I sistemi di collegamento a terra in Italia e nel mondo
Principi informatori, evoluzione storica e confronti
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Le prime scelte delle modalità di protezione contro i contatti accidentali nasce dall'analisi e dalla individuazione dei provvedimenti di sicurezza contro i contatti accidentali, ovviamente strettamente legate agli studi ed alle conoscenze degli effetti della corrente elettrica nel corpo umano e delle relative soglie di pericolosità.
All'inizio dell'impiantistica elettrica la misura precauzionale principe fu l'isolamento verso terra, anche con sovradimensionamenti; poi venne attuata la pratica dei collegamenti con la massa terrestre (messa a terra) delle carcasse metalliche degli apparecchi (ora denominate masse), dapprima per le situazioni particolari e poi generalizzata; infine la messa a terra fu integrata dalle misure di protezione di tipo attivo (apertura automatica del circuito) e di tipo passivo (controllo delle tensioni di contatto e di passo, componenti a doppio isolamento, separazione elettrica dei circuiti, luoghi non conduttori).
Il sistema TT era diffuso in tutto il mondo fino agli anni 50 del secolo passato, integrato, in alcune nazioni, con il sorvegliatore di isolamento con lampade di segnalazione, con il relè di tensione e con la valvola di tensione.
La messa a terra avvenne con l'esecuzione di un impianto di dispersione specifico oppure con il collegamento delle masse ad altri sistemi disperdenti (ad esempio tubazioni metalliche degli acquedotti).
Poi alcuni paesi optarono per la messa al neutro, facilitati dalla estensione della rete di distribuzione dell'acqua (era consentito e imposto l'utilizzo come dispersore di terra), ottenendo simultaneamente il vantaggio delle terre multiple lungo il percorso della linea e della sezione rilevante del conduttore di protezione (misure fondamentali per il contenimento delle tensioni assunte dal neutro).
La messa a terra avvenne tramite il collegamento al neutro del distributore (messo a terra lungo la linea o nella cabina di trasformazione) direttamente oppure con la predisposizione di un impianto di terra singolo.
I distributori delle varie nazioni (allora non esistevano le Norme IEC e CENELEC) concepirono in modo diverso il sistema di distribuzione mantenendo ad esempio in Italia, Francia, Belgio, Olanda, Danimarca il sistema TT ed adottando, in Germania, Austria, Regno Unito, Svezia, Svizzera, USA, la messa al neutro (in talune nazioni era anche consentito connettere al neutro le masse senza conduttore di protezione e senza impianto di terra dell'impianto utilizzatore).
Ogni nazione fece le sue scelte in relazione alle situazioni contingenti ed oggettive concernenti lo stato degli impianti, le regole di esecuzione e di esercizio, la qualità delle installazioni, la disponibilità dei componenti presenti sul mercato (gli scambi commerciali allora erano ridotti) e la minore o maggiore sensibilità al problema delle imprese distributrici di energia elettrica, che giocarono un ruolo importante soprattutto in fase di redazione delle normative.
In Italia non è stato adottato il Sistema TN, a differenza di altri paesi, soprattutto per i vincoli imposti dai distributori di energia, in quanto la sicurezza era affidata all'impianto di terra (allora vigeva la regola dei 20 ohm, imposta dal DPR 547/55) e successivamente all'interruttore differenziale.
Inoltre la situazione degli impianti utilizzatori, soprattutto quelli ad uso civile, ha avuto un peso rilevante nelle scelte (molti non erano dotati di impianto di terra e di conduttore di protezione); è stato dirottato l'interesse verso il differenziale, perché agevolmente applicabile senza onerosi rifacimenti e con modesti aggravi economici.
Nei paesi ove si è optato per il TN, ovviamente per gli impianti non dotati di cabina di trasformazione, l'evento è stato determinato anche dal fatto che non esisteva ancora l'interruttore differenziale (alcuni stati utilizzavano il relè di tensione) e pertanto per ottenere una adeguata protezione contro i contatti accidentali dell'utilizzatore, alimentato in BT, era indispensabile tramutare il guasto franco a terra in un guasto a bassa impedenza (cortocircuito), per determinare l'intervento della protezioni contro le sovracorrenti: si dovette necessariamente collegare le masse al neutro del distributore.
Nel sistema TN l'efficacia della protezione e la sicurezza dell'utilizzatore dipende essenzialmente dalla rete di alimentazione; se la gestione e la responsabilità del sistema di distribuzione a bassa tensione e dell'impianto utilizzatore confluiscono in una unica entità non esistono problemi per garantire i requisiti indispensabili per la sicurezza (esempio impianti utilizzatori alimentati con propria cabina di trasformazione); viceversa, sono invece presenti problemi di interfaccia e di responsabilità tra le varie competenze con possibile innesco di contenziosi.
Infatti il neutro in determinate condizioni può assumere verso terra tensioni pericolose a causa di:
· un guasto a terra sul lato MT nella cabina di trasformazione;
· un guasto a terra sulla rete a bassa tensione;
· l'interruzione del conduttore neutro (accidentale o per intervento dei fusibili) (figura 6)
· un contatto accidentale tra fase e neutro;
· correnti di squilibrio rilevanti.

Fig. 6 - Sistema TN-C : Ipotesi di interruzione del neutro (PEN) e
profilo della tensione assunta dal neutro

Per contenere le tensioni pericolose la sicurezza dipende sia dal Distributore (deve garantire il neutro ossia che non assuma potenziali pericolosi, poiché si trasferiscono alle masse), nonché dall'Utilizzatore "in pratica dall'installatore elettrico" e cioè rispetto prescrizioni delle Norme sul collegamento equipotenziale, sui limiti dei valori d'impedenza dell'anello guasto, nella scelta della tipologia e delle caratteristiche di intervento dei dispositivi di protezione e soprattutto nella competenza professionale.
In Italia i distributori di energia non presero l'onere e la responsabilità di garantire a tutti i loro utenti la necessaria sicurezza poiché, data l'anarchia vigente nella costruzione degli impianti, l'inesistenza dei controlli, le omissioni ed elusioni nella applicazioni delle norme in quanto non obbligatorie, poteva sussistere l'eventualità di un coinvolgimento diretto in caso di infortunio, anche per eventi pericolosi originati dagli utenti stessi (la legge di riconoscimento della regola dell'arte per la realizzazione degli impianti elettrici e conseguentemente delle norme CEI è la legge 186 emanata nel 1968, mentre quella della sicurezza degli impianti elettrici è stata emanata addirittura nel 1990 "legge 46/90").
Inoltre in quel periodo l'interruttore differenziale si stava imponendo sul mercato ed era disponibile in adeguate quantità e pertanto i distributori organizzarono campagne di informazione e sensibilizzazione per promuovere e pubblicizzare la sicurezza elettrica tramite l'uso del differenziale.
E' comunque da ricordare che la messa al neutro fu ammessa dalle Norme CEI 11-11 e CEI 11-1 per un breve periodo (anni 1959÷1965), purché si avesse il consenso delle società Distributrici ed il conduttore neutro fosse adeguatamente messo a terra ed adatto per essere utilizzato a tale scopo.
Dopo tale periodo la messa a terra al neutro fu ed è attualmente proibita dalle Norme CEI.
Attualmente nessun distributore pubblico in Italia garantisce il neutro, ossia prende provvedimenti affinché il neutro non assuma potenziali pericolosi; infatti l'interruzione del conduttore PEN ha conseguenze devastanti, poiché tutte le masse a valle delle interruzioni possono assumere la tensione di fase (figura 6)
Di fatto nelle reti di distribuzione per le zone ad alta densità di utenza, servite con linee in cavo sotterraneo, il pericolo che il neutro possa portarsi verso terra ad una tensione superiore a 50 V (allora 65 V) ha probabilità alquanto bassa, viceversa l'evento presenta valori di probabilità non accettabili per le reti di distribuzione a bassa densità di utenza e quando la rete è realizzata con linee aeree.
Ovviamente per gli impianti utilizzatori con propria cabina di trasformazione il sistema TN fu adottato nella generalità dei casi, sia nella opzione TN-S, nonché TN-C ed in taluni casi anche nel sistema combinato TN-C-S.

continua...