Come si collega correttamente un SPD in un quadro di derivazione? La verità è che anche gli elettricisti esperti, con decenni di esperienza alle spalle, possono commettere errori. Proprio il mese scorso, un cliente ci ha segnalato che il suo quadro di derivazione continuava a scattare durante i temporali nonostante fosse stato installato un SPD. Dopo aver ispezionato l’impianto, abbiamo scoperto che l’interruttore differenziale di riserva era sottodimensionato e che i cavi di collegamento erano troppo lunghi, impedendo all’SPD di limitare efficacemente la tensione di sovratensione. Il risultato è stato una costosa reinstallazione e un cliente insoddisfatto. Scegliere la posizione di installazione sbagliata, invertire i collegamenti di fase (L), neutro (N) e terra (PE) o selezionare il dispositivo di protezione di riserva sbagliato sono tutti errori comuni che quasi ogni installatore elettrico ha incontrato.
Quali preparativi sono necessari prima di installare un SPD?
Molti problemi di installazione possono infatti essere evitati prima ancora di iniziare a cablare il SPD, anziché cercare di ripararli in loco. Il primo passo consiste nell’identificare il sistema di messa a terra dell’impianto elettrico — che sia TT, TN-S o TN-C-S — poiché ciò determina come debba essere collegato il conduttore di terra di protezione (PE) e se sia necessario un collegamento equipotenziale aggiuntivo. È inoltre necessario verificare se il quadro di distribuzione dispone di spazio sufficiente sulla guida DIN per ospitare sia l’SPD che il relativo dispositivo di protezione di riserva. L’ultima cosa che si vorrebbe è rimuovere il cablaggio solo per scoprire che non c’è spazio sufficiente per l’installazione.
Prima di effettuare il cablaggio dell'SPD, si raccomanda di verificare quanto segue:
- Identificare il tipo di impianto elettrico, ad esempio un impianto monofase TT, TN-S o TN-C-S.
- Selezionare l'opzione appropriata: Tipo 1, Tipo 2 o Tipo 1+2 SPD in base alla tensione di sistema e all'applicazione.
- Verificare che il quadro di distribuzione disponga di spazio sufficiente sulla guida DIN sia per l'SPD che per il dispositivo di protezione di riserva.
- Consultare le istruzioni del produttore per verificare se è necessario un dispositivo di protezione dedicato (interruttore differenziale o fusibile).
- Preparare gli strumenti e i materiali necessari per l'installazione, tra cui cavi delle dimensioni corrette, cacciaviti isolati, un cacciavite dinamometrico e un tester di tensione.
- Controllare l'impianto di messa a terra per assicurarsi che il collegamento della terra di protezione (PE) sia continuo e affidabile.
- Prima di iniziare qualsiasi intervento, scollegare l'alimentazione principale e verificare che il circuito sia disenergizzato, in conformità con le norme locali in materia di sicurezza elettrica.
- Pianificare in anticipo la disposizione dei cavi, mantenendo i cavi di collegamento tra l'SPD e la barra collettrice il più corti possibile per ottimizzare le prestazioni di protezione contro le sovratensioni.
Una volta completati questi controlli, il processo di installazione procederà in modo molto più agevole, consentendovi di evitare inutili interventi di correzione e garantendo che l’SPD offra il livello di protezione previsto.
Guida passo passo al cablaggio di un SPD in un quadro di distribuzione
Una volta completati tutti i lavori preparatori, è il momento di passare alla fase di cablaggio vero e proprio. Un cablaggio corretto è fondamentale per garantire che l’SPD svolga la funzione di protezione prevista. Che si tratti del luogo di installazione, dei collegamenti dei conduttori o della configurazione del dispositivo di protezione di riserva, ogni dettaglio può influire sulle prestazioni di scarico delle sovratensioni e sull’affidabilità complessiva dell’impianto elettrico.
Metodi di cablaggio SPD per diversi sistemi di messa a terra
Il metodo di cablaggio dello stesso SPD non è esattamente lo stesso a seconda che venga installato in impianti TT, TN-S o TN-C-S. Comprendere le caratteristiche dei diversi sistemi di messa a terra contribuisce a garantire un funzionamento sicuro e affidabile dell’intero impianto elettrico e previene i problemi causati dall’applicazione indiscriminata dello stesso metodo di cablaggio a tutti i sistemi.
Metodo di cablaggio SPD in un sistema di messa a terra TT
La caratteristica fondamentale di un sistema TT è che il quadro di distribuzione dispone di un proprio elettrodo di terra indipendente, separato dal sistema di messa a terra del fornitore di energia elettrica. Questo è anche l’aspetto più importante da considerare quando si effettua il cablaggio di un SPD in questo tipo di installazione.
Poiché non è presente un collegamento di messa a terra condivisa del neutro, la scelta del dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) richiede solitamente un dispositivo combinato di Tipo 1 o Tipo 2+3 dotato di funzioni dedicate di protezione contro le sovratensioni. Ciò contribuisce a impedire che si sviluppino livelli di tensione pericolosi in caso di condizioni anomale sul conduttore neutro.
Per quanto riguarda il cablaggio, il conduttore PE deve essere collegato direttamente all’elettrodo di terra locale indipendente e la resistenza di terra deve essere sufficientemente bassa. In generale, si raccomanda di mantenere la resistenza di terra entro alcune decine di ohm; il valore esatto dipende dai requisiti delle norme IEC/EN locali.
Poiché i sistemi TT sono particolarmente sensibili alla qualità della messa a terra, si raccomanda vivamente di misurare la resistenza di terra effettiva utilizzando un tester di resistenza di terra dopo l'installazione. Non è sufficiente limitarsi a verificare che i cavi sembrino collegati correttamente.
Metodo di cablaggio SPD in un sistema di messa a terra TN-S
In un impianto TN-S, il conduttore neutro e il conduttore di terra di protezione (PE) rimangono separati lungo l'intero impianto, il che rende il cablaggio dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) relativamente semplice. Poiché il conduttore PE è un conduttore di protezione indipendente e continuo, il terminale di terra dell'SPD può essere collegato direttamente alla barra di terra PE più vicina senza richiedere alcun collegamento aggiuntivo tra neutro e terra.
In questo tipo di impianto, un approccio comune consiste nell'utilizzare un SPD standard di tipo 2 installato a valle dell'interruttore generale e prima dei circuiti a valle. I conduttori di fase (L), neutro (N) e terra di protezione (PE) possono quindi essere collegati nella sequenza corretta, come descritto in precedenza.
Tuttavia, sebbene la logica di cablaggio di un impianto TN-S sia semplice, è necessario verificare preventivamente la continuità del conduttore PE. Se si riscontra un’interruzione nel percorso di messa a terra o un collegamento difettoso lungo il percorso, il dispositivo SPD non sarà in grado di garantire il livello di protezione contro le sovratensioni previsto, indipendentemente dalla correttezza della sua installazione.
Metodo di cablaggio SPD in un sistema di messa a terra TN-C-S
Il sistema TN-C-S è relativamente particolare, poiché la linea di alimentazione in entrata utilizza un conduttore combinato di neutro e terra (comunemente noto come conduttore PEN). Questo conduttore viene suddiviso in conduttori indipendenti di neutro (N) e di terra di protezione (PE) solo dopo aver raggiunto il quadro di distribuzione.
Il punto di separazione è fondamentale. L’SPD deve essere installato dopo che i conduttori N e PE sono stati separati. Non deve mai essere collegato al conduttore PEN prima del punto di separazione. In caso contrario, se si verificasse un guasto sul conduttore PEN stesso, la condizione di guasto potrebbe propagarsi al percorso di terra di protezione, che dovrebbe invece rimanere indipendente.
Durante il cablaggio, verificare sempre innanzitutto la posizione esatta del punto di separazione N-PE all'interno del quadro di distribuzione. Collegare quindi i tre conduttori dell'SPD ai terminali separati di fase (L), neutro (N) e terra di protezione (PE) come indicato.
Questo tipo di impianto richiede un livello più elevato di conoscenze ed esperienza in materia di installazione. Se non si ha familiarità con gli schemi di cablaggio TN-C-S, si raccomanda di esaminare attentamente i disegni elettrici e gli schemi di cablaggio prima di iniziare l'installazione.
Principali differenze nei metodi di cablaggio SPD tra i diversi sistemi di messa a terra
Confrontando i tre sistemi di messa a terra uno accanto all'altro, le differenze risultano molto più evidenti:
| Sistema di messa a terra | Origine del conduttore in PE | Collegamento del terminale di terra SPD | Aspetti fondamentali relativi al cablaggio |
| TT | Elettrodo di terra locale indipendente | Collegare direttamente all'elettrodo di terra locale | È necessario misurare la resistenza di terra e i requisiti per la scelta degli SPD sono più rigorosi |
| TN-S | Un conduttore PE separato lungo tutta l'installazione | Collegare direttamente alla barra di terra PE più vicina | Verificare che il percorso del PE sia continuo e privo di interruzioni |
| TN-C-S | Conduttore combinato PEN in entrata | Collegare al terminale PE a valle del punto di separazione N-PE | È necessario individuare correttamente il punto di separazione N-PE; non è consentito il collegamento al conduttore PEN |
Identificare il sistema di messa a terra utilizzato in cantiere e seguire di conseguenza il corretto metodo di cablaggio può aiutare a evitare molti errori di installazione e interventi di correzione non necessari.
Scegliere la posizione di installazione dell'SPD nel quadro di distribuzione
La scelta del punto di installazione può sembrare una decisione semplice, ma in realtà è proprio da qui che nascono molti problemi. Il principio di base è chiaro: più l’SPD viene installato vicino all’interruttore generale o al punto di ingresso dell’alimentazione, meglio è. Poiché un SPD protegge tutti i circuiti a valle, installarlo più vicino al lato di ingresso garantisce una copertura di protezione più completa e consente di utilizzare cavi di collegamento più corti.
Se il quadro di distribuzione presenta una struttura a più sezioni, è preferibile installare il dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) in uno spazio disponibile accanto all’interruttore principale, piuttosto che collocarlo in un qualsiasi vano libero a disposizione. In alcuni impianti, lo spazio limitato all’interno del quadro di distribuzione costringe gli installatori a collocare il dispositivo SPD lontano dall’interruttore principale. Di conseguenza, i cavi di collegamento diventano inutilmente lunghi e le prestazioni di protezione contro le sovratensioni risultano ridotte.
Quando si sceglie il luogo di installazione, occorre sempre valutare in anticipo il percorso del cablaggio. La posizione dell’SPD e la disposizione dei cavi sono strettamente correlate e dovrebbero essere pianificate insieme, anziché essere considerate come questioni separate.
Collegare correttamente i conduttori di fase (L), neutro (N) e terra di protezione (PE)
Il collegamento di questi tre conduttori può sembrare semplice, ma un cablaggio errato può comportare gravi conseguenze. La tabella seguente offre una panoramica più chiara:
| Direttore d'orchestra | Punto di collegamento corretto | Note importanti sul cablaggio |
| In diretta (L) | Collegare al terminale L dell'SPD e al circuito corrispondente | Assicurarsi che il collegamento sia ben saldo per evitare allentamenti e cattivi contatti. |
| Neutro (N) | Collegare al terminale N dell'SPD | Attenersi allo schema elettrico fornito dal produttore e non collegarlo erroneamente ad altri terminali. |
| Messa a terra di protezione (PE) | Collegare al terminale PE dell'SPD e alla barra di terra del quadro di distribuzione | Il collegamento a terra deve essere continuo e affidabile. Mantenere il percorso del conduttore il più breve possibile per ridurre la tensione residua e migliorare le prestazioni di scarica delle sovratensioni. |
Si raccomanda di collegare prima il conduttore PE, seguito dai conduttori L e N. Ciò garantisce che il dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) rimanga correttamente collegato a terra e protetto durante l'intero processo di installazione, anche qualora si verifichino problemi imprevisti durante il cablaggio.
Installare un interruttore differenziale (MCB) o un fusibile dedicato alla protezione di backup
L'SPD di per sé non costituisce una soluzione di protezione completa. In caso di corrente di guasto eccessiva, è necessario un dispositivo di “backup” che fornisca una protezione aggiuntiva: questo è lo scopo di un dispositivo di protezione di backup. Nella maggior parte dei casi, un MCB o fusibile viene installato a monte dell'SPD e il suo valore nominale deve essere conforme alle specifiche raccomandate dal produttore. Se il valore nominale è troppo basso, potrebbe causare interventi non necessari; se è troppo alto, potrebbe non garantire una protezione efficace. Entrambe le situazioni possono causare problemi.
Durante l'installazione, è importante assicurarsi che questo dispositivo di protezione di riserva sia dedicato all'SPD e non sia condiviso con altri circuiti. In caso contrario, se il dispositivo dovesse scattare, potrebbe disattivare inutilmente altri circuiti che funzionano normalmente.
Dopo l'installazione, contrassegnare chiaramente il dispositivo di protezione di riserva in modo che il personale addetto alla manutenzione possa identificarlo immediatamente come dispositivo SPD dedicato, evitando così inutili perdite di tempo nella ricerca dei guasti in futuro.
Mantenere i cavi di collegamento SPD il più corti possibile
Si tratta di un aspetto spesso trascurato, ma che può avere un impatto significativo sulle prestazioni dell’SPD. Maggiore è la lunghezza dei cavi di collegamento, maggiore diventa l’impedenza del cablaggio. Quando una corrente di picco attraversa il circuito, aumenta anche la caduta di tensione risultante. Ciò significa che alla tensione già limitata dall’SPD si aggiunge un’ulteriore “tensione residua”, riducendo il livello effettivo di protezione fornito alle apparecchiature collegate.
Per questo motivo, la prassi del settore raccomanda generalmente di mantenere ogni conduttore di collegamento dell’SPD entro 0,5 metri, ove possibile. Ovviamente, più corto è, meglio è. Nel posare i cavi, cercate di mantenerli il più dritti possibile ed evitate curve o anelli superflui per motivi estetici. Ogni curva in più aggiunge ulteriore impedenza e può ridurre le prestazioni di protezione contro le sovratensioni.
Se lo spazio all'interno del quadro di distribuzione è limitato e non è possibile accorciare i cavi di collegamento, valutare la possibilità di spostare il dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) più vicino al punto di ingresso dell'alimentazione. È molto meglio risolvere in anticipo il problema della disposizione dell'impianto piuttosto che scoprire, dopo aver effettuato il cablaggio, che l'SPD è stato installato troppo lontano.
Serraggio dei terminali e instradamento dei cavi
Un cablaggio corretto non è tutto. Anche il fatto che i terminali siano serrati correttamente e che i cavi siano disposti in modo ordinato influisce direttamente sulla stabilità e sull’affidabilità a lungo termine del sistema di protezione. I terminali allentati possono generare calore e persino causare archi elettrici, mentre una cattiva organizzazione dei cavi può rendere molto più difficili la manutenzione e la ricerca dei guasti in futuro.
Durante l'installazione, si raccomanda di seguire le seguenti procedure:
- Utilizzare un cacciavite dinamometrico per serrare i terminali secondo il valore di coppia specificato dal produttore, anziché affidarsi alla “sensazione” di serraggio.
- Fissare ogni conduttore singolarmente ed evitare di collegare più fili a un unico terminale, a meno che ciò non sia espressamente consentito dal produttore.
- Fai passare i cavi in modo ordinato lungo la guida DIN per ridurre al minimo gli incroci superflui e i tratti non sostenuti.
- Una volta completato il cablaggio, tirare delicatamente ogni conduttore con la mano per verificare che tutti i collegamenti siano ben saldi.
- Etichettare chiaramente l'SPD e i circuiti correlati per facilitare la manutenzione e l'identificazione future.
Errori comuni nel cablaggio degli SPD e come evitarli
Impatto dei conduttori eccessivamente lunghi sulle prestazioni dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni
La lunghezza dei conduttori di collegamento è un aspetto a cui molti installatori non prestano sufficiente attenzione. Spesso danno per scontato che, purché i cavi siano collegati, una lunghezza leggermente maggiore o minore non faccia molta differenza. Tuttavia, quando una corrente di picco attraversa i conduttori, l’impedenza del cablaggio stesso crea una caduta di tensione aggiuntiva. Più lungo è il conduttore, maggiore è la tensione aggiuntiva che si aggiunge al sistema.
In altre parole, anche se l'SPD stesso offre eccellenti prestazioni di limitazione della tensione, cavi di collegamento eccessivamente lunghi o mal posati possono far sì che la tensione effettiva a cui è sottoposta l'apparecchiatura protetta superi i livelli di sicurezza.
La prassi del settore raccomanda generalmente di mantenere ogni conduttore di collegamento dell'SPD entro una distanza di 0,5 metri, ove possibile. Il cablaggio dovrebbe inoltre essere posato nel modo più rettilineo possibile, evitando anelli, avvolgimenti o curve superflui inseriti esclusivamente per motivi estetici.
Se lo spazio all'interno del quadro di distribuzione è limitato, anziché forzare l'installazione con un cavo di collegamento lungo, è preferibile valutare la possibilità di spostare il dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) più vicino al punto di ingresso dell'alimentazione. Risolvere il problema di disposizione alla fonte è il modo più efficace per garantire prestazioni adeguate di protezione contro le sovratensioni.
Rischi derivanti da un collegamento a terra non corretto
I problemi relativi alla messa a terra possono avere conseguenze più gravi del previsto. In molti casi, il problema non si manifesta immediatamente, ma diventa evidente solo quando il sistema di protezione deve effettivamente entrare in funzione. Tra i rischi più comuni figurano:
- Elevata resistenza di terra, che impedisce lo scarico efficace della corrente di sovratensione.
- Contatto difettoso o collegamenti allentati nel conduttore PE, che rendono il dispositivo SPD parzialmente inefficace.
- Il collegamento errato dell'SPD a un conduttore PEN non separato in un impianto TN-C-S può causare il malfunzionamento dei dispositivi di protezione e potenziali rischi per la sicurezza.
- L'invecchiamento o la corrosione dell'elettrodo di terra in assenza di ispezioni regolari, con il rischio che i problemi rimangano inosservati per lungo tempo.
Questi rischi sono spesso invisibili durante il normale funzionamento e diventano evidenti solo quando il sistema subisce un picco di tensione. Pertanto, quando si tratta di messa a terra, è sempre meglio dedicare un po’ di tempo in più alla verifica del collegamento piuttosto che tralasciare il processo di collaudo per comodità.
Scelta errata del dispositivo di protezione di backup
La scelta errata del dispositivo di protezione di riserva è un altro aspetto spesso sottovalutato. Alcuni installatori cercano di risparmiare tempo utilizzando un interruttore automatico già presente in loco come dispositivo di protezione di riserva dell’SPD, senza verificare attentamente se la sua portata sia conforme ai requisiti o se rientri nell’intervallo raccomandato dal produttore.
Se il dispositivo di protezione di riserva è sovradimensionato, potrebbe non intervenire con sufficiente rapidità in caso di guasto interno dell’SPD, il che significa che non sarebbe in grado di garantire il livello di protezione richiesto. Se invece è sottodimensionato, potrebbe intervenire frequentemente durante il normale funzionamento, inducendo gli utenti a ritenere erroneamente che l’SPD stesso presenti un problema di qualità.
La situazione può diventare ancora più problematica se il dispositivo di protezione di riserva è condiviso con altri circuiti. Una volta attivato, potrebbe disattivare inutilmente circuiti che invece non dovrebbero essere interessati dal guasto.
Per una scelta più affidabile, attenersi sempre alla tabella delle specifiche raccomandate dal produttore di SPD, anziché limitarsi a stimare i valori nominali sulla base dell’esperienza.
Domande frequenti
È possibile dotare un quadro di derivazione esistente di un SPD?
Sì, è possibile installare a posteriori un SPD in un quadro di distribuzione esistente. Quando si valuta come cablare un SPD in un quadro di distribuzione, verificare che vi sia spazio sufficiente sulla guida DIN (di solito 18-36 mm). Se il quadro è pieno, installare l’SPD in un armadio separato adiacente. Assicurarsi che i cavi di collegamento siano il più corti possibile, idealmente inferiori a 50 cm, per ridurre al minimo le cadute di tensione e garantire una protezione ottimale contro le sovratensioni.
È meglio installare un SPD prima o dopo l'interruttore generale?
In una configurazione standard relativa al cablaggio dell'SPD nel quadro di distribuzione, il dispositivo viene solitamente installato a valle dell'interruttore generale. Questa configurazione consente di isolare l'SPD per la manutenzione o la sostituzione, disattivando l'alimentazione principale. Esso è collegato in parallelo alla linea di alimentazione in entrata, proteggendo l'intero impianto e garantendo al contempo che i cavi di collegamento rimangano il più corti possibile.
Quale sezione di cavo si dovrebbe utilizzare per il cablaggio SPD?
Quando si valuta come collegare gli SPD nel quadro di distribuzione, la sezione dei cavi è fondamentale ai fini della sicurezza. Per gli SPD di tipo 2, utilizzare conduttori in rame con una sezione minima di 6 mm². Per il collegamento a terra si raccomanda l'uso di un cavo da 10 mm² o 16 mm², al fine di garantire un percorso a bassa impedenza. Inoltre, mantenere tutte le lunghezze dei cavi inferiori a 50 cm per ridurre la tensione residua e garantire che il dispositivo di protezione funzioni entro i parametri specificati.
Qual è la lunghezza massima consentita per i cavi di collegamento SPD?
Quando si impara a collegare un SPD nel quadro di distribuzione, la lunghezza totale dei cavi deve essere la più breve possibile, rigorosamente inferiore a 50 cm. Ciò include la distanza dall’alimentazione all’SPD e dall’SPD alla barra di terra. Cavi più lunghi aumentano l’induttanza e determinano tensioni residue più elevate, che possono danneggiare i componenti elettronici sensibili. Per garantire la massima protezione, è necessario mantenere i collegamenti diretti e compatti.
In un sistema TT, l'SPD richiede un collegamento tra il neutro e terra?
Per quanto riguarda il cablaggio dell’SPD nel quadro di distribuzione di un impianto TT, è necessario un collegamento tra il neutro e terra tramite lo stesso SPD. Utilizzare una configurazione “1+1” in cui uno spinterometro (GDT) collega il neutro alla terra. Questa configurazione protegge dalle sovratensioni tra il neutro e la terra locale, impedendo al contempo che si verifichino correnti di dispersione che potrebbero far scattare gli interruttori differenziali (RCD). Non utilizzare un ponte con filo rigido; utilizzare esclusivamente il percorso N-PE dell’SPD.
L'installazione di un SPD influirà sul funzionamento degli RCD o degli RCBO già presenti?
Quando si valuta come collegare un SPD nel quadro di distribuzione, l’ideale è installarlo a monte di qualsiasi interruttore differenziale (RCD) o interruttore differenziale con interruttore magnetotermico integrato (RCBO). Questa configurazione evita interventi indesiderati, poiché le correnti di sovratensione che fluiscono verso terra potrebbero altrimenti far scattare questi dispositivi. Collegando l’SPD in parallelo prima dell’interruttore differenziale, si garantisce la stabilità del sistema durante un picco di tensione, assicurando al contempo una protezione completa ai circuiti e ai dispositivi elettronici a valle.
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