Impianti di terra

1 VOLTIMUM ITALIA  1 VOLTIMUM ITALIA  DIFFERENZIALE DI POTENZIALE tra  le  masse  ed il  suolotra  due  punti del  suolo IMPIANTO  DI TERRA DISPERSIONE  CORRENTI  ANOMALE NEL  SUOLO a  50  Hz  (guasti)fulmine DI  FUNZIONAMENTOregolare  e  sicuro  esercizio degli  impianti DI  PROTEZIONEcontenimento  e  controllo tensioni  accidentali conoscenza e controllo ripartizione potenziale  superficie suolo limitazione sovratensioni riduzione perturbazioni Scopi  e  funzione  dell'impianto  di  terra. ASSICURA sicurezza  delle  persone  e  degli  animali protezione  delle  installazioni  di  potenzapotenziale  di  riferimento mantenimento valore

2 VOLTIMUM ITALIA  3 Impianto di terra  L’impianto di  terra di norma deve essere  unico , E’ costituito da dispersori (intenzionali, di fatto), conduttori di terra, nodi principali di terra, conduttori di protezione, conduttori equipotenziali, masse, masse estranee  Il collegamento a terra deve  essere previsto per tutti i  componenti dell’impianto  elettrico (masse), salvo per gli  apparecchi che non richiedono  il collegamento a terra VOLTIMUM ITALIA  Dispersione della corrente nel terreno e la resistenza di terra Se applichiamo una tensione fra due punti sul terreno circola una corrente il terreno si comporta in modo simile ad un conduttore elettrico A V I Linee di flusso della corrente Superfici  equipotenziali La capacità di un terreno a disperdere la corrente è condizionata dalla sua resistività, che dipende essenzialmente da :- natura geologica- carattere chimico- temperatura- grado di umidità

3 VOLTIMUM ITALIA  Dispersione della corrente nel terreno e la resistenza di terra La corrente si diffonde in modo radiale attraverso molteplici sezioni di forma semisferica mano mano sempre più grandi : esse costituiscono tante resistenze elementari  con valore progressivamente sempre più piccolo. Le resistenze elementari più vicine al punto ove èiniettata la corrente (dispersore), sono quelle più elevate e costituiscono la parte preponderante della resistenza di terra.  Il terreno può essere considerato, come un conduttore di sezione variabile, gradualmente crescente. Superfici equipotenziali Linee di flusso della corrente VOLTIMUM ITALIA  metri Dispersori Il potenziale del terreno diminuisce allontanandosi gradualmente dal dispersore fino a diventare nullo in un punto sufficientemente lontano I potenziali nel terreno L’andamento dei potenziali al suolo è caratterizzato da un valore più elevato intorno al dispersore, mentre in posizioni lontane si riscontrano valori piùmodesti La corrente che viene smaltita nel suolo si ripartisce in ogni direzione  provocando differenze di potenziale tra punti diversi Corrente I VOLT

4 VOLTIMUM ITALIA  metri VOLT Corrente di guasto a terra IE Dispersori di terra con  resistenza RE UE Tensione  totale  di terra TENSIONE TOTALE DI TERRA Una massa (struttura metallica), a causa di un guasto  d’isolamento, assume il potenziale UE rispetto ad un punto  sufficientemente lontano “potenziale zero o potenziale  indisturbato” [UE = RE I ] I potenziali nel terreno (tensione totale di terra) Il punto con potenziale  zero si trova a circa 3 ÷5  volte la dimensione  massima dei dispersori  di terra VOLTIMUM ITALIA  UE Tensione totale  di terra metri VOLT Corrente I I potenziali nel terreno (tensione di contatto) 1 m U ST tensione di  contatto Mentre il valore della  tensione totale di terra  dipende dai valori della  resistenza di terra e della  corrente di guasto a terra, il  valore della tensione di  contatto dipende anche dalla  configurazione geometrica  dell’impianto di terra TENSIONE DI CONTATTO La tensione di contatto è la tensione a cui può essere soggetto il corpo umano in seguito al  contatto con carcasse o strutture metalliche, normalmente non in tensione, delle macchine e  delle apparecchiature (distanza tra i piedi e le masse convenzionalmente pari ad 1 m) Le tensioni di contatto vengono contenute ricorrendo a dispersori estesi (anelli equipotenziali  posti lungo il perimetro dell’area da proteggere) ed interrati a modesta profondità ( circa 0,5 m )

5 VOLTIMUM ITALIA  UE Tensione totale  di terra metri VOLT I potenziali nel terreno (tensione di passo) Le tensioni di passo vengono contenute ricorrendo a dispersori verticali molto interrati e con  conduttori di terra isolati La tensione di passo, che dipende anche dalla configurazione geometrica  dell’impianto di  terra , sono in generale inferiori alle tensioni di contatto ed hanno valori ammissibili più alti (da  piede a piede) e conseguentemente si può supporre che in un impianto di terra non si  manifestano tensioni di passo pericolose TENSIONE DI PASSO La tensione di passo USS è la tensione che durante il funzionamento di un impianto di terra può  risultare applicata tra i piedi di una persona a distanza di un passo (convenzionalmente 1 m ) U SS tensione  di passo 1m VOLTIMUM ITALIA  10 Geometria del sistema disperdente conduttori  di interconnessione tra i dispersori U SS U SS Tensioni di passo e contatto inferiori Rete di dispersori Dispersore singolo La configurazione geometrica dei dispersori di terra è fondamentale ai fini del contenimento delle tensioni accidentali Tensione di  contatto pari al  70÷80% tensione totale di terra Tensione di contatto inferiori al  20÷30% tensione totale di terra andamento tensioni di passo e contatto

6 VOLTIMUM ITALIA  MASSA Parte conduttrice di un componente elettrico che può essere toccata e che non è in tensione in  condizioni ordinarie,  ma che può andare in tensione in condizioni di guasto Una parte conduttrice che può  andare in tensione perché è in contatto con una massa  non è da considerare una massa Requisiti perché una parte metallica possa essere considerata massa : - faccia parte dell’impianto elettrico - sia comunque accessibile - possa andare in tensione per un difetto d’isolamento VOLTIMUM ITALIA  MASSA ESTRANEA Parte conduttrice non facente parte dell’impianto elettrico in grado di introdurre un potenziale, generalmente di terra Esempi di masse estranee :• elementi metallici facenti parte di strutture di edifici• condutture metalliche di gas, acqua e per riscaldamento

7 VOLTIMUM ITALIA  MESSA A TERRA  DELLE MASSE Le masse devono essere collegate a terra tramite il conduttore di protezioneLe masse simultaneamente accessibili ( che possono essere toccate simultaneamente dalla stessa persona )  devono essere collegate allo stesso impianto di terra Le masse estranee devono essere  connesse al collegamento (nodo)  equipotenziale principale (EQP) al quale  sono collegati il conduttore di  protezione, i conduttori equipotenziali, il  conduttore di terra VOLTIMUM ITALIA  14 PE : Conduttore di protezioneCT : Conduttore di terraMT : Collettore principale di terra Massa Massa EQP : Conduttore equipotenziale principaleEQS : Conduttore equipotenziale supplementare DA : Dispersore (intenzionale)DN : Dispersore ( di fatto) Masseestranee Masseestranee Massaestranea Esempio di collegamenti di un impianto a terra

8 VOLTIMUM ITALIA  15 Potenziali trasferiti  In casi particolari la tensione di contatto coincide con la tensione totale di terra L’impianto di terra potrebbe non garantire la sicurezza delle persone che usano cordoni prolungatori per alimentare  apparecchi di classe I (masse) posti alla periferia o al di fuori dall’impianto di terra Il conduttore di protezione del cordone prolungatore, si trova alla tensione totale di terra (U E ) e presenta verso  il punto L del terreno la tensione di contatto prossima a quella totale; di fatto la tensione accidentale che una  persona può essere sottoposta è pari a quella di un passo lungo come il tratto di terreno cortocircuitato dal  conduttore di protezione U E U ST =  U E  - U L L VOLTIMUM ITALIA  16 Potenziali trasferiti  P R O V V E D I M E N T I  SEPARAZIONE  DELLE  MASSE(interruzione continuità metallica nel punto di abbandono dell’area dell’impianto di terra) CONTROLLO  DEL POTENZIALEmodifica resistività superficiale terreno (rivestimento con  asfalto,pietrisco)  collegamento a dispersori supplementari SEGREGAZIONEinstallazione di idonee barriere attorno alle parti conduttrici od alle aree per impedire che queste vengano toccate installazione di una barriera isolante che impediscono l'accessibilità simultanea a parti collegate a impianti di terra diversi ISOLAMENTO  delle parti conduttrici o delle Aree LIMITAZIONE SOVRATENSIONI mediante l’uso di SPD

9 VOLTIMUM ITALIA  17 Correnti di guasto a terra Un componente elettrico (massa) per un difetto di isolamento può originare una corrente di guasto a terra; conseguentemente l’impianto di terra deve smaltire nel terreno la corrente di guasto nelle condizioni di : guasto a terra sul lato circuiti a media tensioneguasto a terra sui circuiti a bassa tensione L’impianto di terra deve essere dimensionato sulla base della corrente di guasto a terra della rete MT di alimentazione e del tempo di eliminazione del guasto a terra da parte della protezione verso i guasti a terraValore della corrente che interessa l’impianto di terra : Corrente di guasto a terra IF Corrente che fluisce dal circuito principale verso terra, o verso parti collegate a terra,nel punto di guasto (punto di guasto a terra) Durata della corrente di guasto a terra: Tempo di eliminazione del guasto a terra t F Tempo predisposto per eliminare il guasto da parte delle apparecchiature di protezione e di interruzione della porzione di circuito interessata dal guasto stesso. Guasto a terra sul lato circuiti a media tensione I circuiti di media tensione per un guasto a terra sono  a corrente impressa e con tensione variabile VOLTIMUM ITALIA  18 Curva di sicurezza per guasti MT Tensione di contatto UTP (volt) Tempo di permanenza della corrente (secondi) Z Z Z R EB Z 10 100 1000 0,01 0,1 1 10

10 VOLTIMUM ITALIA  19 I E Guasto a terra sui circuiti a bassa tensione I circuiti di bassa tensione per un guasto a terra sono a tensione impressa e con corrente variabile Il parametro costante è il valore della tensione verso terra , mentre la corrente varia in  relazione all’impedenza del circuito che dipende dal sistema di collegamento a terra  (sistema TT, Sistema TN) La corrente di guasto a terra interessa nel suo  percorso due impianti di terra separati e distinti (quello  del neutro del Distributore e quello dell’impianto  utilizzatore  Il valore della corrente, trascurando l’impedenza dei conduttori e del trasformatore è data dalla relazione  IE = Uo/(RN +RE) La tensione di contatto non deve superare 50 V nelle condizioni ordinarie e 25 V nelle condizioni particolari I E Massa I E R E R N VOLTIMUM ITALIA  20 Ig Guasto a terra sui circuiti a bassa tensione I circuiti di bassa tensione per un guasto a terra sono a tensione impressa e corrente variabile L’impianto di terra è interessato marginalmente  dalla corrente di guasto a terra in quanto la  maggior parte transita sul conduttore neutro Il guasto franco a terra, contatto della fase con la   massa, è un corto circuito poiché è interessato il  conduttore neutro; l’impianto di terra non è percorso da corrente Le masse assumono il potenziale del conduttore  neutro Ig (corrente di  guasto) SISTEMA TN: il guasto a terra non interessa i dispersori di terra