PROTEZIONE DAI CONTATTI INDIRETTI NEI SISTEMI TT

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1 POTEZONE DA CONTATT NDETT NE SSTEM TT Appunti a cura dell ng. Emanuela Pazzola Tutore del corso di Elettrotecnica per meccanici, chimici e biomedici A.A. 2005/2006 Facoltà d ngegneria dell Università degli Studi di Cagliari

2 CAPTOLO 10. POTEZONE DA CONTATT NDETT NE SSTEM TT 10.1 GENEALTÀ pag CASO PATCOLAE: MPANTO D TEA COMUNE A PÙ DEVAZON pag. 7 1

3 CAPTOLO 10 POTEZONE CONTO CONTATT NDETT NE SSTEM TT 10.1 GENEALTÀ n fig. 17 è indicato il circuito di guasto franco a terra in un utilizzatore alimentato da un sistema TT. La corrente di guasto g si richiude attraverso le resistenze TU e TN. Fig. 1 Guasto a terra in un sistema di distribuzione TT l circuito equivalente dell anello di guasto nell ipotesi di contatto con un apparecchiatura con difetto d isolamento diviene quello in fig. 18: 2

4 Fig. 2 Anello di guasto in un sistema TT Dove: Vf è il valore efficace della tensione di fase; g è la corrente di guasto; C è la resistenza di contatto; filo è la resistenza del conduttore dal trasformatore fino al punto di contatto; uomo è la resistenza del corpo umano; uomo-terra è la resistenza del suolo (pari a 1000 Ω in condizioni ordinarie ed a 200 Ω in condizioni particolari). Considerando che: + + << TN c filo TU la massima corrente di guasto, in assenza di contatto umano, è: (4.1) g max V f TU Tale corrente deve essere abbastanza elevata da permettere l intervento del dispositivo di protezione automatico, per questo motivo TU dovrà essere molto piccola. 3

5 n presenza di contatto con l apparecchiatura, la corrente che attraversa l uomo è data da: (4.2) dove VKT è la tensione della carcassa metallica. Si hanno dunque due possibili situazioni: << + a) TU uomo uomo terra n tal caso la corrente si richiude prevalentemente sulla resistenza terrautilizzatore; << + b) uomo uomo uomo terra uomo UOMO V + n tal caso la corrente si richiude principalmente su uomo ; questa è evidentemente la situazione più pericolosa. KT uomo terra Per un tempo di intervento dell interruttore di protezione minore o uguale a 5 s le norme indicano come massima tensione di contatto ammissibile: (4.3) V k = V KT Pertanto per avere una sicura protezione dalla tensione di contatto, la resistenza di terra (in Ω) deve essere tale che si verifichi la seguente relazione: (4.4) TU S Dove s è la corrente di intervento del dispositivo a massima corrente per un tempo inferiore od uguale a 5 secondi. n tal modo tra i punti K e T non ci sarà mai una differenza di potenziale maggiore di V. Ad esempio assumendo per la resistenza del corpo umano un valore di 3000 Ω si ha una corrente (in ma) pari a:

6 che è al di sotto della soglia di 30 ma indicata dalle norme come massima corrente sopportabile per un tempo pari a 5 s. Per correnti di guasto inferiori ad s il dispositivo di protezione impiega tempi lunghi ad aprire il circuito o potrebbe anche non intervenire, ma se la (4.4) è soddisfatta, la tensione assunta dalle masse è inferiore a V. Per correnti di guasto superiori ad s le tensioni sulle masse superano i V, ma il dispositivo apre il circuito in tempi sufficienti per la sicurezza delle persone. Tuttavia soddisfare la condizione (4.4) non è affatto facile. nfatti la corrente s corrisponde nella pratica a diversi multipli della corrente nominale, sia per i fusibili che per gli interruttori magnetotermici automatici. Ciò comporta un valore della resistenza di terra molto basso, in genere inferiore all ohm, non facilmente ottenibile negli impianti in bassa tensione. Per questo motivo e poiché, comunque sia, i dispositivi a massima corrente nascono per la protezione del circuito contro le sovracorrenti e non per intervenire in qualsiasi situazione anomala del circuito, come quella del guasto a terra, si adottano sistemi aggiuntivi di sicurezza, come l utilizzo dell interruttore differenziale ad alta sensibilità. n questo caso si ha quindi una messa a terra diretta più una protezione differenziale n come mostrato in fig. 19. Fig. 3 Protezione differenziale in un sistema TT mediante relè differenziale La corrente di intervento del relè differenziale è, come già visto, data da: n = f n 5

7 Pertanto la resistenza di terra può essere espressa mediante la seguente relazione: (4.5) TU Si deduce quindi che una protezione differenziale è efficace anche per resistenze di terra relativamente elevate, come indica la seguente tabella, nella quale si è fatto riferimento ad alcuni dei valori più comuni di sensibilità n n n ,5 0,3 0,1 0,03 0,01 t Un altro sistema adottato per la protezione dai contatti indiretti è quello del coordinamento tra la messa a terra e dispositivi atti ad interrompere l alimentazione in caso di guasto, come ad esempio i relè di massima tensione. n fig. 20 è mostrato lo schema di funzionamento di questo sistema. Per avere la protezione dalla tensione di contatto, la tensione di intervento Vi del relè di tensione non deve superare i V: (4.6) Vi in tal modo si ritorna alla condizione (4.4): (4.7) TU V i s = S Fig. 4 Protezione di un sistema di distribuzione TT mediante relè di massima tensione 6

8 10.2 CASO PATCOLAE: MPANTO D TEA COMUNE A PÙ DEVAZON Un caso che si verifica molto frequentemente è l impianto di terra comune a più derivazioni. Ad esempio in un edificio ad uso civile esso è unico per tutti gli appartamenti ed i servizi comuni. La norma CE 64/8 prevede che nel caso di impianto comprendente più derivazioni protette da dispositivi con correnti d intervento diverse venga considerata la corrente d intervento entro 5 s ( s ) più elevata: (4.8) t s Si consideri a tale proposito il caso di due derivazioni, una protetta da un interruttore differenziale con s pari a 0,5 ed una con interruttore magnetotermico avente una corrente d intervento entro 5 s pari a 20 A (fig. 21). Fig. 5 mpianto di terra comunea due drivazioni: l una protetta con interruttoredifferenziale e l altra con interruttore automatico. l vantaggio derivante dall interruttore differenziale installato sulla derivazione B è in pratica annullato dalla mancanza dell interruttore differenziale sulla deriazione A n questo caso le masse dei due utilizzatori, essendo collegate fra loro e trascurando le cadute di tensione nei vari tratti, sono allo stesso potenziale; il caso più sfavorevole si verifica nel caso di guasto di isolamento in B. Per conseguire la sicurezza sulla derivazione B è sufficiente una resistenza di terra non superiore a 100 Ω, mentre per la derivazione A, supponendo 5s =5n, 7

9 affinché la tensione di contatto a vuoto non superi il limite di V per 5 s, deve essere: 100 (4.9) t = = 0, 5Ω 5s Si deduce dunque che la presenza di una sola derivazione non protetta da differenziale rende problematico il soddisfacimento della norma, annullando i benefici della protezione differenziale. Si potrebbe risolvere il problema con un interruttore differenziale posto a monte dei due (se sono alimentati da una linea comune), ma il suo intervento provocherebbe il distacco di tutto l impianto a valle. La situazione, estremamente diffusa nei condomini, dovrebbe essere sanata installando un interruttore differenziale anche nell utenza A, ciò in accordo con quanto richiesto dalla legge 46/90 contenente le Norme di sicurezza degli impianti, tra le quali l obbligo di installazione generalizzata della protezione differenziale con corrente differenziale d intervento n 30mA. 8

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