La messa a terra secondo la sezione 707 della Norma CEI 64-8

Le prescrizioni della sezione 707 della Norma CEI 64-8 si riferiscono all’impianto di terra asservito a locali contenenti apparecchiature di elaborazione dati con particolare riferimento ai collegamenti equipotenziali a basso disturbo e alla protezione contro i contatti diretti e indiretti delle apparecchiature che presentano elevate correnti di dispersione.

La permanenza di correnti di dispersione verso terra, dovute principalmente all’impiego di filtri per la soppressione delle interferenze collegati a terra e ad altri circuiti elettronici che in condizioni ordinarie oppure in situazioni particolari possono addurre elevate correnti di funzionamento verso terra, può dar luogo, come indicato in fig. 1, ad una tensione totale di terra pericolosa.

La presenza di filtri passa basso preposti alla soppressione dei disturbi può introdurre un altro pericolo dovuto alla rottura del PE.

Nella figura 2 è evidenziato come, interrompendosi il collegamento a terra di un filtro con due condensatori inseriti tra fase e neutro e con punto centrale a terra, la corrente di funzionamento non possa più essere scaricata a terra e una tensione pericolosa venga trasferita in modo permanente sulle masse. Se i condensatori presentano lo stesso valore di capacità la persona sarebbe soggetta ad una tensione pari a U/2.

La rottura del PE diventa particolarmente grave se contemporaneamente si danneggia anche un condensatore, ad esempio a causa di picchi di sovratensione, perché una tensione pericolosa potrebbe essere trasferita su tutte le masse.

In riferimento alle correnti di dispersione le Norme in definitiva suddividono le apparecchiature elettroniche di elaborazione dei dati in tre gruppi:

• con correnti di dispersione non superiori a 3,5 mA - gli apparecchi sono collegabili alla rete senza particolari accorgimenti anche mediante prese a spina per usi domestici e similari e sono esclusi dalle prescrizioni della seguente sezione perché non presentano correnti di dispersione elevate.
  
  
• con correnti di dispersione comprese tra 3,5 e 10 mA – devono essere collegati alla rete in modo fisso o mediante spine di tipo industriale. Nei sistemi TT, quando il circuito è protetto mediante un interruttore differenziale la Norma richiede che sia soddisfatta anche la seguente relazione:
  I_Δt ≤ I_Δn ≤ UL / 2R_A
  dove
  I_Δt è la corrente totale di dispersione verso terra,
  I_Δn la corrente differenziale nominale del dispositivo differenziale,
  UL la tensione limite di contatto
  2R_A la resistenza del dispersore.
  La Norma sconsiglia l’uso del sistema IT per la difficoltà che si incontra nel soddisfare le condizioni di sicurezza U_L ≤ 50V dopo un primo guasto e consiglia di alimentare l’apparecchiatura da un sistema TN derivato dal sistema IT tramite un trasformatore.
  
  
• con corrente di dispersione superiore a10 mA – per queste apparecchiature, che presentano permanentemente elevate correnti di dispersione verso terra, bisogna adottare, oltre agli accorgimenti indicati per le apparecchiature con correnti di dispersione comprese tra 3,5 e 10 mA, anche alcuni provvedimenti supplementari. Le stesse prescrizioni si devono applicare anche quando le correnti di dispersione elevate sono presenti su circuiti terminali che convogliano verso terra una corrente di dispersione dovuta alla somma delle correnti di dispersione di più apparecchiature.

Per queste apparecchiature che presentano correnti di dispersione molto elevate, in relazione ai pericoli che ne derivano per le persone, la norma prevede alcuni possibili rimedi:

• Impiego di trasformatori con secondario collegato a terra – L’apparecchiatura può essere separata elettricamente mediante trasformatore con il circuito secondario che deve essere preferibilmente connesso come un sistema TN. In questo caso la corrente di filtro si chiude su un circuito completamente metallico che deve essere opportunamente sovradimensionato o dotato di dispositivo per il controllo dell’integrità per garantire una connessione ad affidabilità aumentata come indicato ai punti successivi. Si noti che la corrente di filtro (fig. 3a) non interessa più il dispersore eliminando in tal modo il pericolo che si manifestino tensioni totali di terra elevate. L’alimentazione avviene normalmente tramite trasformatori a due avvolgimenti (sono esclusi gli autotrasformatori) ma può essere anche ottenuta attraverso un UPS o un gruppo motore alternatore.
  
  
• Connessione a terra ad elevata affidabilità – I conduttori di protezione devono soddisfare le prescrizioni generali stabilite dalla 64-8 al capitolo 54 ed avere una sezione maggiorata rispetto a quella normalmente prevista (fig. 3b). Se il conduttore non fa parte dello stesso cavo di alimentazione la sezione minima ammessa è di 10 mm² in alternativa può essere costituito da due conduttori in parallelo di sezione non inferiore a 4 mm². Se il PE fa parte di un cavo multipolare la somma delle sezioni di tutte le anime costituenti il cavo, compreso il PE, non deve essere inferiore a 10 mm² e comunque il PE non deve avere una sezione inferiore a 2,5 mm². Si possono usare anche due conduttori di protezione in parallelo se costituiti da due anime del cavo multipolare di alimentazione, a condizione che la somma delle sezioni di tutti i conduttori che costituiscono il cavo multipolare non sia inferiore a 10 mm². In tale caso uno dei conduttori di protezione può essere costituito da una armatura metallica, da una guaina metallica o da un rivestimento metallico che facciano parte per costruzione del cavo. Si possono usare anche due conduttori di protezione in parallelo con sezione non inferiore a 2,5 mm² installati entro uno dei seguenti involucri:
  • tubi protettivi metallici rigidi che presentino una continuità elettrica in accordo con le Norme della serie CEI EN 50086;
  • canali metallici;
  • cunicoli metallici;
  • schermature metalliche;
  • armature metalliche.
    
    
• Sorveglianza della continuità del PE – Si può installare sul conduttore di protezione un dispositivo di sorveglianza della continuità del conduttore di protezione che provveda ad interrompere automaticamente l’alimentazione se si interrompe il circuito verso terra (fig. 3c).

Un’altra situazione pericolosa può verificarsi in presenza di periferiche remote. Le periferiche remote sono collegate col centro di elaborazione tramite i cavi di segnale ed essendo apparecchiature dislocate a grande distanza rispetto al sistema centrale possono avere la messa a terra delle masse collegata ad un dispersore separato. Un guasto su una di queste apparecchiature si ripercuote sul sistema centrale e viceversa senza provocare l’intervento dei dispositivi di protezione che in queste condizioni non sono in grado di rilevare il guasto. Le soluzioni proposte dalle Norme sono l’impiego di dispositivi limitatori di tensione (ad esempio varistori) in prossimità dei punti nei quali si vogliono assicurare adeguate condizioni di sicurezza, l’interposizione di dispositivi di separazione (per es. trasformatori di isolamento oppure optoisolatori) nei cavi di segnale che garantiscano la separazione galvanica, impiego di componenti ed apparecchiature con isolamento adeguato.

Messa a terra di funzionamento a basso disturbo

I vari circuiti e lo schermo dei cavi delle apparecchiature elettroniche abitualmente devono essere, per ragioni funzionali, vincolati al potenziale di terra. Normalmente ci si serve dello stesso impianto di terra di protezione che però purtroppo in alcuni casi può introdurre nelle apparecchiature elettroniche dei disturbi tali da comprometterne il corretto funzionamento. Una soluzione, per altro difficilmente applicabile, potrebbe essere quella di separare gli impianti di terra. Impianti di terra separati sono ammessi all’interno di uno stesso impianto solo se è impossibile toccare simultaneamente masse collegate a diversi sistemi disperdenti, condizione impossibile da realizzare all’interno di un centro di elaborazione dati a causa della mescolanza e vicinanza di masse elettriche ed elettroniche. Le persone che devono lavorare con apparecchi collegati ad impianti di terra separati possono infatti essere soggette a differenze di potenziale pericolose se le macchine sono toccate contemporaneamente (fig. 5).

Una soluzione pratica e razionale può essere quella indicata in figura 6 con le masse elettroniche collegate ad un nodo equipotenziale indipendente facente capo allo stesso impianto generale di terra.

Con questo tipo di collegamento si garantisce l’equipotenzialità fra le masse elettroniche che risultano in tal modo indipendenti dal potenziale verso terra assunto dall’impianto di terra generale. Tenendo per quanto possibile separati i conduttori di protezione e di terra di segnale delle apparecchiature elettroniche le interferenze possono essere mantenute al di sotto di livelli compatibili con il buon funzionamento delle apparecchiature. Quanto fin qui detto può essere tradotto nella figura 6 con due nodi equipotenziali separati, uno per le masse e masse estranee elettriche ed uno per le masse elettroniche, connessi ad un unico collettore generale di terra. La conformazione tipica di questo sistema, con percorsi lunghi ad elevata reattanza induttiva, favorisce l’attenuazione dei disturbi che transitano attraverso il collettore generale di terra.

Figura 2
La rottura del PE impedisce alla corrente di funzionamento dei filtri passa basso di scaricarsi a terra creando una situazione di grave pericolo per chi toccasse una massa. Il pericolo è ancora più grave se si guasta anche il condensatore C1 perché tutte le masse vengono messe in tensione.

Figura 3
Soluzioni per la sicurezza proposte dalla Norma CEI 64-8

1. Impiego di trasformatori con secondario collegato a terra
2. Connessione a terra ad elevata affidabilità
3. Sorveglianza della continuità del PE

Allegati scaricabili

La terra elettrico-elettronica nei centri elaborazione dati