La terza edizione della Norma CEI 64-8 ha introdotto varie modifiche ai criteri di protezione contro i contatti indiretti mediante interruzione automatica dell’alimentazione.
L’insieme delle disposizioni in vigore relative ai sistemi di distribuzione TT – TN – IT risulta ora di non facile lettura sia per il numero di prescrizioni che riguardano questa specifica problematica, sia per la collocazione che tali prescrizioni hanno nei vari capitoli della norma stessa.
Per offrire una visione d’insieme, che ne agevoli l’interpretazione, le varie disposizioni normative sono state sintetizzate e raggruppate in forma tabellare in relazione ai tre sistemi di distribuzione. Questa sintesi non ha lo scopo di sostituire la norma, bensì quello di proporre un quadro generale che consenta di consultarla in modo più razionale. Le schede sono disposte secondo una sequenza logica: vengono innanzitutto definiti i sistemi di distribuzione e le condizioni che si verificano in caso di guasto a terra. Sono quindi specificati sia i criteri generali di protezione, sia quelli particolari, previsti per i luoghi ordinari. Una scheda è dedicata ai collegamenti equipotenziali che, con la nuova edizione della norma, hanno assunto una importanza notevole, tanto da risultare un metodo di protezione sostitutivo all’interruzione automatica dell’alimentazione, quando non possono essere garantiti tempi di intervento per dispositivi di protezione antinfortunisticamente accettabili. Sono quindi indicati i c
riteri di protezione da applicare negli ambienti a maggior rischio elettrico quali i cantieri edili, i locali adibiti ad uso medico e le strutture ad uso agricolo o zootecnico. L’ultima scheda precisa i dispositivi di protezione che risultano idonei ad assicurare la protezione.
SISTEMI DI DISTRIBUZIONE
Le masse possono essere clegate a terra in due modi:
– tutte allo stesso impianto di terra (come in figura);
– singolarmente o per gruppi ad impianti di terra separati.
CONDIZIONI DI GUASTO A TERRA
Sistema TT
Un guasto tra una fase ed una massa determina la circolazione di una corrente di guasto che interessa contemporaneamente gli impianti di terra dell’utente e dell’ente distributore (cabina).
Il valore di tale corrente dipende dall’impedenza dell’anello di guasto (indicato in tratteggio nella figura) costituita essenzialmente dalle resistenze Rn e Rt dei due impianti di terra.
Sistema TN (lato bassa tensione)
Un guasto sul lato bassa tensione è paragonabile ad un corto circuito dato che la corrente si richiude direttamente sul centro della stella del trasformatore interessando solo i conduttori di fase e quelli di protezione (il dispersore non viene quindi coinvolto).
Anche un guasto a terra sul secondario del trasformatore si traduce ancora in corto circuito.
Il criterio di protezione contro i contatti indiretti sul lato bassa tensione si basa sul fatto che in questo tipo di impianti il valore della resistenza di terra non è importante mentre risulta determinante il tempo di interruzione del circuito guasto.
Sistema IT
In caso di guasto a terra la corrente di guasto può richiudersi solo attraverso le capacità dei conduttori sani verso terra, per cui risulta molto limitata; conseguentemente la soprelevazione di tensione delle masse è contenuta entro valori non pericolosi.
Col primo guasto a terra il sistema si trasforma in sistema TN o TT a seconda che le masse siano connesse tutte allo stesso impianto di terra oppure connesse ad impianti di terra separati. Pertanto un secondo guasto su una fase diversa dà luogo ad una corrente di guasto di valore pericoloso.
CRITERI DI PROTEZIONE GENERALI NEI LUOGHI ORDINARI
Sistema TT
Deve essere soddisfatta una delle seguenti condizioni di coordinamento:
Rt < 50 / Ia
oppure
Rt < 50 / Idn
dove:
Rt (in ohm) è la resistenza di terra (del dispersore);
Ia (in ampere) è la corrente che provoca l’intervento automatico del dispositivo di protezione (interruttore automatico magnetotermico) nel tempo di 5 s;
Idn (in ampere) è la corrente differenziale nominale del dispositivo differenziale.
In genere i dispositivi di protezione contro le sovracorrenti non sono adatti a soddisfare la condizione Rt < 50 / Ia, in quanto difficilmente si riescono ad ottenere valori della resistenza di terra sufficientemente bassi. Pertanto è sempre opportuno utilizzare interruttori differenziali.Gli impianti elettrici installati in edifici residenziali devono essere dotati di interruttori differenziali con corrente differenziale nominale Idn < 1 A (legge 46/90; art. 7).
Sistema TN (lato bassa tensione)
Deve essere soddisfatta in qualsiasi punto del circuito la seguente condizione:
Ia < U0 / Zs
U0 = tensione nominale verso terra dell’impianto relativamente al lato bassa tensione ( in volt);
Zs = impedenza totale (in ohm) del circuito di guasto che comprende il trasformatore (sorgente) il conduttore di fase e quello di protezione, tra punto di guasto e centro stella del trasformatore;
Ia = corrente (in ampere) che provoca l’intervento del dispositivo di protezione entro il tempo indicato nella tabella sotto riportata. Se si utilizzano dispositivi differenziali, Ia corrisponde alla corrente differenziale nominale Idn.
Con l’installazione dell’interruttore differenziale la relazione indicata risulta generalmente soddisfatta e non è quindi richiesta la misura dell’impedenza Zs.
Sistema IT
Al primo guasto a terra non è richiesto l’intervento delle protezioni, purché:
– sia presente un dispositivo segnalatore visivo e/o sonoro a funzionamento continuo atto a rilevare lo stato di isolamento di tutto l’impianto e segnalare l’eventuale guasto a terra sia sulle fasi sia sul neutro (se questo è distribuito) affinché possa essere eliminato rapidamente;
– deve inoltre essere soddisfatta la seguente condizione: Rt . Id < 50 V dove: Rt è la resistenza del dispersore di terra (in ohm) e Id (in ampere) è la corrente di primo guasto (di impedenza trascurabile) tra un conduttore di fase ed una massa.
Per un secondo guasto a terra le condizioni per assicurare la protezione contro i contatti indiretti sono:
a) corrispondenti a quelle dei sistemi TT, se le masse sono messe a terra singolarmente o per gruppi;
b) corrispondenti alle prescrizioni per i sistemi TN, se le masse fanno tutte capo allo stesso impianto di terra, con l’avvertenza che devono essere soddisfatte anche le seguenti condizioni:
Zs < U / 2Ia per circuiti senza neutro distribuito o Z’s < U0 / 2Ia per i circuiti con neutro distribuito.
Zs = impedenza dell’anello di guasto costituito dal conduttore di fase e dal conduttore di protezione;
Z’s = impedenza del circuito di guasto costituito dal neutro e dal conduttore di protezione;
U, U0 = rispettivamente tensione nominale fase-fase e fase-neutro;
Ia = corrente che determina l’intervento del dispositivo di protezione entro tempi riportati in tabella
CONDIZIONI DI PROTEZIONE PARTICOLARI NEI LUOGHI ORDINARI
Sistema TT
In casi del tutto particolari, alla resistenza di terra del dispersore deve essere sommata la resistenza dei conduttori di terra e di protezione; ad esempio, quando il dispositivo di protezione è un interruttore automatico (in quanto nella realizzazione dell’impianto di terra si è riusciti a conseguire un valore di Rt molto piccolo), ma il conduttore di protezione è molto lungo e di sezione limitata.
In ogni caso quando si utilizza un interruttore differenziale la resistenza dei conduttori di protezione può essere ignorata.
Per ragioni di selettività, a monte dei dispositivi differenziali di tipo generale possono essere utilizzati interruttori differenziali di tipo S. Se questi ultimi sono installati su circuiti di distribuzione la norma ammette un tempo di interruzione non superiore a 1 s.
Sistema TN (lato bassa tensione)
I tempi di interruzione indicati in tabella sono richiesti in generale per i circuiti terminali, ossia quei circuiti che alimentano direttamente, o tramite prese a spina, apparecchi trasportabili, mobili e portatili, e per i circuiti di distribuzione che alimentano quelli terminali.
Tempi di interruzioni maggiori, ma non superiori a 5 s, possono essere ammessi anche per i circuiti terminali, che alimentano uno o più componenti (apparecchi utilizzatori) fissi a condizione che, se al quadro che alimenta il circuito terminale dell’apparecchio fisso sono connessi altri circuiti terminali che alimentano prese alle quali possono essere connessi apparecchi mobili o trasportabili, un guasto a massa sull’utenza fissa non possa trasferire tensioni pericolose sulle masse degli utilizzatori mobili.
In pratica deve essere soddisfatta una delle due seguenti condizioni:
– l’impedenza ZPE del conduttore di protezione, che connette il quadro di distribuzione al punto nel quale il conduttore di protezione è collegato al conduttore equipotenziale principale (in genere il collettore di terra) è:
ZPE < Zs 50 / U0 (ohm);
– esiste un collegamento equipotenziale supplementare che collega localmente al quadro di distribuzione gli stessi tipi di masse estranee collegate dai conduttori equipotenziali principali; tale collegamento deve soddisfare le prescrizioni riguardanti i conduttori equipotenziali.
COLLEGAMENTI EQUIPOTENZIALI SUPPLEMENTARI
Sistema TT – Sistema TN (lato bassa tensione) – Sistema IT
Se in alcune parti dell’impianto le condizioni di coordinamento con i dispositivi di protezione contro i contatti indiretti non possono essere soddisfatte, nel senso che non è assicurata l’apertura dei circuiti in tempi antinfortunisticamente accettabili, è necessario predisporre un collegamento equipotenziale supplementare che comprenda tutti gli elementi conduttori simultaneamente accessibili, ossia le masse dei componenti elettrici e le masse estranee.
Affinché tale collegamento risulti efficace, il valore di resistenza R dei conduttori tra le masse e le masse estranee simultaneamente accessibili non deve essere tale da dar luogo, in caso di guasto a terra, ad una caduta di tensione superiore a 50V. In pratica deve essere verificata la relazione:
R Ia < 50
dove Ia è la corrente di funzionamento entro 5 s del dispositivo di protezione contro le sovracorrenti.Il collegamento equipotenziale supplementare assicura la protezione contro i contatti indiretti, e quindi può essere realizzato, solamente se il pavimento è isolante (ossia se presenta un valore di resistenza non inferiore a 50 kohm).
Qualora il pavimento non fosse isolante, è ancora possibile attuare l’equipotenzializzazione quando esso può essere collegato al nodo equipotenziale. Perché ciò sia fattibile è necessario che il pavimento sia metallico o abbia al di sotto della piastrellatura o del rivestimento superficiale una rete elettrosaldata.
La determinazione del valore della resistenza R dei conduttori di collegamento tra masse e masse estranee è tanto più importante quanto più grande è la lunghezza del conduttore di protezione che collega la massa al nodo equipotenziale e quanto minore è la sezione di questo.
