LA SICUREZZA ELETTRICA IN BASSA TENSIONE 

Protezione attiva dai contatti indiretti in relazione al sistema di distribuzione (4)

7.2.2      I collegamenti equipotenziali

La situazione descritta nel paragrafo precedente corrisponde al caso limite di una persona all’aperto in cui la tensione di contatto a vuoto coincide con la tensione totale. All’interno di un edificio le condizioni di sicurezza migliorano perché con i collegamenti equipotenziali si può ridurre la tensione di contatto ad una parte della tensione totale. I collegamenti equipotenziali sono molto più importanti per la sicurezza nei sistemi TN che non nei sistemi TT.

Fig. 7.7 – a) A causa di un guasto tutte le masse assumono un potenziale che dipende da Z_f  / Z_pe. Si ha una caduta di tensione sul PE che non può essere trascurata.   b) Circuito equivalente. Si possono stabilire differenze di potenziale tra le masse e tra queste e le masse estranee. Un guasto che avvenisse su di una massa all’inizio dell’impianto (in cabina) in genere non introduce potenziali pericolosi

In un sistema TT il conduttore di protezione, essendo di resistenza trascurabile rispetto alla resistenza di terra, è praticamente equipotenzale per tutta la sua lunghezza. In un sistema TN  il conduttore di protezione (PE) ha un’impedenza uguale o superiore all’impedenza del conduttore di fase ed assume un potenziale diverso lungo il suo percorso. Può essere costituito dall’insieme di più tratti a sezione diversa:

·       un primo tratto, dalla massa al quadro di settore ;

·       un secondo tratto, dal quadro di settore al collettore principale nel quadro di distribuzione ;

·       un terzo  tratto, dal collettore principale  alla cabina.

(7.13)

A seguito di un guasto sulle masse si stabilisce una tensione totale pari alla somma delle cadute di tensione nei tre tratti del conduttore di protezione e la tensione sarà diversa a seconda che le masse in oggetto si trovino a monte o a valle del punto di guasto. In particolare tutte le masse a valle del punto di guasto si porteranno ad un potenziale pari alla tensione di contatto a vuoto nel punto di guasto (sulla massa più vicina o sede del guasto), mentre, per quelle a monte, i valori di tensione saranno decrescenti fino ad annullarsi all’origine dell’impianto (cabina). Se si effettua il collegamento equipotenziale (principale-EQP)  all’ingresso di una massa estranea nell’edificio (ad esempio tubazione idrica) l’intera massa estranea si porta alla tensione U₁ e quindi la tensione tra massa e massa estranea si riduce a U₂+U₃  (la  serie della resistenza del neutro in cabina e la resistenza della massa estranea verso terra, R_tn+R_me, sono in parallelo  col conduttore (PE) che collega il collettore principale con la cabina ma la sua impedenza è trascurabile rispetto alla serie R_tn+R_me quindi la tensione U₁ non diminuisce in modo apprezzabile). Se il collegamento equipotenziale  viene effettuato in prossimità della massa (collegamento equipotenziale supplementare-EQS) la sicurezza migliora ulteriormente in quanto la massa ora assume la sola  tensione U₃ (da notare che la tensione  U₃ si stabilisce non solo tra l’apparecchio guasto e la massa estranea ma anche sulle altre masse collegate  al nodo di terra del quadro di piano). In definitiva la resistenza verso terra di una persona  dipende dal collegamento equipotenziale  tramite una resistenza R_eq. Il collegamento equipotenziale riduce tanto più la tensione di contatto quanto più il collegamento equipotenziale è prossimo al punto di guasto e risulta indispensabile se i dispositivi di protezione non possono intervenire in un tempo inferiore a quello indicato sulla curva di sicurezza per la tensione totale U_t=U₁+U₂+U₃=U_C0.

7.2.3      La sicurezza all’esterno degli edifici

Diverso risulta il problema della sicurezza all’esterno di un edificio dove  la resistenza verso terra di una persona non può più dipendere dal collegamento equipotenziale. La tensione di contatto a vuoto assume il valore dato dalla 7.8  e i tempi di intervento dei dispositivi potrebbero non soddisfare la curva di sicurezza (le statistiche dimostrano che i rischi più elevati si riscontrano per i sistemi TN all’aperto ad esempio nei giardini). Per migliorare la sicurezza  si potrebbe collegare localmente a terra la massa  anche se i risultati non sono molto lusinghieri in quanto la situazione migliora  tanto più quanto è minore il rapporto R_t/R_n. Purtroppo, spesso R_t ha  valori più elevati di R_n e quindi, per ottenere dei benefici  dalla messa a terra locale, sarebbe necessaria una più efficiente (con costi notevolmente superiori) configurazione del sistema dispersore. Solo con l’installazione di un dispositivo differenziale a bassa sensibilità ( ) installato sulle derivazioni all’esterno è possibile rispettare i tempi d’intervento richiesti dalla curva di sicurezza (questo però non protegge dai pericoli derivanti dalla presenza di eventuali tensioni sul neutro). 

7.2.4      Caratteristiche della protezione dai contatti indiretti

Per attuare la protezione con dispositivi di massima corrente o differenziali in un sistema TN è richiesto che sia soddisfatta in qualsiasi punto del circuito la seguente condizione:

(7.14)

Dove :

U₀ = tensione nominale in valore efficace tra fase e neutro in volt dell’impianto relativamente al lato in bassa tensione

Z_s  = Impedenza totale in ohm  dell’anello di guasto che comprende il trasformatore il conduttore di fase e quello di protezione tra il punto di guasto e il trasformatore

I_a  = Corrente in ampere che provoca l’intervento del dispositivo di protezione entro il tempo indicato in tabella  7.3.

Se si impiega un dispositivo differenziale, I_a è la corrente I_Dn differenziale nominale, se invece si utilizza lo stesso dispositivo impiegato per la protezione contro le sovracorrenti si può usare, per la verifica della relazione, la corrente di intervento della protezione magnetica I_m che fa intervenire la protezione in tempi inferiori a quelli prescritti dalla norma.

Tab. 7.3