Interruttori differenziali selettivi: guida al coordinamento della protezione elettrica

Grazie all’interruttore differenziale selettivo, in caso di guasto è possibile limitare l’estensione del disservizio ai soli rami dell’impianto effettivamente coinvolti. Il principio del ritardo intenzionale definito dalle norme CEI EN 61008 e 61009, che sta alla base del funzionamento del differenziale selettivo, consente infatti il coordinamento gerarchico tra più dispositivi installati a valle, preservando la continuità di servizio nelle parti dell’impianto non coinvolte dal guasto.

La selettività differenziale si realizza quando, a fronte di una corrente di dispersione verso terra, interviene esclusivamente il dispositivo installato più vicino al punto di guasto, mentre gli altri interruttori differenziali restano chiusi. Senza il corretto coordinamento anche un guasto localizzato può determinare l’apertura simultanea di più dispositivi e causare un’interruzione non necessaria dell’alimentazione elettrica.

Gli interventi intempestivi sono spesso legati a una progettazione non adeguata della protezione differenziale, ovvero quando non risultano coerenti tra loro i parametri di sensibilità, tempo e tipologia di interruttori differenziali. Una corretta selettività consente invece di confinare il problema e migliorare di conseguenza l’affidabilità dell’impianto.

Distinguere selettività orizzontale e verticale fra i differenziali è importante. La selettività orizzontale prevede che ogni circuito sia protetto da un proprio differenziale posto allo stesso livello dell’impianto, cioè in parallelo, senza un interruttore differenziale generale a monte. Si evitano così installazioni in cascata sullo stesso ramo e la corrente differenziale nominale viene scelta in funzione del carico e delle condizioni di esercizio del singolo circuito.

La selettività verticale si ottiene invece quando più dispositivi sono installati in serie lungo la stessa linea, ed è determinante la corretta combinazione di sensibilità, tempo di intervento e tipologia di dispositivo. In questo ambito trova applicazione proprio il differenziale selettivo di tipo S, progettato per ottenere selettività cronometrica di intervento grazie al suo ritardo intrinseco.

Un differenziale selettivo di tipo S è caratterizzato da un tempo minimo di non intervento, che non è regolabile poiché definito dalle norme di prodotto CEI EN 61008 e CEI EN 61009. Tale ritardo dipende dal rapporto tra la corrente di guasto e la corrente differenziale nominale del dispositivo IΔn.

È la logica tempo/corrente a rendere possibile il coordinamento tra il differenziale tipo S e i dispositivi istantanei installati a valle: all’aumentare della corrente di dispersione si riduce il tempo di intervento, che rimane però superiore a quello dei differenziali non selettivi, garantendo così il corretto ordine di apertura.

La tabella qui sotto mostra la relazione tra il valore della corrente di guasto e il tempo di intervento.

La selettività cronometrica consente quindi di assicurare che il dispositivo più vicino al guasto completi l’apertura prima che intervenga quello a monte. Secondo la norma CEI 64-8, la selettività tra due differenziali in serie può considerarsi garantita quando il rapporto tra le rispettive correnti differenziali nominali IΔn è almeno pari a 3. 

Per questo motivo, la corrente nominale di intervento per il tipo S è sempre superiore a 30mA (tipicamente 300mA). Questo non lo rende adatto per la protezione delle persone contro i contatti diretti, per i quali è necessario invece un dispositivo da 30mA di tipo istantaneo.

Queste caratteristiche del differenziale di tipo S permettono così di ottenere una selettività totale e verticale tra gli interventi dei dispositivi più sensibili posti a valle rispetto a quelli meno sensibili posti a monte.

La differenza sostanziale tra un differenziale di tipo S (selettivo) e un differenziale istantaneo risiede nel tempo di intervento. Un differenziale privo di ritardo interviene immediatamente al superamento della soglia di corrente di dispersione, proteggendo le persone ma interrompendo l’alimentazione su tutto il circuito ad esso collegato.

Il differenziale selettivo introduce invece un tempo di attesa che consente ai dispositivi più sensibili e più rapidi, installati a valle, di intervenire per primi. È una caratteristica rilevante soprattutto negli impianti complessi, articolati su più quadri e quando è essenziale garantire continuità di servizio.

Nel confronto tra le possibili soluzioni è utile considerare anche il magnetotermico differenziale, che integra la protezione contro le sovracorrenti nello stesso apparecchio. Esistono inoltre configurazioni in cui viene utilizzato il magnetotermico differenziale selettivo per la protezione del montante negli ambienti residenziali e similari, posizionandolo all’interno del quadro sottocontatore dell’ente distributore di energia.

Per capire se e quando installare un differenziale selettivo, occorre tenere conto del livello di continuità di servizio richiesto e della struttura dell’impianto. Un interruttore generale differenziale di tipo selettivo viene installato, come spiegato in precedenza, in prossimità del punto di consegna o nel quadro generale, per proteggere l’intero impianto senza penalizzare i rami secondari.

L’installazione è consigliata quando sono presenti più livelli di protezione differenziale in serie e si vuole evitare che una dispersione limitata provochi l’apertura dell’interruttore generale. È particolarmente indicata anche in presenza di linee non in doppio isolamento o posate in canalizzazioni metalliche, dove il rischio di guasti verso terra risulta più elevato.

Per scegliere il dispositivo occorre tenere conto anche delle diverse classi di interruttori differenziali. Infatti, la dicitura “tipo S” si accompagna a quella delle caratteristiche di uno dei tipi di differenziali disponibili. 

In altre parole, oltre alla selettività bisogna valutare anche le caratteristiche dei differenziali di tipo AC, A, F e B in modo da scegliere quello adatto in base alle forme d’onda che dovrà essere in grado di rilevare e al tipo d’impianto. 

Infine, la protezione differenziale deve essere coordinata con altri dispositivi di sicurezza, come gli scaricatori di sovratensione, che si occupano della protezione da sovratensioni e contribuiscono a preservare l’integrità dei dispositivi e a ridurre il rischio di guasti permanenti.