La Norma CEI 0-21 e la Variazione di Tensione Consentita nelle Reti Elettriche

Ancora oggi, in vari contesti e forum, si riscontrano spesso domande relative al valore della tensione delle forniture elettriche, alla corrente di corto circuito al punto di consegna e alle normative che regolano la connessione alle reti di bassa tensione. Al fine di fornire chiarezza su questi aspetti, questo articolo richiama la nuova regola tecnica di connessione alle reti di bassa tensione, con particolare attenzione agli utenti passivi, sebbene sia entrata in vigore da tempo ma non ancora completamente recepita da tutti.

Introduzione alla Norma CEI 0-21

Per quanto riguarda gli impianti elettrici, oltre a considerare le prescrizioni della Norma CEI 64-8, è obbligatorio rispettare quelle di un ulteriore importantissimo documento: la Norma CEI 0-21 «Regola tecnica di riferimento per la connessione di Utenti attivi e passivi alle reti BT delle imprese distributrici di energia elettrica».

Questa norma ha lo scopo di definire i criteri tecnici per la connessione degli Utenti alle reti elettriche di distribuzione con tensione nominale in corrente alternata fino a 1000 V. La Norma CEI 0-21 completa la Norma CEI 0-16 che riguarda la «Regola tecnica di riferimento per la connessione di Utenti attivi e passivi alle reti AT ed MT delle imprese distributrici di energia elettrica».

La prima edizione della CEI 0-21 è entrata in vigore il 1° gennaio 2012 solo per gli utenti passivi, mentre la seconda edizione, che ha completamente sostituito la precedente, è entrata in vigore il 1° luglio 2012. Successivamente, il 21 dicembre 2012 è entrata in vigore la variante V1, che ha introdotto precisazioni tecniche per semplificare l'interpretazione e sanare imprecisioni editoriali.

La Norma CEI 0-21 è stata elaborata di concerto con l’Autorità per l’energia elettrica e il gas (AEEG), è valida su tutto il territorio nazionale e si applica a tutte le reti delle imprese distributrici. A differenza della norma CEI 64-8, le Norme CEI 0-21 e CEI 0-16 sono normative obbligatorie, le cui prescrizioni sono imprescindibili per ottenere e mantenere l'allacciamento dell'impianto elettrico alla rete di distribuzione nazionale. Proprio per la loro obbligatorietà, è stato reso disponibile il download gratuito dal sito del CEI.

Ambito di Applicazione e Soggetti Coinvolti

La norma CEI 0-21 prevale sulla CEI 11-20 e si applica alle nuove connessioni, sia monofase che trifase, a partire dal 1° luglio 2012. Riguarda:

• Utenti passivi;
• Utenti attivi: per gli impianti che producono una potenza inferiore ad 1 kW si applicano solo le prescrizioni relative agli Utenti passivi;
• Impianti di alimentazione dei veicoli elettrici (stazioni di carica batterie);
• Impianti di alimentazione di illuminazione pubblica (in tutto o in parte su suolo pubblico);
• Impianti destinati a forniture temporanee (cantieri, circhi, ecc.);
• Reti di distribuzione nell’ambito della realizzazione e del mantenimento della connessione tra reti di distribuzione.

La norma CEI 0-21 individua e definisce i seguenti soggetti e termini chiave ai fini della connessione alla rete di distribuzione nazionale, applicabili a tutte le categorie di Utenti:

• Impresa di Distribuzione (Distributore): soggetto responsabile della gestione, manutenzione e sviluppo della rete elettrica, con obbligo di connessione di terzi.
• Utente della rete (Utente): soggetto che utilizza la rete per immettere e/o prelevare energia elettrica, suddiviso in attivi e passivi.
• Utenti attivi: utilizzano macchinari che convertono energia in elettricità in corrente alternata per funzionare in parallelo con la rete.
• Utenti passivi: tutti gli Utenti non ricadenti nella definizione precedente, tipicamente titolari di impianti di utilizzazione che prelevano soltanto energia dalla rete.
• Venditore: soggetto che esercita attività di vendita di energia.
• Connessione: collegamento tra due reti per lo scambio di energia.
• Punto di connessione (PdC): confine fisico tra due reti di diversi titolari/gestori.
• Cavo di collegamento: tratto di cavo di proprietà dell'Utente che collega il contatore al primo dispositivo di protezione.
• Dispositivo generale di Utente (DG): apparecchiatura di protezione, manovra e sezionamento che assicura la separazione dell’intero impianto dell’Utente dalla rete.
• Dispositivo generale di linea (DGL): apparecchiatura di protezione, manovra e sezionamento al termine del cavo di collegamento.
• Dispositivi limitatori di potenza (DLP): dispositivo per limitare prelievo/immissione di potenza ai valori contrattuali.
• Dispositivo di interfaccia (DDI): apparecchiatura di manovra che separa l’impianto di produzione dalla rete.
• Dispositivo di generatore (DDG): apparecchiatura di manovra e protezione che determina la separazione del generatore.
• Interruzione dell’alimentazione: condizione in cui la tensione è inferiore all'1% della tensione nominale.
• Impianto di rete per la connessione presso l’utenza: porzione dell'impianto di rete, incluso il contatore, installata presso l'Utente.
• Impianto utilizzatore: insieme dei circuiti di alimentazione degli apparecchi.
• Impianto di utenza (o di Utente): impianto di produzione e/o utilizzatore a disposizione dell'utente.
• Limite di emissione Utente: massima emissione di disturbo in rete consentita.
• Potenza contrattualmente impegnata: livello di potenza indicato nei contratti.
• Potenza disponibile in prelievo: massima potenza prelevabile senza disalimentazione dell'Utente.
• Pianificazione della rete di distribuzione: attività di previsione dello sviluppo della rete.
• Esercizio: attività per il funzionamento continuo di un sistema o impianto.
• Alta tensione (AT): tensione nominale tra le fasi superiore a 35 kV fino a 150 kV.
• Media tensione (MT): tensione nominale tra le fasi superiore a 1 kV fino a 35 kV.
• Bassa tensione (BT): tensione nominale tra le fasi inferiore o uguale a 1 kV.
• Compatibilità elettromagnetica (EMC): capacità di un dispositivo di funzionare correttamente senza introdurre disturbi eccessivi.
• Cabina secondaria (CS): cabina elettrica alimentata in MT con trasformatore MT/BT.

Tensione Nominale e Variazioni Consentite

Nelle reti BT, la tensione nominale Un vale 230 V per le forniture monofase e 400 V per le forniture trifase, con una frequenza nominale fn di 50 Hz. Le precedenti tensioni di 220/380 V, definite dalla legge 105 dell’8 marzo 1949, non sono più valide, essendo state abrogate dal Decreto n°1 del 24/01/2012.

Le caratteristiche della tensione di fornitura sono definite e descritte dalla Norma CEI EN 50160. Per quanto riguarda l’ampiezza della tensione al punto di consegna, sono in genere ammesse variazioni entro ± 10%, secondo i limiti temporali e le specifiche di misura fornite dalla stessa Norma CEI EN 50160. Ciò significa che la tensione può variare tra 207 V e 253 V per una fornitura monofase di 230 V.

Un problema comune, spesso riscontrato con impianti di produzione (come il fotovoltaico), è l'instabilità della rete esterna che porta a tensioni elevate. Ad esempio, un utente con un impianto da 6 kW e inverter installato a fine 2020 ha notato di avere sempre 250 V in casa durante il periodo estivo. In tali situazioni, l'inverter, immettendo energia, può "spingere" la tensione verso l'alto, come una pompa che spinge acqua in un serbatoio già pieno o con un foro di ingresso troppo stretto, aumentando la pressione nel sistema.

Spesso, nelle ore di punta, l’inverter si disconnette per "Vac media alta", con la tensione che raggiunge circa 256V prima dello spegnimento. Sebbene il cambio dei cavi dall’inverter al contatore (es. da 6mm² a 10mm²) possa portare un piccolo miglioramento, la tensione al contatore, con l’inverter a regime, potrebbe attestarsi sui 248V. A questo valore, il Distributore (come Enel) dichiara di non intervenire perché la tensione rientra nella tolleranza del ±10%.

Questo crea un dilemma: se al contatore si rilevassero 253V, il limite superiore della tolleranza, il Distributore non interverrebbe, ma l’inverter si spegnerebbe ogni 10 minuti, impedendo la produzione. Tale situazione può comportare problemi e, in casi estremi, il danneggiamento di apparecchiature utilizzatrici (schede, lampade, ecc.), come segnalato da alcuni utenti.

Soglie di Protezione e Comportamento degli Inverter

Le protezioni dell'inverter sono fondamentali per garantire la sicurezza e la conformità alla rete. Il relè con sigla 59 interviene per una massima tensione. In particolare, la soglia S2 interviene per massima tensione oltre il 115% della nominale, mentre la soglia S1 è più restrittiva (110%) e scatta se il valore viene superato misurando una media mobile, secondo le CEI EN 61000-4-30. Questa misurazione calcola la media dei dati rilevati in un determinato periodo, ad esempio 10 minuti.

Le soglie sono tarate in base alle prescrizioni della Norma CEI 0-21. La norma consente un errore del 5% per tutte le soglie di tensione (come indicato a pagina 79 della CEI 0-21), il che, per alcuni, rappresenta una "finestra di tolleranza" da sfruttare per "aggiustare" le impostazioni e prevenire disconnessioni intempestive. Tuttavia, modificare le soglie di V al di fuori dei valori stabiliti dalla CEI 0-21/A70 è assai improbabile che venga formalmente autorizzato dal Distributore.

È importante sottolineare che l'inverter deve rimanere connesso alla rete senza disconnettersi per brevi interruzioni (fino a 200 ms) e per buchi di tensione, in accordo con i requisiti del diagramma tensione/tempo denominato LVFRT (Low Voltage Fault Ride Through) dalla norma CEI 0-21 art. 8.5.1.

Regolazione della Potenza Attiva e Reattiva

La Norma CEI 0-21 riporta, oltre alla regolazione della potenza reattiva, anche quella della potenza attiva. La potenza attiva da regolare è quella rilevata all’uscita dell’inverter. Nello specifico, dopo i 50.3 Hz, la potenza attiva erogata deve scendere dal valore Pimax (valore prima del transitorio di frequenza) a un valore ridotto secondo lo statismo 's'.

Dalla definizione di statismo S (pag. 129 della CEI 0-21 e figura 40), si evince che l’inverter, nei transitori di frequenza all’interno dei 47,5 - 51,5 Hz, può raggiungere anche potenza zero (variazione di potenza pari al 100% di quella istantanea). Le conoscenze sugli attuali inverter e le loro capacità di esclusione o regolazione dello statismo (tra 2% e 5%) sembrano essere know-how dei costruttori.

In periodi di instabilità della rete, come il "balletto delle frequenze" di luglio-agosto, il Distributore può richiedere ai produttori/progettisti di settare gli SPI (Sistemi di Protezione di Interfaccia) o gli inverter caso per caso, basandosi sulle caratteristiche della rete locale. Questo può significare l'applicazione di soglie permissive o, al contrario, restrittive, e talvolta l'esclusione dello statismo f/P se possibile. Sembra quindi che l'epoca degli inverter considerati alla stregua di un elettrodomestico sia terminata, richiedendo una configurazione più attenta e specifica.

Responsabilità e Interventi del Distributore

Il Distributore non può ignorare un reclamo relativo a tensioni alte, anche se causate dall’inverter, che impediscono la produzione e immissione di energia e, di conseguenza, il percepimento degli incentivi. Se il problema di "strozzatura" è sulla rete, il Distributore ha il dovere di rimediare. Se, dopo aver adeguato i conduttori (ad esempio, aumentando la sezione dei cavi), il problema persiste, ciò indica debolezze strutturali sulla rete che richiedono un intervento da parte del Distributore, arrivando, in casi estremi, alla necessità di una nuova cabina.

Nel caso di anomalie di tensioni alte, qualora i contatti telefonici non diano esito, è opportuno scrivere ufficialmente a Enel Distribuzione per lamentare il problema. Il Distributore è tenuto a intervenire potenziando la linea o modificando la tensione in uscita dalla cabina. È importante considerare che un eventuale potenziamento della linea, se effettuato prima dell’attivazione dell’impianto, potrebbe prolungare i tempi necessari e, di conseguenza, ritardare o far perdere gli incentivi.

È da notare che le protezioni adottate dal Distributore per la propria rete non hanno lo scopo di proteggere gli impianti dell’Utente. Tuttavia, il Distributore è motivato a intervenire per evitare di dover gestire reclami o richieste di danni da parte di utenti (anche senza impianto fotovoltaico) i cui apparecchi si siano danneggiati a causa di tensioni anomale.

Inoltre, per quanto riguarda il sistema di distribuzione TT con neutro direttamente a terra, la Norma CEI 0-21 (art. 413.1.4 della CEI 64-8) richiede che la messa a terra del neutro da parte del Distributore abbia un valore inferiore a 180 Ω. La sussistenza di tale condizione deve essere verificata dal Distributore su richiesta dell’Utente, qualora si rilevi che il superamento del limite impedisca il corretto funzionamento delle protezioni differenziali dell’Utente. In questi casi, l’Utente è tenuto a trasmettere al Distributore un rapporto tecnico comprovante il mancato funzionamento, redatto da un’impresa installatrice abilitata o un professionista iscritto all’Albo.

Aggiornamenti e Evoluzioni della Norma

La normativa è in continua evoluzione per adattarsi alle nuove esigenze della rete e degli impianti di produzione. L’Allegato U, «Regolamento di esercizio per il funzionamento dell’impianto di produzione dell’energia elettrica di proprietà dell’utente attivo in parallelo con la rete MT del gestore di rete di distribuzione», è un documento che regola gli aspetti tecnici inerenti le modalità di esercizio e manutenzione della connessione alla rete MT di distribuzione di utenti attivi, stabilendo i rapporti e le competenze tra Distributore e Utente.

L’Allegato Z, invece, prescrive le regolazioni da effettuare sulle protezioni dei generatori (DDG) per attuare il coordinamento selettivo con il Sistema di protezione di interfaccia (SPI), al fine di evitare distacchi anticipati dei generatori rispetto all’intervento della protezione di interfaccia. I valori da impostare sono suddivisi per tipologia di generatori (statici, rotanti ed eolici) e devono essere dichiarati dal produttore al momento della connessione alla rete, riportati nel Regolamento di Esercizio nell’Allegato U.

Recenti aggiornamenti hanno anche riguardato la possibilità di impiegare più SPI: ora è ammesso un DDI (Dispositivo di Interfaccia) unico che escluda contemporaneamente tutti i generatori, oppure più DDI se comandati da un unico SPI. La possibilità di impiegare più SPI, al limite uno per ciascun DDI presente, è ora ammessa per utenze di potenza complessiva fino a 11,08 kW, anziché per utenze fino a 6 kW come nella precedente edizione della norma. Inoltre, per impianti di potenza complessiva superiore a 11,08 kW, è ammesso che siano presenti fino a tre dispositivi di interfaccia distinti, ciascuno con la propria protezione di interfaccia (PI), sprovvisti di funzionamento con logica OR.

Una ulteriore novità riguarda le variazioni di frequenza: fino a poco tempo fa, era necessario rimanere connessi alla rete con un valore di frequenza variabile da 47,5 Hz fino a 51,5 Hz per un tempo indefinito. Infine, è stato introdotto l’Allegato B bis che definisce le modalità di prova per la verifica della rispondenza ai requisiti normativi dei sistemi di accumulo, da eseguire presso laboratori terzi da parte dei costruttori. È importante notare che, come per le connessioni in MT, il sistema di accumulo, anche se connesso sul lato corrente continua di un impianto di produzione, è da ritenersi a tutti gli effetti un generatore.

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