi particolarmente sulla scelta del tipo di differenziali perché molto è già stato scritto, anche recen­temente. Basti solamente ricor­dare che esistono quattro tipolo­gie di differenziali (AC -> A -> F -> B) che hanno prestazioni via via crescenti da AC fino a B: questo significa che ciascun tipo offre tutto ciò che offrono i precedenti con qualcosa in più.

Possiamo ca­ratterizzare queste prestazioni in 4 categorie (vedi tabella 1):

• capacità di riconoscere cor­renti di guasto con ondulazioni sempre più distorte fino ad ar­rivare anche alla pura corrente continua;
• capacità di non farsi acceca­re da componenti continue so­vrapposte;
• capacità di resistere alle pertur­bazioni, da scarsa fino a molto elevata;
• costo.

Logicamente quindi, se non fos­se per l’ultima categoria, non ci sarebbe ragione di usare altri differenziali al di fuori del tipo B. Purtroppo però il costo aumen­ta sensibilmente all’aumenta­re delle prestazioni ed è quindi necessaria una scelta ponderata rispetto alle reali necessità¹.

Sistemi TT

È importante soffermarsi sulla considerazione che, nei sistemi TT, si usa troppo spesso la sen­sibilità 30 mA, anche dove baste­rebbe una sensibilità più bassa che ha numerosi vantaggi, co­me una maggiore resistenza ai disturbi e alle dispersioni per­manenti o allo spunto, nonché la possibilità, di fare selettività a valle. È utile ricordare che la sensibili­tà 30 mA è richiesta solo laddove occorre fornire una protezione aggiuntiva contro i contatti diret­ti, ovvero per le parti terminali dei circuiti che alimentano prese o apparecchi in Classe I.

Nel sistema TT, un guasto tra una fase e una massa provoca la cir­colazione di una corrente di gua­sto che dipende dall’impedenza dell’anello di guasto, costituita essenzialmente dalle resistenze di terra delle masse e del neutro essendo la somma di queste re­sistenze preponderante rispetto agli altri elementi dell’anello di guasto.

I dispositivi di protezione a cor­rente differenziale, sia di tipo ge­nerale sia di tipo S, sono adatti per assicurare la protezione con­tro i contatti indiretti nei sistemi TT.

Sensibilità e impedenza

I tempi massimi di intervento previsti per i tipi generale ed S – dalle Norme CEI EN 61008-1 (CEI 23-42), CEI EN 61008-2-1 (CEI 23-43), CEI EN 61009-1 (CEI 23- 44), CEI EN 61009-2-1 (CEI 23- 45) (riguardanti gli interruttori differenziali per uso domesti­co e similare) – e per i tipi corri­spondenti – dalla Norma CEI EN 60947-2 (CEI 17-5) (riguardante gli interruttori differenziali per u­so industriale) – sono tali da per­mettere di soddisfare le condizio­ni relative alla protezione contro i contatti indiretti.

Bisogna quindi solamente preoc­cuparci di scegliere la sensibilità in rapporto all’impedenza dell’a­nello di guasto, applicando la semplice e arcinota relazione:

Dove:

• RE è la resistenza del dispersore in Ohm;
• Idn è la sensibilità del differen­ziale in ampere;
• UL è il valore della tensione di contatto limite convenzionale (50 V negli ambienti ordinari).

È possibile calcolare facilmen­te qual è la massima resistenza del dispersore coordinabile con le più diffuse sensibilità dei diffe­renziali (vedi tabella 2).

Anche laddove non sono rispet­tati i celeberrimi 20 Ohm di cui al DPR 547 del 1955, si hanno co­munque margini di tutto rispet­to per poter scegliere sensibilità più basse di 30 mA. Ad esempio, si può tranquillamente ottenere una selettività verticale a 3 livelli utilizzando, da valle verso monte:

• un interruttore differenziale do­mestico e similare da 30 mA i­stantaneo (tipo generale);
• un interruttore differenziale domestico e similare da 100 mA selettivo (tipo S);
• un interruttore differenziale in­dustriale da 500 mA con ritar­do impostato.

Interruttori differenziali: circuiti da alimentare

Un altro aspetto spesso trascu­rato nella scelta del differenzia­le è quello del numero di circuiti da esso alimentati nonché della tipologia di apparecchiature da proteggere, tutto ciò al fine di scongiurare il pericolo di scatti intempestivi. Occorre ricordare due cose sulla capacità dei diffe­renziali di non scattare:

• il vero valore di intervento di un differenziale è compreso tra 0,5 Idn e Idn, questo significa che possiamo aspettarci che un dif­ferenziale da 30 mA scatti già in presenza di una corrente di dispersione di soli 15 mA;
• un differenziale non scatta fino a 0.5 Idn grazie alla simmetria dei flussi nel toroide, che è otte­nuta anche grazie alla geome­tria degli avvolgimenti. È facil­mente intuibile che l’effetto di eventuali asimmetrie degli av­volgimenti è amplificato all’au­mentare della corrente di linea che fluisce. Le norme sui diffe­renziali garantiscono il rispetto delle soglie di intervento solo quando la corrente che fluisce non supera 6 volte la corrente nominale. Questo significa che, apparecchiature con dei tran­sitori di avviamento a corrente elevata possono provocare l’in­tervento del differenziale an­che in assenza di guasto.

Questi due fattori, che vanno sempre tenuti in considerazione, possono portare alla scelta di in­stallare più interruttori differen­ziali in modo da suddividerne i circuiti.

La Norma CEI EN 61140 (Prote­zione contro i contatti elettrici. Aspetti comuni per gli impianti e le apparecchiature), stabilisce, come si vede in tabella 3, che un apparecchio che assorbe più di 10 A può disperdere fino a 5 mA, quindi sono sufficienti 3 disposi­tivi sullo stesso circuito per arri­vare in zona intervento di un dif­ferenziale da 30 mA.

Differenziale accecato

Suddividere le linee su più inter­ruttori differenziali è di grande aiuto anche per limitare il rischio di accecare il differenziale. Infat­ti, anche le eventuali componen­ti continue sovrapposte presenti sulle varie linee si andrebbero a sommare in un differenziale che ne alimenta diverse. Questo problema però affligge anche eventuali differenziali ge­nerali a monte di più linee ciascu­na con il suo differenziale.

Nell’articolo su questo tema pub­blicato nel mese di aprile 2022 si davano indicazioni in tal me­rito, e inoltre veniva ricordata la necessità di fare riferimento alle indicazioni dei costruttori, come previsto dalla Norma CEI 64-8, perché spesso le vere pre­stazioni superano quelle minime obbligatorie per norma e quin­di anche un tipo A, provato dal costruttore, potrebbe continuare a funzionare correttamente.

Tuttavia, è chiaro che la soluzio­ne sempre sicura per non avere accecamento nel differenziale è quella di usare il tipo B, oppure in alternativa si può associare ai quei differenziali che proteggono linee dove si prevede la presenza di componenti continue come, ad esempio, le stazioni di ricari­ca dei veicoli elettrici un RDC-DD (CEI IEC 62955) che fa interveni­re il differenziale a lui associato quando la componente continua sovrapposta supera il valore di 6 mA scongiurando così l’acceca­mento anche dei differenziali di “solo” tipo A.

Interruttori differenziali e test di prova

Da ultimo, parlando di differen­ziali, non si può fare e meno di ricordare l’importanza del tasto di prova. Premere periodicamente il tasto di prova non solo ne verifica l’in­tegrità di tutta la sua catena fun­zionale, ma soprattutto lo man­tiene efficiente: ogni volta che si effettua il test, si riporta l’affida­bilità della protezione ai valori i­niziali.

È anche importante ricordare che gli interruttori differenziali, sebbene siano anche noti come salvavita, in realtà non evitano l’elettrocuzione sempre e co­munque. È importante che i tecnici colla­borino nel diffondere la cultu­ra della sicurezza elettrica ed è fondamentale che, così come ri­chiesto dal D.M. 37, insieme alla dichiarazione di conformità e re­lativi allegati si consegni anche all’utilizzatore finale un libretto di uso e manutenzione che:

• dia consapevolezza della consi­stenza dell’impianto e dei suoi componenti;
• fornisca precise indicazioni sul­la manutenzione necessaria;
• dia chiare indicazioni sui com­portamenti pericolosi che van­no assolutamente evitati.

La sua diffusione però è presso­ché nulla. Occorre quindi molti­plicare le iniziative rivolte a que­sto scopo per diffondere sempre più questa cultura.

NOTE

¹ Per saperne di più leggi l’articolo “Coordinamento dei dispositivi differenziali” pubblicato anche sul fascicolo di Aprile 2022 di Elettro.