Sovratensioni di origine interna

L’evento scatenante è interno alla rete di distribuzione ed imputabile quasi sempre a commutazioni su carichi di potenza, a variazioni di carico, a circuiti risonanti che utilizzano dispositivi di commutazione a semiconduttore (ad esempio tiristori) o, infine, a guasti nel sistema di alimentazione (specialmente cortocircuiti o archi voltaici).

Esempio tipico è costituito dal guasto franco a terra di una fase in un sistema a tre fili con neutro isolato, evento che provoca un aumento di un fattore √3 della tensione verso terra delle due fasi “sane”. Similmente, l’improvviso distacco del carico da un alternatore fa passare la macchina dal pieno regime al funzionamento a vuoto con conseguente aumento del valore efficace della tensione di linea (il fattore di aumento è in questo caso compreso tra 1,3 ed 1,5 volte il valore nominale).

Come è facile intuire, l’andamento temporale del genere di sovratensioni appena descritte è sempre sinusoidale con frequenza pari a quella di esercizio. Differente è invece il caso in cui il guasto franco a terra interessi una fase di linea AT: possono in tal caso prodursi archi elettrici intermittenti che causano sovratensioni di carattere oscillatorio smorzato con frequenza superiore a quella di esercizio e sovrapposte alla tensione di rete.

La figura 1 mostra, a titolo di esempio, l’effetto prodotto da un disturbo oscillatorio smorzato avente ampiezza di picco 200V, frequenza 1,5 kHz e costante di smorzamento (esponenziale) rispettivamente pari a 1/20 1/4 ed 1/2 del periodo di rete. Sovratensioni simili si producono anche durante il periodo transitorio conseguente al distacco dei contatti di un interruttore durante la sua apertura.

Di converso, la chiusura di un interruttore - a monte di una linea AT che alimenta un trasformatore - causa un’onda progressiva in linea, alla quale si aggiunge la corrispondente onda riflessa originata all’interfaccia linea-trasformatore. Eventi di questo tipo danno luogo a sovratensioni di carattere impulsivo con forma d’onda unidirezionale a fronte ripido.

Appare evidente da quanto sopra, come la forma d’onda della sovratensione risulti essere esplicativa della causa che l’ha prodotta: per questo motivo si è convenuto di classificare le sovratensioni di origine interna, in funzione del proprio andamento temporale distinguendo le stesse in:

• sinusoidali a frequenza di esercizio;
• oscillatorie smorzate;
• impulsive.