36_42_4_05_ELE_GULINELLI

7
36 4/05 IMPIANTI ELETTRIFICAZIONE intermedi, nemmeno in corrispondenza dei nodi, ossia dei punti di derivazione. Per la ricerca e la selezione dei guasti risulta più economico effet- tuare delle sconnessioni, piuttosto che affidarsi all’ausilio di veri e propri organi di manovra da esterno. Nella figura 2 è, invece, schematizzata una tipica rete di bassa tensione in area ad ele- vata densità di carico, prevalentemente in cavo interrato, nella versione più moderna di tipo a neutro concentrico o cordato, in alluminio o rame. Le linee dorsali, di sezione costante, hanno una lunghezza variabile da 100 a 400 metri, rispettivamente nella zone urbane ed extra urba- ne industrializzate. Sono magliate con linee dor- sali della stessa o di altre cabine di alimentazio- ne, in modo da rendere possibili manovre di spo- stamento dei carichi da una direttrice all’altra (schema per direttrici congiungenti esercite radial- mente). I punti di sezionamento, compresi quel- li di confine, per le suddette manovre di eserci- zio e la ricerca dei guasti, sono costituiti da mor- settiere normalmente allocate all’interno di arma- dietti stradali. Le linee uscenti da una medesima cabina possono variare da due, nelle aeree rura- li, a quattro, negli insediamenti industriali, o in numero maggiore nei grandi centri abitati. Esse sono protette solamente in testa, mediante fusi- bili o interruttori automatici di tipo magnetoter- mico, che consentono di selezionare sia i guasti per sovraccarico, sia i guasti per cortocircuito (3) . Partendo dall’illustrazione dei criteri concettuali seguiti per stabilire lo stato del neutro della rete pubblica, si fornisce una sintesi delle esperienze di esercizio alla luce della scelta effettuata circa quarant’anni fa sia sotto l’aspetto della qualità del sevizio reso alla clientela, sia per quanto attiene le implicazioni di sicurezza presenti nell’effettuazione degli interventi di manutenzione in tensione e fuori tensione LO STATO DEL NEUTRO E I RIFLESSI SULL’ESERCIZIO DELLA RETE PUBBLICA DI BT di Andrea Gulinelli L a conoscenza dell’esercizio del neutro e, più in generale, del funzionamento della re- te pubblica, riveste crescente interesse es- sendo sempre più esteso da parte dei distributo- ri l’affidamento in outsourcing delle attività di ge- stione utenza e di manutenzione, in passato ri- servate esclusivamente alle risorse interne. STRUTTURA ED ASSETTO DELLA RETE Per rete di distribuzione pubblica in bassa ten- sione (1) s’intende l’insieme delle linee allacciate alle cabine di trasformazione MT/BT. La linea è, in genere, costituita da una dorsale, da eventua- li derivazioni, che possono essere anche della medesima sezione, e dai collegamenti ai clienti singoli o centralizzati, detti prese. Ormai anche le derivazioni sono tutte trifasi a quattro fili, men- tre le prese possono essere anche a due o tre fili (2) . Nella figura 1 è rappresentata una linea di distri- buzione aerea su pali, prevalentemente impie- gata in territori extra urbani o, comunque, a bassa densità di carico. La soluzione più avanzata pre- vede l’utilizzo di cavi isolati di tipo cordato a neu- tro portante o auto portante, con conduttori in alluminio o rame. L’estensione di una dorsale non supera 1÷1,2 km e i conduttori sono di sezione decrescente. In genere non è prevista l’intercon- nessione con altre dorsali; è esclusa, quindi, la possibilità di rialimentazione in caso di guasto. Per questa ragione non sono previsti sezionamenti H Figura 1 H Figura 2

description

stato del neutro

Transcript of 36_42_4_05_ELE_GULINELLI

Page 1: 36_42_4_05_ELE_GULINELLI

36

4/05

IMPI

AN

TIEL

ETTR

IFIC

AZ

ION

E

intermedi, nemmeno in corrispondenza dei nodi,ossia dei punti di derivazione. Per la ricerca e laselezione dei guasti risulta più economico effet-tuare delle sconnessioni, piuttosto che affidarsiall’ausilio di veri e propri organi di manovra daesterno. Nella figura 2 è, invece, schematizzatauna tipica rete di bassa tensione in area ad ele-vata densità di carico, prevalentemente in cavointerrato, nella versione più moderna di tipo aneutro concentrico o cordato, in alluminio orame. Le linee dorsali, di sezione costante, hannouna lunghezza variabile da 100 a 400 metri,rispettivamente nella zone urbane ed extra urba-ne industrializzate. Sono magliate con linee dor-sali della stessa o di altre cabine di alimentazio-ne, in modo da rendere possibili manovre di spo-stamento dei carichi da una direttrice all’altra(schema per direttrici congiungenti esercite radial-mente). I punti di sezionamento, compresi quel-li di confine, per le suddette manovre di eserci-zio e la ricerca dei guasti, sono costituiti da mor-settiere normalmente allocate all’interno di arma-dietti stradali. Le linee uscenti da una medesimacabina possono variare da due, nelle aeree rura-li, a quattro, negli insediamenti industriali, o innumero maggiore nei grandi centri abitati. Essesono protette solamente in testa, mediante fusi-bili o interruttori automatici di tipo magnetoter-mico, che consentono di selezionare sia i guastiper sovraccarico, sia i guasti per cortocircuito(3).

Partendo dall’illustrazione dei criteri concettuali seguitiper stabilire lo stato del neutro della rete pubblica, si fornisceuna sintesi delle esperienze di esercizio alla luce della sceltaeffettuata circa quarant’anni fa sia sotto l’aspetto della qualitàdel sevizio reso alla clientela, sia per quanto attienele implicazioni di sicurezza presenti nell’effettuazionedegli interventi di manutenzione in tensione e fuori tensione

LO STATO DEL NEUTROE I RIFLESSI SULL’ESERCIZIODELLA RETE PUBBLICA DI BTdi Andrea Gulinelli

L a conoscenza dell’esercizio del neutro e,più in generale, del funzionamento della re-te pubblica, riveste crescente interesse es-

sendo sempre più esteso da parte dei distributo-ri l’affidamento in outsourcing delle attività di ge-stione utenza e di manutenzione, in passato ri-servate esclusivamente alle risorse interne.

STRUTTURA ED ASSETTO DELLA RETEPer rete di distribuzione pubblica in bassa ten-sione(1) s’intende l’insieme delle linee allacciatealle cabine di trasformazione MT/BT. La linea è,in genere, costituita da una dorsale, da eventua-li derivazioni, che possono essere anche dellamedesima sezione, e dai collegamenti ai clientisingoli o centralizzati, detti prese. Ormai anchele derivazioni sono tutte trifasi a quattro fili, men-tre le prese possono essere anche a due o tre fili(2).Nella figura 1 è rappresentata una linea di distri-buzione aerea su pali, prevalentemente impie-gata in territori extra urbani o, comunque, a bassadensità di carico. La soluzione più avanzata pre-vede l’utilizzo di cavi isolati di tipo cordato a neu-tro portante o auto portante, con conduttori inalluminio o rame. L’estensione di una dorsale nonsupera 1÷1,2 km e i conduttori sono di sezionedecrescente. In genere non è prevista l’intercon-nessione con altre dorsali; è esclusa, quindi, lapossibilità di rialimentazione in caso di guasto.Per questa ragione non sono previsti sezionamenti

H Figura 1 H Figura 2

Page 2: 36_42_4_05_ELE_GULINELLI

IMPI

AN

TI

37

IL SISTEMA DI MESSA A TERRALa rete elettrica italiana di distribuzione in bassatensione è riconducibile, riprendendo la defini-zione offerta dalla normativa degli impianti uti-lizzatori(4), a un sistema TT, nel quale, cioè, il con-duttore neutro che viene distribuito deve essereconsiderato, ai fini della sicurezza, un condutto-re attivo, ossia a tutti gli effetti in tensione(5). Neconsegue che il cliente deve collegare a terra lemasse dei propri apparecchi utilizzatori in modoseparato ed elettricamente indipendente. Ciò,come vedremo meglio nel seguito, minimizza irischi di trasferimento di sovratensioni dalla retepubblica all’impianto privato, ottenendo il mas-simo grado di disaccoppiamento possibile fra idue impianti, demarcando in tal modo un nettoconfine delle responsabilità.Per la rete pubblica, la Norma CEI 11-1(6), art.3.1.1, impone la messa a terra del neutro (centrostella del sistema trifase, figura 3), quando la ten-sione nominale è uguale o superiore a 380 volt(7).Lo scopo della messa a terra è quello di conte-nere le sovratensioni sulla rete per garantire laqualità e la sicurezza della fornitura. In partico-lare, la messa a terra del neutro, indipendente-mente dal suo valore di resistenza, garantisce ilcorretto funzionamento della protezione controi contatti indiretti realizzata dai clienti mediantel’utilizzo di interruttori differenziali.Il neutro può essere collegato a terra: in posizione indipendente dall’impianto di ter-

ra della cabina MT/BT, ossia fuori dall’area d’in-fluenza dell’impianto di terra, condizione chesi realizza ad una distanza superiore a 20 me-tri (figura 3). Generalmente, la messa a terraviene effettuata in corrispondenza del primonodo sezionabile, nelle linee in cavo interra-to, o del primo sostegno, nelle linee aeree.Questa soluzione è detta anche a neutro iso-lato rispetto all’impianto di terra della cabina;

in cabina, direttamente a partire dal centro stel-la del trasformatore MT/BT, quindi costituendoun impianto di terra unico, in armonia con leraccomandazioni generali dell’appena richia-mata Norma (figura 4). In questo caso, poichélocalmente sono pure collegate le masse del si-stema di I categoria, il sistema all’interno dellacabina si trasforma in TN. La messa a terra delneutro in cabina è possibile a condizione che,per un guasto lato sistema di II categoria (me-dia tensione), la tensione totale di terra UE, sia:– ″ 500 V, se il guasto viene eliminato in untempo tf < 5 secondi;– ″ 250 V, se il guasto viene eliminato in untempo tf > 5 secondi(8).

Vedremo che entrambe le opzioni presentanovantaggi e svantaggi, per cui la scelta deve esse-re fatta in sede di progetto e verificata in rela-zione alle risultanze di esercizio. Per ragioni disicurezza, pur non fissando la Norma un valorelimite della resistenza di messa terra, il neutro èpoi collegato a terra anche in altri posti: in cor-rispondenza di ogni punto di sezionamento nellelinee in cavo interrato e ogni 200 m circa nelle

linee aeree. È diffusa, infatti, la tendenza ad uti-lizzare, in caso di lavori, il conduttore di neutrocome conduttore di protezione.

LE SOVRATENSIONI SULLA RETEDI BASSA TENSIONE

Le sovratensioni che si possono manifestare sullarete e che, oltre a trasferirsi ai clienti, possonocostituire un rischio contro la sicurezza nell’at-tività di manutenzione, sia fuori tensione, sia sottotensione, sono generalmente quelle di cui nelseguito si dettagliano le origini, tenendo presen-te che i limiti riportati sono, sotto l’aspetto dellaqualità della tensione di fornitura, quelli indica-ti dalla riferita Norma CEI EN 50160: cadute di tensione significative sul neutro, per

squilibrio nei carichi assorbiti dalla linea, par-ticolarmente frequenti nel caso di forniture mo-nofase in numero limitato e non concentrate.Lo squilibrio delle correnti assorbite non do-vrebbe superare il 25%;

aumento delle tensioni di fase per interruzio-ne accidentale del neutro, che può raggiun-gere anche il valore della tensione concate-nata: ad esempio, quando l’interruzione delneutro è associata anche a un cortocircuito fa-se/neutro (le dissimetrie delle tensioni nel si-stema trifase non dovrebbero superare il 5%);

4/05

ELET

TRIF

ICA

ZIO

NE

H Figura 3

H Figura 4

Page 3: 36_42_4_05_ELE_GULINELLI

38

4/05

IMPI

AN

TIEL

ETTR

IFIC

AZ

ION

E

tensione sul neutro per guasto dovuto a un con-tatto a terra di una fase (figura 4) del sistemadi I categoria (bassa tensione). Nel caso di mes-sa a terra del neutro isolata rispetto all’impiantodi terra della cabina, la tensione di fase si ri-partisce fra la resistenza Rg del guasto e la re-sistenza complessiva dei collegamenti a terradel neutro (parallelo di tutti valori di RN). Conguasto franco, la tensione sul neutro può rag-giungere teoricamente il valore della tensionedi fase. Nella pratica, l’eliminazione di questoguasto non risulta sempre possibile, essendola porzione della corrente di guasto quasi sem-pre minore della soglia di taratura della pro-tezione di massima corrente, normalmente fis-sata sulle più elevate correnti assorbite dallalinea. In questo senso, un miglioramento è pos-sibile, come vedremo più avanti, con l’utiliz-zo di interruttori automatici muniti di relè dimassima corrente anche sul neutro. La tensio-ne sul neutro risulta, invece, trascurabile sela messa a terra viene effettuata localmente,ossia in cabina, in quanto la corrente di gua-sto si ripartisce anche attraverso la resistenzadi terra RE della cabina stessa, quasi sempre as-sai più bassa anche di quella complessiva dimessa a terra del neutro (figura 4, percorso inazzurro della corrente Ig). Altrettanto accadese la cabina è inserita in un impianto di terraglobale, che fa assumere al neutro una resi-stenza verso terra estremamente bassa, per ef-fetto della generale interconnessione degli im-pianti di terra delle cabine, delle guaine di ca-vi e delle stesse messe a terra del neutro. In ta-le situazione impiantistica sussiste di fatto unsistema di tipo TN. All’esterno dell’impianto diterra globale, quando il neutro è messo a ter-ra in cabina, dovrebbe essere verificata la ten-sione di contatto sulle masse della cabina stes-sa rispetto ad un tempo di eliminazione delguasto non inferiore a 5 secondi (UTP ″ 80 V),in analogia con quanto stabilito per gli impiantiutilizzatori. Va detto, inoltre, che con il neutroa terra localmente, un guasto di fase a terra amonte degli interruttori, posti a protezione di

ciascuna delle linee uscenti dalla cabina, puòessere eliminato in pratica solamente dall’in-tervento dei fusibili a MT;

tensione sul neutro per guasto dovuto a un con-tatto a terra del sistema di II categoria. Questotipo di sovratensione è classificata dalla Nor-ma CEI EN 50160 fra le sovratensioni tempo-ranee delle fasi verso terra. Se il neutro è col-legato a terra in posizione indipendente dal-l’impianto di terra della cabina (figura 5, as-senza del collegamento tratteggiato di coloreazzurro), perché UE > 500 V (tf < 5 s) ovvero250 V (tf > 5 s), la corrente di terra IE, o la cor-rente di guasto Ig, se coincidente, interessa so-lamente la resistenza RE dell’impianto di terradella cabina, senza, quindi, sottoporre ad al-cuna sollecitazione le apparecchiature situatein posizione indipendente dall’impianto di ter-ra della cabina, siano esse collegate sulla reteo presso la clientela servita. Le apparecchia-ture di bassa tensione situate all’interno o nel-l’area di influenza dell’impianto di terra dellacabina sono, invece, sollecitate verso terra, pertutta la durata del guasto, da una tensione delvalore UE+E, dove E è la tensione nominaleverso terra del sistema, che risulta in fase conUE. Conseguentemente, tali apparecchiaturedovranno avere una tensione di tenuta a fre-quenza industriale del valore, in volt, di:

UP > UE + E

Diversamente, ossia se il neutro è collegato aterra in cabina (figura 5, presenza del colle-gamento tratteggiato di colore azzurro), nes-suna sollecitazione interessa le apparecchia-ture di bassa tensione, perché la tensione versoterra del sistema di I categoria non cambia.Al contrario, sono sollecitate, questa volta, leapparecchiature le cui masse sono collegatein posizione indipendente dall’impianto di terradella cabina, che dovranno avere una tenutaa frequenza industriale non inferiore a 750 volt,ottenuti sommando la massima tensione tota-le di terra consentita, 500 V, con la tensionenominale verso terra del sistema. Questo valo-re (deroga introdotta dalla Norma CEI 11-1) èdestinato ad essere superato rapidamente, sesi pensa che in sede IEC e CENELC è da tempofissato in 1.200 V. Ciò porta a dover conside-rare una sovratensione verso terra intorno a1.500 V. Rispetto a tale prospettiva, non risul-tano situazioni di criticità per i componenti ele apparecchiature della distribuzione, che dacirca vent’anni sono costruite con una tenutaa frequenza industriale generalmente superio-re a 4 kV, mentre potranno essere a rischio discarica molti componenti ed apparecchiaturedegli impianti utilizzatori invecchiati o comun-que di non recente costruzione(9);

tensione sul neutro dovuta a contatti diretti dinatura accidentale con altre linee od impian-ti a tensione superiore, nell’ipotesi che il neu-tro sia collegato a terra in posizione indipen-

H Figura 5

Page 4: 36_42_4_05_ELE_GULINELLI

IMPI

AN

TI

39

4/05

ELET

TRIF

ICA

ZIO

NE

dente dall’area d’influenza dell’impianto di ter-ra della cabina(10). Un esempio classico è co-stituito da un contatto fra i conduttori di unalinea a MT o ad AT con quelli della rete aereadi bassa tensione (per caduta o allentamentodella freccia della catenaria per sovraccarichieccezionali o sovratemperature dovute a cor-tocircuiti) o più semplicemente dalla perfora-zione dell’isolamento fra primario e seconda-rio del trasformatore MT/BT in cabina. Que-st’ultima ipotesi, pur essendo dal punto di vi-sta normativo volutamente trascurata(11), allaluce dell’esperienza riguardante specialmen-te i trasformatori MT/BT a dielettrico liquido,installati in posizione esposta alle sovraten-sioni atmosferiche, come quelli dei posti di tra-sformazione su palo, dovrebbe essere consi-derata almeno nei termini seguenti. Nella fi-gura 6 è rappresentato il circuito determinatodal contatto, C, di un sistema a MT, di cui siconosce la corrente di guasto a terra (Ig), conla rete BT che risulta protetta contro tale even-to dalle resistenze in parallelo di tutte le mes-se a terra del neutro (ΣRN), realizzate in varipunti come in precedenza descritto. I compo-nenti della rete (D) e gli apparecchi utilizza-tori (U) sono sollecitati con una tensione datadalla somma della tensione che si localizza sulneutro (VN) e della tensione di fase (E). Con-seguentemente, se UP è la più bassa fra le te-nute a frequenza industriale dei componentidi rete degli impianti utilizzatori, il valore del-la resistenza totale della messa a terra del neu-tro dovrebbe essere:

Occorre osservare che il valore limite di resi-stenza di guasto, 1÷1,5 kΩ, ancora in grado difar intervenire le protezioni di terra della lineaa MT, è certamente insufficiente a garantire lasicurezza per le installazioni dei clienti(12);

tensioni sul neutro indotte da parallelismi conaltre linee. Le varie messe a terra del neutrodeterminano vere e proprie spire nelle qualipossono essere indotte delle tensioni, special-mente se i parallelismi sono piuttosto lunghi ea distanze ravvicinate. Tensioni queste che pos-sono assumere un valore significativo ai finidella sicurezza nel caso di lavori fuori tensio-ne sulla rete.

Le sovratensioni sotto descritte sono di origineatmosferica e non tutte sono trasferite sulla rete dibassa tensione attraverso il neutro. Esse non riguar-dano la rete realizzata totalmente in cavo interra-to, che sotto questo aspetto si può considerare auto-protetta. Dette sovratensioni sono classificate dallaNorma CEI EN 50160 fra le sovratensioni transi-torie delle fasi verso terra e non dovrebbero supe-rare, presso i clienti, il valore di 6 kV di picco: sovratensione transitoria trasferita dagli im-

pianti di terra per il drenaggio di correnti im-pulsive conseguenti l’intervento di apparecchidi protezione (spinterometri o scaricatori);

sovratensioni atmosferiche (dirette o indotte)trasferite dal sistema a media tensione attra-verso il trasformatore MT/BT;

sovratensioni atmosferiche (dirette o indotte)trasferite dalla linea a BT o anche dalla co-struzione servita dalla linea BT (scarica inver-sa costruzione-linea BT).

In generale, il suddetto limite non è superato. Ilnumero delle sovratensioni che come intensitàpuò superare il valore di 6 kV dipende da moltevariabili, oltre che, naturalmente, dal livello cerau-nico(13) del territorio dove insiste la rete di distri-buzione. Esso, infatti, dipende dal livello d’iso-lamento della linea a MT, dal tipo di apparecchioadottato per la protezione contro le sovratensio-ni (scaricatore o spinterometro), dal valore dellaresistenza dell’impianto di terra della cabina eanche, ma in misura minore e non sempre deter-minante, dalla posizione della prima messa a terradel neutro rispetto all’impianto di terra della cabi-na e dal fatto che questa sia terminale o passan-te rispetto alla linea a MT(14).

PROTEZIONE DEL NEUTROCONTRO LE SOVRACORRENTI

La progressiva sostituzione dei fusibili con gliinterruttori automatici, generalmente dotati di unacurva d’intervento corrente/tempo più favorevo-le, fornisce un contributo all’eliminazione, gra-zie all’installazione di un relè sul polo di neutro,di alcuni guasti che si presentano con correntinon molto elevate, quindi non sempre rilevabilidai relè di massima corrente inseriti sulle fasi. Isuddetti guasti particolarmente resistivi sono: cortocircuiti fase/neutro al termine della li-

nea o in corrispondenza delle prese con con-duttori di sezione modesta;

contatti fase/terra a valle o a monte degli in-terruttori, quando il neutro è isolato dall’im-pianto di terra della cabina.

Naturalmente il grado di selettività dipende essen-zialmente dal livello di taratura del relè di mas-sima corrente sul neutro, che in via conservativa,per non avere interventi intempestivi in presen-

H Figura 6

Page 5: 36_42_4_05_ELE_GULINELLI

40

4/05

IMPI

AN

TIEL

ETTR

IFIC

AZ

ION

E

Individuali) e dalle attrezzature (utensili, stru-menti, schermi, ecc.) utilizzate, appositamentecostruite con un isolamento sovra dimensionatorispetto alle sollecitazioni attese(15). Con riguar-do, invece, alle sovratensioni di tipo atmosferi-co, il lavoro a contatto può essere ancora svol-to, purché si tratti di linee in cavo interrato e diinstallazioni non situate all’aperto. Al contrario,il lavoro sotto tensione a contatto sulle linee aereein conduttori nudi è vietato, anche in assenza disovratensioni atmosferiche. È previsto, ma comun-que in assenza di sovratensioni atmosferiche, solooperando a distanza e facendo uso di fioretti e diaste isolanti, anche queste caratterizzate da unisolamento sovradimensionato.Per il lavoro fuori tensione, oltre alla messa inopera delle misure di sicurezza previste dallaNorma CEI EN 50110, art. 6.2(16), è indispensa-bile prevedere sempre il sezionamento del neu-tro, come esplicitamente prescritto dalla NormaCEI 11-27, art. 11.2.3 La stessa Norma prevede,quando ne ricorrono le condizioni di sicurezza,anche la possibilità di utilizzare il neutro qualeconduttore di protezione.Nel caso di messa a terra del neutro in posizio-ne indipendente dall’area di influenza dell’im-pianto di terra della cabina, il centro stella BT deltrasformatore MT/BT, quando risulti accessibilein condizione di tutte le linee aperte, deve esse-re stabilmente collegato a terra (figura 7). Pergarantire ciò deve essere previsto un quinto con-duttore, al servizio di tutte le linee, connesso alcentro stella del trasformatore MT/BT e messo aterra in un punto indipendente sia dall’impiantodi terra della cabina, al fine di non captare unaparte della tensione totale di terra dovuta a unguasto MT a terra all’interno della stessa, sia datutte le messe a terra del neutro, al fine di noninfluenzarle dal guasto per fase a terra su unadelle linee a bassa tensione (figura 7).Di seguito si riportano le situazioni classiche chesi possono presentare nella pratica operativa, indi-cando quali sono le misure da adottare caso percaso in relazione a come si presenta lo stato delneutro dopo l’avvenuto sezionamento delle fasi.

Neutro sezionabile ed a terra nel trattoin cui si lavora (figura 8)È sufficiente la messa in cortocircuito delle fasie di queste al neutro, utilizzando la messa terrafunzionale dello stesso come conduttore di prote-zione. A questo punto i rischi da controllare, comeabbiamo visto, sono costituiti dalle possibili sovra-tensioni del neutro verso terra di natura induttiva,per parallelismo con altre linee, o, più significati-vamente, quelle dovute a contatti accidentali conlinee interferenti a tensione maggiore, in partico-lare quelle poste in attraversamento superiore.

Neutro sezionabile, ma non a terranel tratto in cui si lavora (figura 9)Questa situazione può verificarsi su una con-giungente alimentabile da due cabine, sulla qualeil tronco oggetto dei lavori è stato isolato per spo-H Figura 9

H Figura 7

H Figura 8

za di forti squilibri di carico, viene fissato a nonmeno della metà della soglia d’intervento dei relèmontati sulle fasi.

SEZIONAMENTO DEL NEUTROE SUO UTILIZZO COME CONDUTTOREDI PROTEZIONE PER LAVORI

Per le attività condotte sotto tensione sulla rete,le sovratensioni a frequenza industriale non sonoin generale pericolose, in quanto largamenteassorbibili dai D.P.I. (Dispositivi di Protezione

Page 6: 36_42_4_05_ELE_GULINELLI

IMPI

AN

TI

41

4/05

ELET

TRIF

ICA

ZIO

NE

stamento del sezionamento di confine, oppureanche su una linea in derivazione, dove il sezio-namento del tratto interessato non è stato effet-tuato in cabina (sezionamento/sconnessione effet-tuata in un cassetto stradale o in una cassetta diderivazione su palo o parete, ecc.). Le condizio-ni di sicurezza prevedono, di conseguenza, chela messa in cortocircuito delle fasi e da questeal neutro sia integrata con un collegamento allaterra locale, effettuato mediante un dispositivomobile(17) con l’infissione di due picchetti.

Casi di lavori su lineecon neutro non sezionabileAnche se la Norma CEI 11-27 (appena riformatacon l’edizione III in vigore dal 4/2005) non ammet-te alternative al sezionamento del neutro, unapproccio sufficientemente cautelativo è quelloschematicamente rappresentato nel diagrammadi flusso di figura 10, illustrativo della generalitàdei casi che si possono presentare, specialmenteper le reti di costruzione meno recente. La sconnessione del neutro, non altrimenti sezio-nabile, si ritiene indispensabile solamente nel

caso che il neutro stesso sia collegato all’impiantodi terra della cabina. Sconnessione da eseguire,successivamente al sezionamento delle fasi, conuna semplice protezione isolante (utilizzo deiguanti isolanti sotto i guanti da lavoro). Se poi neltronco oggetto di lavori non è presente una messaa terra del neutro, occorre associare alla corto-circuitazione delle fasi e del neutro una messa aterra locale mediante dispositivo mobile, comeprevisto in figura 9, caso nel quale si ricade.Si accetta, invece, il rischio residuo, se il neutronon sezionabile non è collegato a terra in cabi-na, conseguente l’ipotesi che si verifichi durantel’attività un guasto a terra sul resto della rete BT.L’alternativa subordinata dell’uso dei guanti iso-lanti è praticabile solamente se non ci sono rischidi contatti diretti della linea oggetto dei lavori conaltre linee od impianti a tensione superiore.

NOTE1) Secondo quanto stabilito dalla legge 8 marzo 1949,n. 105, tuttora in vigore, la tensione di fornitura in bassatensione deve essere di 220/380 volt ±10%. Questo,quindi, è il valore ancora riportato sui contratti di som-ministrazione dell’energia elettrica che vengono sti-

H Figura 10

Page 7: 36_42_4_05_ELE_GULINELLI

42

4/05

IMPI

AN

TIEL

ETTR

IFIC

AZ

ION

E

pulati fra i distributori del servizio elettrico e i loroclienti. Per altro, la Norma CEI EN 50160: “Caratteristi-che della tensione fornita dalle reti pubbliche di distri-buzione dell’energia elettrica”, ha unificato, a far datadal maggio 1995, il livello di 230/400 volt con tolle-ranza ±10%. Tale Norma, però, in armonia con laNorma CEI 8-6, stabiliva che fino all’anno 2003 il valo-re di tensione nominale poteva differire dagli appenadetti valori nella misura di: +6% e -10%. Al momen-to, il regime transitorio sembra prolungarsi, avendoalcuni Paesi, aderenti al CENELEC, richiesto una pro-roga. In ogni caso, per ottemperare ad un tempo aquanto previsto dalle Norme CEI e dalla legislazionevigente, la tensione fase/neutro fornita ai clienti deveessere compresa fra un valore massimo di 242 volt (220+10%) e un valore minimo di 207 volt (230 –10%). Latensione 127/220 volt, anche laddove ancora possi-bile (vedasi clientela uso domestico e similare, ossiaper sole forniture monofase) è in via di abbandono peril crescente aumento dei carichi che la rendono antie-conomica. Infatti, a parità di sezione e di caduta di ten-sione percentuale, con il sistema a tensione 220/380V la linea trasporta una potenza tre volte maggiore.

2) La rete di bassa tensione nazionale ha all’incircaun’estensione di 700.000 km, di cui i tre quarti sonoaerei. Di questi, il 60% è in cavo e il rimanente in con-duttori nudi.

3) In linea di principio, il dispositivo di massima cor-rente è in grado anche di interrompere l’alimentazio-ne per i guasti a terra. Esso, infatti, è interessato dallacorrente di guasto che percorre l’anello costituito dalcontatto a terra della fase, dal collegamento a terra delneutro e da questo al conduttore di fase fino al puntodi guasto della linea stessa. Non v’è dubbio, tuttavia,che la protezione, per così dire naturale, contro i gua-sti a terra dovrebbe essere di tipo differenziale e nonuna semplice protezione di corrente neutro/terra, cheinterverrebbe indiscriminatamente su tutte le linee ali-mentate dal medesimo trasformatore MT/BT. Una pro-tezione differenziale avrebbe, però, un funzionamen-to critico rispetto: all’entità delle correnti di dispersione dovute a defi-

cienza di isolamento, in particolare nelle reti in con-duttori nudi spesso a contatto con piante;

alla presenza di possibili collegamenti a terra delneutro presso i clienti;

all’intensità e durata delle sovratensioni di origineatmosferica.

Va detto per altro, ai fini della protezione contro i con-tatti indiretti, che con il progressivo aumento dellacavizzazione della rete, le elevate caratteristiche di iso-lamento fra le parti attive e gli involucri, accoppiatealla realizzazione degli stessi involucri in materiale iso-lante (da oltre trent’anni sono stati abbandonati con-tenitori da esterno in metallo), conferiscono alle partiaccessibili delle installazioni (gruppi di misura, arma-di stradali, ecc.) un elevato grado di sicurezza.

4) Norma CEI 64-8.

5) Prima della costituzione dell’Enel, la Norma gene-rale per gli impianti elettrici, Norma CEI 11-1, preve-deva per i distributori l’obbligo di garantire il neutro aifini della sicurezza contro i contatti indiretti.Configurando così un sistema TN con il neutro distri-buito come conduttore di protezione.

6) Norma CEI 11-1: “Impianti elettrici a tensione nonsuperiore a 1 kV”, Edizione IX.

7) Tale prescrizione, sempre rispetto alle esigenze disicurezza, discende, indipendentemente dalla tensio-ne del sistema di I categoria (bassa tensione), dall’art.

284 del D.P.R. n. 547/55, nonché dalla Norma CEI 14-4/3 - Appendice B, punto B3.

8) Con la graduale introduzione dell’esercizio dellarete a MT a neutro compensato (bobina di Petersen),che riduce drasticamente la corrente di guasto a terra,la tendenza in atto, da tempo perseguita in altri Paesieuropei, è quella di mantenere in servizio la rete peruna durata superiore a 10 secondi, che rende più pro-babile l’autoestinguenza dei guasti senza sollecitareeccessivamente l’impianto.

9) Non è affatto certo che la maggior parte degli appa-recchi utilizzatori in esercizio, in qualche caso obso-leti, siano in grado di tenere una tensione a frequen-za industriale almeno pari al 75% di quella previstaper i componenti e le apparecchiature allo stato nuovo,che in genere è fissata in 2.000 V.

10) Se il neutro, invece, è messo a terra in cabina, siricade nel caso precedente ed i rischi per la sicurez-za sono maggiormente controllati dal momento che laprotezione è affidata all’efficienza dell’impianto di terradella cabina, sottoposto a verifica periodica.

11) Vedasi Norma CEI 64-8/4, art. 442 – parte commento.

12) Una sicurezza accettabile, considerato che le attua-li correnti di guasto a terra della rete a MT hanno comevalore più probabile circa 150 A e che agli apparec-chi utilizzatori più obsoleti non può essere assegnatauna tenuta superiore a 1.000 V, è conseguibile sola-mente se ΣRN ″ 5 Ω. In via del tutto indicativa, ciòsignifica avere non meno di una decina di messe a terradel neutro sull’intera rete di bassa tensione servita dalmedesimo trasformatore MT/BT.

13) Valore medio dei fulmini/anno per km2 secondo laNorma CEI 81-1.

14) A conferma dell’elevata probabilità del non supe-ramento del valore di 6 kV nelle sovratensioni atmo-sferiche trasferite dalla rete di distribuzione, è la scel-ta operata da Enel per i propri contatori misuratori dienergia di tipo elettronico, di cui alla campagna incorso, per i quali è stata scelta in pratica la categoriadi sovratensione IV – Norma CEI 64-8/4, Tab. 44 B, cheprescrive, per i sistemi a tensione 220/380 V, una ten-sione di tenuta ad impulso di 6 kV per i componentidestinati per l’uso all’origine o nella sua prossimità, diimpianti elettrici di edifici, a monte del quadro di distri-buzione principale.

15) Per esempio, i guanti isolanti per il lavoro sotto ten-sione del tipo più leggero (classe 00 – spessore 0,5mm), secondo la Norma di prodotto CEI EN 60903, sicaratterizzano per una tensione di tenuta di 5 kV (nellamisura di 1 kV applicato ogni secondo) e devono supe-rare una prova che prevede l’applicazione di una ten-sione di 2,5 kV per 3 minuti, durante i quali la correntedispersa non deve superare 14 mA.

16) La possibilità che possa essere immessa tensionein rete anche da parte di clienti passivi, attraverso fontidi alimentazioni non funzionanti in isola, e la presen-za non sempre immediatamente verificabile di inter-ferenze con altre linee elettriche, rende in pratica sem-pre obbligatoria la messa in cortocircuito e a terra dellalinea oggetto dei lavori.

17) Conforme alla Norma CEI EN 61230.