Gruppi elettrogeni Guida alla protezione contro i contatti indiretti

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1 Gruppi elettrogeni Guida alla protezione contro i contatti indiretti (prima parte) Pubblicato il: 19/02/2007 Aggiornato al: 19/02/2007 di Gianfranco Ceresini 1. Generalità Il gruppo elettrogeno è una sorgente di alimentazione costituita da un generatore elettrico mosso da un motore a combustione interna ad esso accoppiato (fig. 1). I gruppi generatori possono essere ad installazione fissa, mobili, o trasportabili. Servono per l alimentazione di impianti elettrici, o parti di impianto, permanenti o temporanei, e possono essere collegati o meno alla rete pubblica. Fig. 1 Gruppo elettrogeno La sicurezza delle persone nei confronti degli impianti alimentati tramite gruppo elettrogeno, specialmente per quanto concerne la protezione contro i contatti indiretti, deve essere affrontata tenendo conto delle particolari caratteristiche di questi generatori. Si ha un contatto indiretto quando una persona entra in contatto con una massa o con una parte metallica a contatto con una massa in presenza di un guasto all isolamento principale. Si ha invece un contatto diretto quando si entra in contatto con una parte attiva dell impianto. Il contatto indiretto è più subdolo del contatto diretto (il pericolo derivante da un contatto diretto è palese e ci si può proteggere con l isolamento o mantenendo un adeguata distanza) e ci si può difendere solo con specifici sistemi di protezione che possono essere (fig. 2): senza interruzione automatica dell alimentazione (separazione elettrica o doppio isolamento); con interruzione automatica dell alimentazione (sistema TT, TN e IT). 1

2 Fig. 2 Sistemi di protezione dai contatti indiretti nei circuiti alimentati tramite gruppo elettrogeno 2

3 2. Separazione elettrica La protezione per separazione elettrica si adatta molto bene agli impianti alimentati tramite gruppo elettrogeno ma solo se i circuiti sono poco estesi (fig. 3). La protezione si realizza isolando da terra le parti attive di tutti i circuiti di alimentazione. A queste condizioni un guasto a massa non comporta alcun pericolo per la persona perché la corrente di guasto, non essendo a terra alcun punto del circuito separato, non può richiudersi verso terra. Fig. 3 Per circuiti poco estesi può essere conveniente adottare la protezione per separazione elettrica. Le parti attive del generatore e dei circuiti sono isolate da terra, un guasto su un apparecchio non è pericoloso per la persona a contatto con la massa perché, mancando il collegamento a terra di un punto del circuito sparato, la corrente di guasto non può richiudersi verso terra. Deve però essere trascurabile la capacità verso terra dei conduttori (fig. 4). La capacità verso terra dipende dall estensione dei circuiti che perciò, secondo la norma (CEI 64-8 art ), non devono essere di lunghezza superiore a /Un (Un è la tensione nominale del circuito separato non superiore a 500V) con un massimo di 500 m. Fig. 4 La persona è attraversata dalla corrente che si richiude a terra per mezzo della capacità verso terra. La persona non corre alcun pericolo a condizione che l estensione dei circuiti sia limitata. L estensione dei circuiti aumenta anche la probabilità che si verifichi un primo guasto a terra su un polo del circuito. Al manifestarsi di un secondo guasto a terra sull altro polo si renderebbe inefficace la protezione contro i contatti indiretti (fig. 5). 3

4 Fig. 5 Un doppio guasto a terra in un circuito protetto mediante separazione elettrica potrebbe rendere inefficace la protezione contro i contatti indiretti Per limitare il rischio di guasti a terra del circuito separato si deve porre particolare attenzione all isolamento verso terra, soprattutto per quanto riguarda i cavi flessibili volanti. Per verificare il buono stato degli isolanti si raccomanda che i cavi siano visibili (o comunque ispezionabili) su tutta la loro lunghezza e principalmente nei punti dove maggiore è la probabilità che possano subire danneggiamenti meccanici. Per i circuiti separati è raccomandato dalla norma l impiego di condotti distinti rispetto gli altri circuiti ma non è ritenuto necessario un dispositivo di controllo dell isolamento (che come è noto è richiesto invece, vista la notevole estensione dei circuiti, nei sistemi IT) in quanto si ritiene trascurabile la probabilità che si manifesti, in impianti di modesta estensione, un primo guasto a terra. Alle condizioni precedentemente stabilite, un primo guasto a massa su di un apparecchio potrebbe perdurare per un tempo indefinito senza alcuna conseguenza. Se però si presenta un altro guasto a terra su di una seconda apparecchiatura, una persona a contatto con entrambe le apparecchiature sarebbe sottoposta al passaggio di una corrente sicuramente pericolosa (fig. 6). Fig. 6 La persona a contatto con due apparecchiature soggette a guasto è attraversata da una corrente pericolosa Per ovviare al problema di sicurezza appena evidenziato si devono collegare in equipotenzialità le masse (ad esclusione degli apparecchi di classe II nei quali l eventuale involucro metallico non deve essere collegato al conduttore equipotenziale). Il conduttore equipotenziale trasforma il doppio guasto in un cortocircuito che viene rilevato e interrotto dalle protezioni di sovracorrente (fig. 7). Per garantire la sicurezza devono però essere verificati i tempi di intervento delle protezioni che coincidono con quelli previsti per i sistemi TN (CEI 64-8 art ). Ad esempio, per una Un di 230 V, nei circuiti terminali, 0,4 s in condizioni normali e 0,2 s in condizioni particolari. 4

5 Fig. 7 Con le apparecchiature collegate in equipotenzialità un doppio guasto a terra determina un cortocircuito rilevato e interrotto dalle protezioni contro le sovracorrenti Nei circuiti protetti per separazione elettrica la messa a terra intenzionale degli apparecchi è inutile ed in alcuni casi può addirittura accrescere il pericolo. L impianto di terra, comune ad altri apparecchi collegati alla rete di alimentazione, può infatti introdurre tensioni pericolose sulle masse (fig. 8). I collegamenti equipotenziali devono essere quindi isolati e non collegati a terra e non devono essere connessi ne a conduttori di protezione ne a masse o masse estranee (nel circuito separato la presenza di masse estranee non comporta pericoli per la persona e d'altronde l equipotenzialità delle masse estranee attuerebbe, anche se indirettamente, il collegamento verso a terra delle masse che invece deve essere evitato). Fig. 8 - Nei circuiti protetti per separazione elettrica deve essere evitata la messa a terra degli apparecchi. Il collegamento all impianto di terra comune ad altri apparecchi potrebbe introdurre sulle masse delle tensioni pericolose. Un guasto sull apparecchio collegato alla rete mette in tensione tutti gli utilizzatori alimentati tramite gruppo elettrogeno Se il gruppo elettrogeno dispone di prese a spina il polo di terra deve essere collegato alla massa dello stesso gruppo in modo che gli apparecchi di classe I risultino collegati al sistema equipotenziale (fig. 9). 5

6 Fig. 9 - Le prese a spina del gruppo elettrogeno devono permettere il collegamento equipotenziale col gruppo di alimentazione e gli apparecchi di classe I. Come si è detto il collegamento intenzionale a terra nei circuiti protetti per separazione elettrica è inutile e anche controindicato ai fini della sicurezza. Le apparecchiature possono però essere collegate a terra per scopi funzionali, quindi non volontariamente, nel funzionamento abituale. E il caso dei sistemi TT,TN e IT in funzionamento normale, dove può essere adottata la protezione per separazione elettrica per la parte di impianto alimentata tramite gruppo elettrogeno. Il gruppo può funzionare in emergenza, ma anche alimentare in funzionamento normale una parte dell impianto, purché l estensione dei circuiti separati sia limitata. 6