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VOLTIMUM ITALIA

DIFFERENZIALE DI POTENZIALE

tra le masse ed il suolotra due punti del suolo

IMPIANTO DITERRA

DISPERSIONE CORRENTI ANOMALE

NEL SUOLOa 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 animaliprotezione delle installazioni di potenzapotenziale di riferimento mantenimento valore

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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

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Dispersione della corrente nel terreno e la resistenza di terraSe applichiamo una tensione fra due punti sul terreno circola una corrente il terreno si comporta in modo simile ad un conduttore elettrico

A

VI

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

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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

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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

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metri

VOLT

Corrente di guasto a terra IEDispersori di terra con

resistenza RE

UETensione

totale di terra

TENSIONE TOTALE DI TERRAUna 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

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UETensione totale

di terrametri

VOLT

Corrente I

I potenziali nel terreno (tensione di contatto)

1 m

USTtensione

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 CONTATTOLa 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 )

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UETensione 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 PASSOLa 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 )

USStensione di passo

1m

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Geometria del sistema disperdente

conduttori di interconnessione

tra i dispersori

USSUSS

Tensioni di passo e contatto inferiori

Rete di dispersoriDispersore singolo

La configurazione geometrica dei dispersori di terra è fondamentale ai fini del contenimento delle tensioni accidentali

Tensione di contatto pari al

70÷80% tensionetotale di terra

Tensione di contatto inferiori al 20÷30% tensione totale di terra

andamento tensioni di passo e contatto

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MASSAParte 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

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MASSA ESTRANEAParte 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

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VOLTIMUM ITALIA

MESSA A TERRA DELLE MASSELe 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

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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

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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 (UE) 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

UE

UST = UE - UL

L

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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

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VOLTIMUM ITALIA 17

Correnti di guasto a terraUn 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 FTempo predisposto per eliminare il guasto da parte delle apparecchiature di protezione edi 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

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Curva di sicurezza per guasti MT

Tensione di contatto UTP (volt)

Tempo di permanenza della corrente (secondi)

ZZ

Z

REB

Z

10

100

1000

0,01 0,1 1 10

10

VOLTIMUM ITALIA 19

IE

Guasto a terra sui circuiti a bassa tensioneI 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

IE

Massa

IERERN

VOLTIMUM ITALIA 20

Ig

Guasto a terra sui circuiti a bassa tensione

I circuiti di bassa tensione per un guasto a terra sonoa 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 èpercorso 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