Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Guida all’analisi di un guasto a terra su una rete di bassa tensione
di Andrea Castellini
Pubblicato il 27/05/2008
Aggiornato al: 20/05/2008
Nella zona elettricamente alimentata dal trasformatore indicato nella seguente foto, si sono rilevati, nel
periodo 2006-2007, interventi ripetuti, continuativi e sospetti di interruttori automatici differenziali posti
a protezione degli impianti elettrici delle utenze BT.
A causa del permanere dei disservizi suindicati, viene effettuato un sopralluogo, in corrispondenza
delle abitazioni di utenti alimentati dal medesimo trasformatore MT/BT, rilevando evidenti anomalie
che trovano riscontro nei rilievi di seguito descritti.
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Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelate dal diritto d’autore e possono essere usate solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia
s.r.l. a socio Unico si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel documento sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e
omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Premessa - legenda delle sigle utilizzate
3F+N = sistema elettrico trifase + neutro
BT = bassa tensione (Vn fino a 1 kV)
c.a. = corrente alternata
c.c. = corrente continua
ca = circa uguale
d = distanza reciproca tra i dispersori [m]
Dc = dispersore di terra della cabina o sezione trasformatrice MT/BT
Di = dispersore di immissione della corrente di guasto a terra
Dr = dispersori di raccolta della corrente di guasto a terra
E = forza elettromotrice applicata al circuito di guasto [V]
f = frequenza di tensione o corrente [hz]
G = conduttanza dell’elemento considerato [siemens (S)]
GM = gruppo di misura BT Enel
Gt = conduttanza verso terra [S]
Ig = corrente di guasto a terra [A]
In = corrente nominale del componente elettrico in esame [A]
I∆ = corrente differenziale o di dispersione verso terra [mA - A]
I∆n = corrente differenziale nominale dell’interruttore in esame [mA - A]
l = lunghezza del dispersore [m]
L = conduttore di fase generico
L1 = conduttore di fase 1
L2 = conduttore di fase 2
L3 = conduttore di fase 3
MT = media tensione (Vn → 1 ÷ 30 kV)
N = conduttore di neutro
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
P = porzione di dispersore interrata [m]
R = resistenza generica [Ω - kΩ – MΩ]
R iso = resistenza d’isolamento verso terra del componente considerato [kohm - Mohm]
Rcf = resistenza del conduttore di fase [Ω]
Rcn = resistenza del conduttore di neutro [Ω]
Rg = resistenza globale dell’anello di guasto fase-terra [Ω]
Rl = resistenza di linea fase-neutro [Ω]
Rpg = resistenza propria del guasto [Ω]
Rt = resistenza di terra (elettrodissipativa) del dispersore considerato [Ω]
Rtc = resistenza di terra del dispersore di cabina o sezione trasformatrice MT/BT [Ω]
Rtg = resistenza di terra del guasto [Ω]
Rtn = resistenza di terra del neutro [Ω]
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sez. = sezione trasversale del conduttore elettrico in esame [mm ]
SPD = limitatore di sovratensione (sia esso variatore o spinterometro)
Svf = sovratensione permanente a frequenza di rete (50 hz)
T = punto del terreno a potenziale zero
Uc = tensione massima continuativa a cui può essere sottoposto permanentemente l’SPD
V = tensione effettiva misurata [V]
V l-n = tensione misurata tra il conduttore di fase e il conduttore di neutro [V]
V l-t = tensione misurata tra il conduttore di fase e la terra di riferimento a potenziale zero
V n-t = tensione misurata tra il conduttore neutro e la terra di riferimento a potenziale zero
Vc = tensione di contatto massima permanente sulle masse metalliche dell’impianto elettrico
dell’utente BT per un tempo indefinito [V]
Vn = tensione nominale dell’impianto o dell’apparecchio in esame [V]
Vp = tensione di passo [V]
Vt = tensione totale di terra in presenza di guasto franco a terra [V]
X = reattanza generica [Ω]
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Xc = reattanza capacitiva [Ω]
Xl = reattanza induttiva [Ω]
Z = impedenza generica [Ω]
Zn = impedenza del conduttore di neutro [Ω]
ρ (rho) = resistività elettrica del terreno [Ω·m]
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1 - Parametri del sistema elettrico e strumentazione utilizzata
I parametri elettrici del sistema BT in assenza di guasto sono (allegato 2 - figura 8a):
♦
Distribuzione: trifase + neutro
♦
Esercizio del neutro: messo a terra
♦
Tensione di fase (verso terra): 230 V (Valore efficace)
♦
Tensione concatenata (verso le altre fasi): 400 V (Valore efficace)
♦
Natura della tensione: alternata sinusoidale
♦
Frequenza nominale: 50 Hz
♦
Distribuzione per gli utenti: sistema TT
La strumentazione utilizzata è stata la seguente:
♦
strumento utilizzato per l’individuazione del guasto: rilevatore di tensione senza contatto
♦
Strumento utilizzato per l’analisi del guasto: amperometro digitale a pinza (pinza amperometrica)
per la misura e ricerca di correnti disperse
2 - Situazione
Nella zona elettricamente alimentata dal trasformatore (allegato 3 - foto 1 e 2) vengono rilevati, nel
periodo 2006-2007, interventi ripetuti, continuativi e sospetti di interruttori automatici differenziali posti
a protezione degli impianti elettrici delle utenze BT.
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3 - Rilevazione del guasto
A seguito del perdurare dei disservizi indicati al paragrafo precedente, viene effettuato un sopralluogo
in corrispondenza dell’abitazione di un utente alimentato dal trasformatore incriminato, e si rileva,
immediatamente a valle del gruppo di misura monofase BT (in corrispondenza dei morsetti di
alimentazione):
V l-n = 230 V
V l-t = 380 V
V n-t = 210 V
La macroscopica anomalia trova inoltre riscontro nel seguente rilievo.
In corrispondenza del palo di sostegno della linea aerea BT che alimenta l’utente sopra indicato (posto
all’interno della proprietà dell’utente) si osserva (allegato 2 - figura 1): messa a terra del neutro tramite
2
dispersore in corda di rame nudo (sez. 35 mm ). Nel suddetto dispersore si misura (con pinza
amperometrica) la circolazione di corrente alternata di valore efficace pari a 0,8 A (allegato 2 - figura 1)
e la presenza di tensione V n-t = 210 V (allegato 1, capitolo 2 per approfondimenti).
Successivamente, viene effettuato, nella stessa data, un ulteriore sopralluogo in corrispondenza
dell’abitazione sottostante (alimentata dal medesimo trasformatore MT/BT) rilevando i seguenti valori:
V l-n = 230 V
V l-t = 20 V
V n-t = 210 V
A questo punto appare evidente il guasto a terra di una fase del sistema elettrico (L1, L2 o L3), che
determina la messa in tensione del neutro (210 V), la riduzione della tensione verso terra della fase
affetta da guasto (20 V) e l’aumento della tensione verso terra delle altre due fasi sane (380 V).
Il suddetto dispersore per la messa a terra del neutro, in corrispondenza del quale si rileva tensione
(210 V) e circolazione di corrente di 0,8 A, funge da dispersore di raccolta (insieme ad altri) della
corrente di guasto che si richiude poi agli avvolgimenti secondari del trasformatore MT/BT (allegato 2
- figura 4 ).
E’ plausibile ritenere che, in ragione dei rilievi voltmetrici effettuati, il primo utente monofase BT sia
alimentato da una fase del sistema elettrico sana, cioè non affetta da guasto poiché V l-t = 380 V,
mentre l’utente sottostante monofase BT sia invece alimentato dalla fase affetta da guasto a terra
poiché V l-t = 20 V.
E’ stato pertanto richiesto l’intervento della sezione territoriale dell’impresa distributrice di energia
elettrica al fine di individuare ed eliminare il guasto nonché stabilirne la competenza.
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4 - Ricerca del guasto
La ricerca del guasto è stata condotta con la collaborazione di tecnici dell’impresa distributrice
appositamente intervenuti per la circostanza con autoveicolo dotato di carrello elevatore (cestello).
Avendo ipotizzato un guasto a terra come anomalia rilevata, in prima istanza si rendeva necessario
stabilire se, la causa di tale evento fosse ascrivibile agli utenti oppure al distributore di energia
elettrica. Per cui, per risalire al “responsabile” dell’accadimento è stato preliminarmente effettuato il
sezionamento di tutti gli impianti elettrici degli utenti BT connessi con la sezione trasformatrice oggetto
del guasto, tramite l’apertura manuale di tutti gli interruttori limitatori di potenza in corrispondenza di
ogni singolo gruppo di misura (poiché un guasto a terra che permane per un tempo indefinito potrebbe
essere provocato dall’impianto utente sprovvisto di idoneo dispositivo differenziale).
Dall’esito di queste prove di sezionamento è stato possibile dedurre che l’origine e le cause del guasto
non erano riconducibili agli utenti. Infatti, è stato appurato che, nonostante il sezionamento di tutti gli
utenti il guasto permaneva integralmente: di conseguenza esso è insito nel sistema elettrico di
distribuzione di competenza della società elettrofornitrice.
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5 - Analisi del sistema elettrico BT a valle del trasformatore
Dall’uscita del trasformatore MT/BT si dipartono due linee di alimentazione quadripolari (3F+N)
separate, denominate linea BT1 e linea BT2 (allegato 2 - figura 2, allegato 3 - foto 1). Ciascuna linea
è protetta, all’interno di apposito quadro di distribuzione, da un interruttore automatico magnetotermico
con corrente nominale In = 80 A, idoneo per la sola protezione da sovracorrente, quale corto circuito o
sovraccarico (allegato 2 - figura 2, allegato 3 - foto 2).
Come si osserva dalla documentazione fotografica (allegato 3) e dagli schemi allegati (allegato 2 figure 3 e 4), lungo la linea di bassa tensione a valle del trasformatore, il conduttore di neutro è messo
a terra in cinque punti tramite altrettanti dispersori: tre per la linea BT1 e due per la linea BT2 (vedi
allegato 1, capitolo 3 per approfondimenti).
Il distributore di energia elettrica asserisce che, i dispersori utilizzati per la messa a terra del neutro
lungo la linea (allegato 2 - figura 3) sono picchetti di lunghezza 1,5 m infissi per intero nel terreno, ad
eccezione di quello indicato al capitolo 5 dell’allegato 1 (corda di rame nudo -Dr2-), anche se, negli
schemi, per semplicità di esposizione è raffigurato come gli altri.
Inoltre, l’impianto di terra delle masse della sezione trasformatrice MT/BT, denominato Dc, risulta
fisicamente separato ed elettricamente indipendente (in ragione della reciproca distanza, geometria
ed estensione) dall’impianto per la messa a terra del neutro (allegato 1, capitolo 4 per
approfondimenti). Cioè, il conduttore di neutro è messo a terra soltanto lungo la linea BT e non in
cabina di trasformazione (sezione MT/BT).
I tecnici del distributore asseriscono che il Dc sia costituito presumibilmente da un anello in corda di
rame nudo posato nella zona immediatamente circostante al palo di sostegno del trasformatore
MT/BT. Come si può osservare dalla figura 4 - allegato 2, essendo quindi il dispersore di cabina Dc a
se stante, (separato ed elettricamente indipendente dai dispersori per la messa a terra del neutro),
esso non è interessato dalla corrente di guasto ed è quindi esente dall’acquisizione di potenziali
pericolosi.
La separazione dei due impianti di terra (cabina e neutro) si rende particolarmente utile per evitare il
trasferimento di potenziali pericolosi tramite il conduttore di neutro agli utenti BT, i cui impianti elettrici
sarebbero certamente sottoposti a sovratensione anche di elevata entità in caso di guasto a terra in
cabina (sezione MT/BT) o di intervento degli SPD, qualora vi fosse l’unicità degli impianti di terra
(allegato 1, capitolo 4 per approfondimenti).
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
6 - Individuazione del guasto
L’individuazione del guasto è avvenuta tramite l’utilizzo di un dispositivo rilevatore di tensione senza
contatto. Effettuato un sopralluogo preliminare lungo tutta la linea BT, individuati i cinque dispersori
per la messa a terra del neutro, - 3 lungo linea BT1 e 2 lungo la linea BT2 (allegato 2 - figura 3) -,
avvicinando il rilevatore di tensione senza contatto a ciascun conduttore di terra che collega il
dispersore (allegato 2 - figura 5) si è rilevata, in corrispondenza di quattro dispersori la presenza di
tensione sul conduttore di neutro (dispersori di raccolta) mentre, in uno soltanto non si è rilevata la
presenza di tensione (dispersore di immissione).
Quest’ultimo è il dispersore di immissione della corrente di guasto a terra (allegato 3 - foto 3, allegato
2 - figura 5) con potenziale di 20 V, poiché, in corrispondenza di esso è presente e si rileva la
connessione a terra del conduttore di fase anziché del conduttore di neutro (allegato 3 - foto 3 e
4). Il collegamento del punto di guasto (connessione a terra di una fase) è stato compiuto, come si
osserva nella foto 4 dell’allegato 3, con un morsetto a perforazione azionato tramite attrezzo di
manovra nell’erronea convinzione di connettere a terra il conduttore di neutro (guasto franco per
resistenza propria).
La diagnosi quindi è di un guasto franco monofase a terra per accoppiamento resistivo.
Dove, per guasto franco deve intendersi a resistenza propria (Rpg) trascurabile e non a resistenza
verso terra (Rtg) nulla. Non è noto se la fase affetta da guasto sia L1, L2 o L3, per cui, l’indicazione L1
come sorgente di guasto evidenziata negli schemi è puramente casuale.
Il guasto a terra di una fase del sistema elettrico (non è noto se L1, L2 o L3) determina (allegato 2 figura 8b) la messa in tensione del neutro (210 V), la riduzione della tensione verso terra della fase
affetta da guasto (20 V) e l’aumento della tensione verso terra delle altre due fasi sane (380 V).
Per cui, alcuni utenti sono alimentati da una fase del sistema elettrico sana, non affetta da guasto, con
V l-t = 380 V (ad es. il primo utente misurato), altri invece risultano alimentati dalla fase affetta da
guasto a terra con V l-t = 20 V (come il secondo utente misurato).
Il guasto è stato così individuato nel sistema elettrico di distribuzione di competenza del distributore, in
corrispondenza della linea aerea BT1, al palo di sostegno indicato all’allegato 3 - foto 3 e 5.
Sul conduttore di terra del dispersore oggetto del guasto (denominato dispersore di immissione) si
rileva la corrente di guasto Ig (detta anche corrente di immissione) di valore pari a 7,95 A (allegato 2 figura 6).
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7 - Osservazioni tecniche
La connessione del punto di guasto, effettuata tramite un morsetto a perforazione (allegato 3 - foto 4)
è presumibilmente del tutto accidentale e/o involontaria. Infatti, in quel punto avrebbe dovuto avere
luogo la messa a terra del conduttore di neutro invece, per errore provocato da uno scambio di
conduttori (per un errato riconoscimento degli stessi), è stato erroneamente connesso a terra il
conduttore di fase. Errore comunque evitabile, se, una volta terminata l’operazione fosse stata posta
in essere una congrua azione di verifica preventiva e successiva.
Non è possibile affermare e/o stabilire con certezza il tempo di permanenza del guasto. I tecnici del
distributore asseriscono che non sono stati effettuati interventi recenti in corrispondenza della linea o
del palo ove è presente il guasto (allegato 3 - foto 3 e 7)
Questo, certamente risale all’atto dell’errata connessione a terra del conduttore di fase (non è noto se
L1, L2, L3) al palo di sostegno indicato nella foto 3 dell’allegato 3.
E’ plausibile ritenere che, il periodo di produzione del guasto risalga presumibilmente alla contestuale
installazione della linea indicata nella foto 7 dell’allegato 3 (particolare 1).
La derivazione della linea monofase BT affetta da guasto a terra (allegato 3 - foto 7, particolare 1),
alimenta una sola utenza dismessa e priva di energia elettrica da parecchi anni (così riferisce il
proprietario). In effetti, da un sopralluogo effettuato all’interno del caseggiato, la tesi del proprietario
sembra trovare conferma (l’abitazione appare in totale stato di disuso, abbandonata da anni e priva
anche del gruppo di misura).
Pertanto, anche in considerazione temporale, circa le anomalie riferite dagli utenti BT, il guasto a terra
potrebbe insistere anche da tempo remoto (diversi anni).
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8 - Analisi del guasto
Il dispersore oggetto del guasto si definisce dispersore di immissione della corrente di guasto a terra
(Di). I restanti quattro dispersori per la messa a terra del neutro lungo la linea BT si definiscono
dispersori di raccolta (Dr), poiché prelevano la corrente di guasto immessa dal Di che si richiude poi
circuitalmente negli avvolgimenti secondari del trasformatore MT/BT (allegato 2 - figure 3 e 4).
I Dr (dispersori per la messa a terra del neutro) essendo tra loro connessi in parallelo, assumono tutti il
medesimo potenziale (V n-t = 210 V).
La corrente di guasto a terra Ig attraversa i vari Dr (dispersori per la messa a terra del neutro) in
maniera direttamente proporzionale alle singole resistenze di terra dei Dr; questo, indipendentemente
dalla distanza esistente tra Di e Dr, poiché d > 10 l (allegato 1, capitolo 5 per approfondimenti).
Essa, equivale alla somma delle singole correnti di ritorno che attraversano ciascun Dr (allegato 2 figure 3 e 4):
Non sono note le singole resistenze di terra dei Dr e conseguentemente le relative correnti.
Comunque, si rammenta che (allegato 2 - figure 3 e 4):
Si osserva che, i dispersori di raccolta, in relazione alla geometria, all’estensione ed alla reciproca
distanza, risultano tra loro separati ed elettricamente indipendenti (poiché d >> 10 l, allegato 1,
capitolo 5 per approfondimenti), per cui, possono essere considerati come dispersori in parallelo a
mutua influenza nulla e, raggruppati e valutati analiticamente senza errori metodologici come un unico
dispersore (Dr) parallelo equivalente (allegato 2 - figura 7):
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La resistenza di terra del guasto (Rtg) equivale alla resistenza di terra del dispersore di immissione
(Di). La resistenza di terra del neutro (Rtn) equivale alla resistenza di terra parallelo equivalente dei
quattro dispersori di raccolta (Dr). La resistenza globale dell’anello di guasto (Rg) equivale quindi alla
somma tra Rtg e Rtn (allegato 2 - figura 7).
Il circuito elettrico di guasto (allegato 2 - figura 7) si configura con il dispersore di immissione (Di) in
serie ai dispersori di raccolta (Dr).
Si ricorda che, i dispersori di terra si dicono connessi in serie (tramite il terreno) quando sono
attraversati dalla stessa corrente con verso opposto, mentre sono in parallelo quando, collegati tra loro
direttamente (tramite conduttore elettrico, nel caso di specie il neutro) disperdono ciascuno una
diversa aliquota della corrente complessiva di guasto a terra (allegato 2 - figure 3 e 4).
Poiché in corrispondenza della fase affetta da guasto è stato rilevato che:
V l-t = 20 V
V n-t = 210 V
il potenziale elettrico assunto dal conduttore di neutro e rispettivi Dr (210 V) è circa il 90% della forza
elettromotrice applicata al circuito di guasto -E- (tensione di fase, 230 V). I rimanenti 20 V vengono
invece acquisiti dalla fase affetta da guasto e relativo Di (allegato 3 - figura 7).
Dal rilievo di cui sopra deriva che, essendo il guasto di carattere puramente resistivo, la resistenza di
terra del guasto (Rtg), ovvero la Rt del Di, è circa il 10% della Rtn (ovvero la Rt dei Dr).
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9 - Analisi delle grandezze in gioco
L’analisi del circuito di guasto può essere condotta trascurando l’impedenza della linea (di tipo
resistivo) e degli avvolgimenti del trasformatore (di tipo reattivo induttivo) poiché non apprezzabili
rispetto alle restanti grandezze in gioco (Rtg e Rtn).
Anche la Rpg (resistenza propria del guasto) è pressoché nulla e del tutto ininfluente in ragione
dell’effettivo collegamento del punto di guasto compiuto con morsetto a perforazione azionato tramite
attrezzo di manovra nell’erronea convinzione di connettere a terra il conduttore di neutro (guasto
franco).
In relazione alla bassa frequenza di esercizio (50 hz) del sistema elettrico ed alla sezione della linea
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BT (costituita da cavi di sezione non superiore a 25 mm ), nonché dalla natura stessa del guasto, se
ne deduce che il complesso in esame ha un comportamento sostanzialmente ohmico.
L’intero circuito di guasto può essere quindi valutato, essendo le grandezze influenti soltanto
resistenze di dissipazione (Rt), come circuito meramente resistivo.
Come già detto, valutati i Dr come elettricamente indipendenti, la Rtn complessiva equivale al parallelo
dei singoli (allegato 2 - figura 7) e cioè:
Poiché:
La resistenza globale dell’anello di guasto fase-terra (Rg) equivale alla somma tra Rtg e Rtn (allegato
2 - figura 7):
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
E trascurando la Rpg:
Diventa:
Dove E è la forza elettromotrice applica al circuito di guasto che equivale alla tensione verso terra
della fase (tensione di fase) in assenza di guasto (230 V).
La corrente di guasto (Ig = 7,95 A) è stata invece precedentemente misurata all’atto
dell’individuazione del guasto (allegato 2 - figura 6).
Da cui, in ragione dei rilievi voltmetrici effettuati in corrispondenza della fase affetta da guasto
(allegato 2 - figura 7) :
e
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
La resistenza di terra del neutro (Rtn), nel circuito di guasto esaminato, si aggira intorno ai 26 Ω,
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mentre la resistenza verso terra del guasto (Rtg) è molto inferiore, circa 2÷3 Ω ( ).
Apparendo in prima istanza la resistività elettrica superficiale del terreno (ρ) circostante i vari
dispersori pressoché simile per tutti, tenuto conto che, i dispersori (Di e Dr) hanno (ad eccezione del
Dr2) le medesime caratteristiche geometriche ed estensive, considerato che, nel Dr2 circola una
corrente di raccolta di soli 0,8 A (in considerazione ai 7,95 A complessivi la Rt del Dr2 è quindi
elevata, vedi allegato 1, capitolo 2) è apparentemente poco comprensibile come la Rt del Di (Rtg) sia
soltanto 1/10 di quella complessiva dei restanti quattro dispersori in parallelo (Rtn) per la messa a
terra del neutro (Dr).
Come se, la Rtg (Rt del Di) fosse stata drasticamente abbattuta da qualche elemento metallico di
notevole estensione e in intimo contatto con il terreno che, posato in corrispondenza o nelle
immediate vicinanze (nel campo di influenza) del Di, abbia significativamente contribuito ad abbassare
la Rtg (Rt del Di).
Ad una più attenta analisi si osserva che, in effetti, il terreno immediatamente circostante al dispersore
di immissione appare chiaramente movimentato e/o riportato di recente come per effetto di una
escavazione meccanica (allegato 3 - foto 6).
Ad occhio nudo è visibile un abbassamento (assestamento) del terreno che sembrerebbe ricondurre
proprio ad uno scavo per la posa di una tubazione (tubazione idrica ?) tracciata adiacente al Di
(allegato 3 - foto 6). Se così fosse sarebbe lampante la spiegazione del fenomeno che consta nella Rt
del Di (Rtg) immensamente inferiore - 2% - (2,5 Ω) rispetto alla Rtn media di ciascun Dr - 98%- (106
Ω). Si consiglia pertanto un’ulteriore verifica in merito, al fine di appurare in maniera definitiva la
verosimiglianza dell’ipotesi sopra indicata che ha determinato un guasto con resistenza verso terra
quasi nulla (2,5 Ω), definendo cause, fatti e circostanze della situazione per poi intraprendere i
provvedimenti conseguenti.
(1)
Si rammenta che, per resistenza di terra di un dispersore (Rt) si intende la resistenza elettrica di dissipazione del
medesimo ovvero, l’attitudine della porzione di terreno (volume significativo) circostante al dispersore ad opporsi al
passaggio di una corrente elettrica (c.c. o c.a., poiché un dispersore interrato ha un comportamento sostanzialmente
ohmico a bassa frequenza), indipendentemente dal verso di percorrenza della stessa, la quale può essere quindi
immessa o prelevata dal dispersore (vedi app. 1, cap. 5 per approfondimenti). La resistenza di terra (Rt) di un qualunque
dispersore, è un parametro estremamente variabile, strettamente correlato alle caratteristiche geoelettriche momentanee
del terreno circostante, le quali influiscono direttamente sulla resistività elettrica del suolo (oltre alla dipendenza
dell’estensione del dispersore). Per cui, tipologia del terreno, morfologia e natura dei materiali costituenti il sottosuolo,
grado di porosità, condizioni climatiche, contenuto di umidità e temperatura (suscettibili di provocare ad es. fenomeni
essiccativi e di congelamento) determinano variazioni anche significative in ordine alla Rt di un dispersore. Quindi, alla
luce delle considerazioni sopra esposte, appare quanto meno illogico utilizzare, come spesso accade, diversi decimali
oltre la virgola per l’indicazione della Rt, nell’erronea ed apparente convinzione di raggiungere un risultato a migliore
precisione.
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Il materiale e i contenuti presentati nel documento sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e
omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
10 - Considerazioni
Qualora i Dr fossero uguali per geometria ed estensione (non è questo il caso), sarebbe possibile
(note le caratteristiche indicate), risalire alla resistività elettrica media apparente del terreno all’interno
del volume significativo circostante i Dr, (nell’ipotesi di resistività media uguale per tutti i Dr e terreno
omogeneo con caratteristiche isotrope (2) ). Infatti, essendo:
Rtn ≈ 26,5 Ω
Ipotizzando i quattro Dr a picchetto di lunghezza 1,5 m (come da indicazioni del distributore)
totalmente interrati, la Rt media del singolo dispersore diventa:
Dove Rt è la resistenza di terra media del singolo Dr per la messa a terra del neutro nelle condizioni
sopra specificate. A questo punto è possibile risalire alla resistività media del terreno nell’ipotesi
indicata:
Dove:
ρ → resistività media del volume significativo di terreno circostante i Dr posti eguali.
P → porzione del Dr a picchetto interrata (1,5 m).
(2) Un terreno è considerato omogeneo (e isotropo) dal punto di vista elettrodispersivo, quando, in ogni suo punto all’interno
del volume significativo, presenta la medesima resistività elettrica (vedi allegato 1, capitolo 5 per approfondimenti).
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
11 - Cause oggettive
Le cause oggettive primarie e conseguenti, ascrivibili alla produzione del guasto in oggetto sono
sostanzialmente le seguenti:
1- Connessione accidentale a terra di un conduttore di fase del sistema elettrico (non è noto se
L1, L2 o L3) anziché del conduttore di neutro in corrispondenza del palo di sostegno indicato
nella foto 3 dell’allegato 3 della linea aerea BT1 indicata nella foto 7 dell’allegato 3.
2- Totale assenza di apposito dispositivo di protezione in grado di rilevare il guasto ed aprire
conseguentemente il circuito (interruttore automatico differenziale). La protezione della linea
risulta effettuata esclusivamente tramite interruttori magnetotermici con In = 80 A (allegato 2 figura 2), certamente non in grado di intervenire per guasto a terra in considerazione alla
ridotta corrente di guasto (circa 8 A) limitata delle resistenze di terra in gioco (Rtg e Rtn).
3- Assenza o non esaustiva azione di verifica ordinaria e straordinaria la quale, avrebbe
permesso la rilevazione immediata del guasto.
12 - Conseguenze al sistema elettrico
Il guasto a terra perdura per un tempo indefinito, creando situazioni pericolose, anomalie e
conseguenze al sistema elettrico sotto riportate:
a) Messa in tensione del conduttore di neutro in corrispondenza di tutta la linea elettrica BT
alimentata dal medesimo trasformatore MT/BT a valle del quale è presente il guasto.
b) Sovratensione verso terra permanente a frequenza di rete (50 hz) in corrispondenza delle due
fasi sane (non affette da guasto).
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13 - Conseguenze per gli utenti
Conseguenze riscontrabili per gli utenti BT (mono o trifase) connessi alla sezione trasformatrice
MT/BT alimentante il guasto:
1) Aumento della corrente di dispersione verso terra degli impianti elettrici utilizzatori (causa
sovratensione) con maggiori probabilità di intervento degli interruttori differenziali.
2) Aumento della sollecitazione dielettrica per l’isolamento dei componenti elettrici con maggiori
probabilità di guasto e/o riduzione della vita utile degli stessi.
3) Guasto ad eventuali SPD varistometrici installati negli impianti utente poiché, la sovratensione
permanente instauratasi a seguito del guasto a terra, risulta di norma nettamente superiore
alla Uc (tensione verso terra massima continuativa sopportabile dall’SPD).
4) Aumento della corrente di guasto a terra presso gli utenti con valori maggiori di Vt (tensione
totale di terra).
5) Aumento del rischio di elettrocuzione per gli utenti in caso di contatto diretto, dovuto alla
maggiore tensione di esercizio.
6) Impianto elettrico e dispositivi di protezione utente non progettati per la maggiore tensione
permanente applicata, con maggiori probabilità di funzionamento mancato e/o irregolare.
7) Sostanziale inversione di polarità dell’alimentazione elettrica, particolarmente evidenziata non
solo negli apparecchi di comando unipolari (ad es. interruttori circuito luce che necessitano
dell’interruzione del conduttore di fase), ma soprattutto da apparecchiature elettroniche
suscettibili a tale inconveniente (ad es. caldaie di riscaldamento) con conseguente messa
fuori servizio (blocco).
8) Tensioni di passo, nelle immediate vicinanze dei Dr, a volte inammissibili per l’uomo ed in
particolar modo per bovini ed equini (in ragione della maggiore distanza tra arti anteriori ed
inferiori), specie se la resistività superficiale del terreno circostante i Dr è di valore ridotto.
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14 - Eliminazione del guasto
Successivamente all’individuazione del guasto a terra ne è seguita la sua eliminazione tramite il
sezionamento manuale della linea monofase BT che alimenta il guasto (allegato 3 - foto 7 e 8) in
corrispondenza del palo di sostegno indicato all’allegato 3 - foto 7 e 9, immediatamente precedente al
punto di guasto (palo indicato nella foto 3). L’intervento manuale di interruzione dell’alimentazione
tramite sezionamento (allegato 3 - foto 8), effettuato da tecnici del distributore, è stato possibile poiché
la linea monofase BT affetta da guasto a terra (allegato 3 - foto 7), alimenta una sola utenza
attualmente dimessa (abitazione semi-diroccata) e già priva di energia elettrica.
In tempo successivo (alcuni giorni seguenti) al sezionamento della linea sopra indicata, è stata data
attuazione (sempre da tecnici del distributore) all’eliminazione vera e propria del guasto:
disconnessione del conduttore di fase a terra (in corrispondenza del palo oggetto del guasto) e messa
a terra del neutro utilizzando il medesimo morsetto a perforazione (allegato 3 - foto 10).
Una volta effettuato quest’ultimo intervento, la precedente linea affetta da guasto (allegato 3 - foto 7) è
rimasta ugualmente sezionata, poiché come detto, non alimenta alcun carico.
Di conseguenza, l’ex dispersore di immissione, non contribuisce ad abbassare la complessiva Rtn.
Attenzione, ora si parla di ex dispersore di immissione poiché il guasto è stato eliminato, per cui,
essendo venuta a mancare la sorgente di guasto non può più essere considerato come tale.
Quindi, la ex Rtg (ca. 2,5 Ω), assumerebbe invece la configurazione di una Rtn qualora, la precedente
linea affetta da guasto a terra venisse riconnessa alla rete di distribuzione.
Ad eliminazione di guasto avvenuta risultano cessati (nei mesi successivi e fino a data odierna), gli
interventi ripetuti dei differenziali, imputabili al guasto a terra in rete BT.
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15 - Intervento conseguente
Ad eliminazione del guasto avvenuta, viene effettuato un immediato sopralluogo in corrispondenza
dell’abitazione precedentemente oggetto di rilevazione del guasto per valutare le conseguenze
apportate dall’intervento effettuato; si rileva:
V l-n = 240 V
V l-t = 240 V
V n-t = 0,5 V
Come si può ben notare, i parametri elettrici del sistema risultano ora corretti, a riprova della validità
della diagnosi e dell’intervento di eliminazione del guasto effettuati. La modesta tensione verso terra
acquisita dal conduttore di neutro rientra nella norma, ed è provocata da correnti di squilibrio del
sistema trifase che, con diverse utenze monofasi connesse non può certamente essere di tipo
simmetrico (si rimanda ad analisi dedicata l’approfondimento dell’argomento).
La tensione acquisita dal conduttore di neutro equivale al prodotto tra il valore efficace istantaneo
della corrente che lo attraversa e il valore dell’impedenza del conduttore di neutro stesso (V n-t = In x
Zn).
Misura e verifica della corrente di dispersione in corrispondenza dell’impianto elettrico dell’utente
(allegato 2 - figura 9).
- Precedentemente all’eliminazione del guasto, utilizzando la pinza amperometrica, inserendo lo
strumento immediatamente a valle del gruppo di misura (a monte di ogni altro componente o
dispositivo), con la modalità di prova indicata in figura 9 - allegato 2, si rileva una corrente di
dispersione I∆ di:
I∆ = 7,2 mA
- Con medesimo procedimento, tecnica di misura e condizioni di prova si rileva (allegato 2 - figura
9b), successivamente all’eliminazione del guasto a terra accorso in linea BT Enel:
I∆ = 2,1 mA
Si osserva quindi che, a seguito dell’eliminazione del guasto a terra, la corrente di dispersione (I∆)
dell’impianto elettrico utente si è notevolmente ridotta (oltre 3,5 volte).
Tensione di fase con guasto (V l-t) = 380 V →
che equivale ad un aumento del 58%
Tensione di fase post-guasto (V l-t) = 240 V
Corrente di dispersione con guasto (I∆) = 7,2 mA →
che equivale ad un aumento del 243%
Corrente di dispersione post-guasto (I∆) = 2,1 mA
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Ossia, con il guasto in corso la I∆ è aumentata con proporzione quadratica, cioè di ben quattro volte
rispetto all’aumento della tensione verso terra applicata all’impianto.
Si conclude pertanto che, la resistenza di isolamento (R iso) verso terra di un impianto elettrico
utilizzatore, non è lineare con il valore di tensione applicata ovvero, decresce in maniera significativa
(provocando aumento della corrente di dispersione verso terra I∆) anche per modesti aumenti della
tensione di esercizio, a causa della maggiore sollecitazione dielettrica degli isolamenti di componenti
ed apparecchiature, sottoposti in maniera a volte inammissibile e non progettati ad un aumento del
valore di tensione nominale. Il principio sopra esposto è di validità del tutto generale per i comuni
impianti elettrici utilizzatori BT.
16 - Prescrizioni per gli utenti
Dall’analisi generale del guasto emerge l’importanza per gli utenti BT di utilizzare una distribuzione
elettrica con sistema TT (impianto di terra delle masse utente separato dall’impianto di terra del neutro
del distributore) e mai TN (impianto di terra unico per le masse dell’utente e la messa e terra del
neutro), peraltro vietato dalle norme CEI. Infatti ciò, avrebbe provocato nel caso di specie, la messa in
tensione di tutte le masse metalliche dell’impianto elettrico utente collegate all’impianto di terra,
portandole alla tensione acquisita dal neutro per effetto del guasto (210 V). Questo evento
determinerebbe conseguenze disastrose.
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
17 - Valutazione finale
In un impianto elettrico utilizzatore con sistema di distribuzione TT, per assicurare l’intervento
dell’interruttore differenziale dell’utente BT al primo guasto a terra, deve essere soddisfatta la
seguente relazione:
Essendo che, come già specificato:
Deve essere:
Dove, nello specifico, la Rg equivale alla somma tra la resistenza di terra del dispersore utente (Rt) e
la Rtn. Per cui, per guasto franco a terra diventa:
Si ricorda che, la resistenza di terra (Rt) del dispersore utente, par garantire la protezione contro i
contatti indiretti deve essere inferiore a:
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Dove:
- Vc è la tensione di contatto massima consentita permanente per un tempo indefinito sulle masse
dell’impianto elettrico dell’utente. Essa è stabilita in 50 V in ambienti ordinari dalle norme CEI.
- I∆n è la corrente differenziale nominale (sensibilità) dell’interruttore automatico differenziale posto a
protezione dell’impianto utente.
Essendo consentito l’utilizzo di interruttori differenziali, per la protezione dell’utente BT, con I∆n ≤ 1 A
(art. 5, c. 6, d e l DPR 447/91 in vigore all’epoca dell’analisi), la resistenza di terra del neutro (Rtn) non
deve superare:
Inserendo i valori numerici nell’equazione:
In definitiva, affinché sia assicurata l’apertura del circuito al primo guasto a terra nell’impianto
utilizzatore, è necessario che, sia l’utente, sia il distributore mantengano i propri impianti, ciascuno a
fronte delle rispettive competenze, in maniera complementare.
In particolare l’utente dovrà dotarsi di idonea protezione differenziale, mentre il distributore dovrà
assicura una Rtn inferiore al valore sopra calcolato (180 Ω).
Tale valore peraltro, anche se congruo ai fini sopra specificati, potrebbe comunque rivelarsi eccessivo
in caso di sovratensione per accoppiamento resistivo o induttivo della linea BT, a seguito di
fulminazione diretta o indiretta. In questo caso la Rtn dovrebbe essere inferiore a 10 Ω.
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18 - Sintesi e conclusioni
Il guasto a terra in esame è stato prodotto per erronea connessione a terra del conduttore di fase al
posto del conduttore di neutro lungo la linea BT, presumibilmente durante l’operazione di posa della
linea oggetto del guasto effettuata da tecnici Enel. Esso perdura per un tempo indefinito. Sarebbe
consigliabile in generale, nelle operazioni di connessione a terra del neutro, un’attenta azione di
accertamento, verifica e controllo circa la validità delle azioni poste in essere, prima di ripristinare
l’alimentazione al sistema.
E’ inoltre auspicabile una congrua azione di verifica programmata, periodica e preventiva, nonché
l’installazione di dispositivi atti quanto meno al rilevamento del guasto a terra (rilevatore differenziale).
Nonostante il guasto occorso si ritiene, in considerazione alle osservazioni di cui al capitolo 17,
sufficientemente ridotta la Rtn (ca. 26 Ω), nonostante non si usufruisca del contributo dell’ex
dispersore di immissione (ex Rtg ca. 2,5 Ω), poiché la medesima linea, precedentemente affetta da
guasto a terra, è rimasta tuttora sezionata.
Tanto più bassa è la Rtn, tanto più prossimo il conduttore di neutro rimane vincolato al potenziale zero
e tanto inferiore è il potenziale che esso assume a seguito di guasto.
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Allegato 1 - Approfondimento tecnico
1 - Funzionamento degli strumenti di misura
Rilevatore di tensione senza contatto
L’apparecchio emette un segnale acustico ed una segnalazione luminosa qualora, accostato al
componente elettrico in esame, rilevi un valore di tensione alternata (con frequenza 50÷60 hz)
superiore a 70 V.
Pinza amperometrica per misura e ricerca di correnti disperse
E’ in grado di effettuare misure di correnti disperse e di linea (assorbite). Per la prima, si inseriscono,
avendo in esame una linea monofase, i due conduttori (L e N) all’interno del toroide della pinza
(allegato 2 - figura 9); lo strumento rileva automaticamente la differenza tra l’intensità di corrente che
circola nei due conduttori (cioè la corrente dispersa o differenziale I∆) che viene quindi visualizzata sul
display. Per la seconda, è sufficiente inserire un conduttore (normalmente quello di fase -L-) all’interno
del toroide; lo strumento rileva e visualizza sul display la corrente assorbita.
2 - Considerazioni in merito a Rtn2
Conoscendo la corrente circolante nel dispersore per la messa a terra del neutro realizzato in corda di
rame nudo ubicato all’interno della proprietà dell’utente (Ig2 = 0,8 A, allegato 2 - figura 1) e, misurata
la tensione assunta dal conduttore di neutro (V n-t = 210 V), è possibile risalire alla reale resistenza di
terra del dispersore in oggetto, che si rileverà successivamente essere il Dr2 (Rtn2):
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3 - Messa a terra del neutro
Molteplici sono le ragioni della messa a terra del neutro in un sistema elettrico di distribuzione BT, tra
le quali si annovera:
1. Consentire all’utente BT l’apertura del circuito al verificarsi del primo guasto a terra nel proprio
impianto tramite l’utilizzo di dispositivi differenziali (il neutro a terra assicura l’instaurarsi di una
congrua corrente di guasto di natura ohmica, la quale può essere prontamente rilevata ed
interrotta dai dispositivi di protezione differenziale);
2. Consentire al conduttore di neutro di rimanere a potenziale prossimo allo zero anche in caso
di guasto a terra presso l’utente o lungo la linea BT, purché la resistenza di terra del neutro
(Rtn) sia sufficientemente bassa;
3. Evitare che, a seguito di guasto tra l’avvolgimento primario e secondario (con accidentale
contatto) del trasformatore MT/BT che non interessa la carcassa metallica connessa a terra, il
neutro possa assumere la piena tensione verso terra della linea MT con conseguenze
catastrofiche (e consentire quindi l’intervento delle relative protezioni sul lato MT);
4. Ridurre l’intensità della sovratensione sulla linea BT a seguito di fulminazione diretta o
indiretta;
5. Evitare sovratensioni alla linea BT per induzione elettrostatica;
6. Evitare sovratensioni per ferrorisonanza della linea;
7. Evitare la messa in tensione del neutro in caso di interruzione del conduttore stesso.
4 - Impianto di terra del neutro e delle masse di cabina
Il distributore di energia elettrica realizza di norma due impianti di terra separati nell’ambito del sistema
elettrico di distribuzione BT:
1 - impianto di terra delle masse di cabina (Dc)
2 - impianto di terra del neutro
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Come già detto il distributore si premura di rendere i due impianti di terra fisicamente ed elettricamente
separati-indipendenti (il conduttore di neutro viene messo a terra lungo la linea BT, ma non in cabina).
Il primo ha la funzione di garantire la protezione contro i contatti indiretti in caso di guasto a terra sia
sul lato MT che sul lato BT, oltre ad assicurare il corretto funzionamento degli SPD (allegato 3 - foto
1). Il secondo invece, espleta la funzione indicata nel precedente capitolo.
Le ragioni ed i vantaggi della separazione di tali impianti di terra risiedono principalmente nelle
seguenti osservazioni:
a) Evitare che, a seguito di guasto a terra in corrispondenza della sezione trasformatrice (o
cabina) accorso alla linea MT o BT, il potenziale assunto dal dispersore di cabina (Dc) possa
essere trasferito agli utenti BT tramite il conduttore di neutro se questi avesse il medesimo
impianto di terra.
E’ utile ricordare che, in Italia la linea MT viene esercita a neutro isolato, oppure (di recente) a
neutro messo a terra in cabina primaria AT/MT tramite impedenza con bobina di Petersen.
A seguito di guasto a terra in cabina riguardante la linea elettrica MT, la tensione totale di terra
(Vt) che viene a crearsi è uguale (essendo il dispersore un elemento ohmico) al prodotto tra la
resistenza di terra del dispersore di cabina (Rtc) e la corrente di guato a terra (Ig) che lo
1
attraversa → Vt = Rtc · Ig ( )
La Ig è diversa per intensità e natura, a seconda che la linea MT sia esercita a neutro isolato
ovvero a terra con impedenza. Nel primo caso essa è di natura sostanzialmente capacitiva (in
dipendenza quindi dell’estensione della linea), nel secondo caso è invece di tipo ohmicoinduttiva (in ragione dalla Rt del dispersore e dalla induttanza X della bobina di Petersen).
In entrambe le situazioni, per formulare una valutazione nel merito si rende necessaria la
conoscenza del valore efficace della corrente di primo guasto franco monofase a terra per
linea MT, che fornisce a richiesta il distributore.
Considerando che, specialmente nelle sezioni MT/BT non dotati di cabina propria (come il
caso di specie), la Rtc è spesso eccessiva per garantire un buon livello di sicurezza; ne deriva
che, vengono a crearsi a seguito di guasto a terra dei valori di Vt sulle masse di cabina elevati
e pericolosi, non di rado inammissibili (Vt = Rt · Ig).
La tensione totale di terra (Vt) così prodotta (anche se non pericolosa per gli utenti all’interno
della cabina poiché il piano di calpestio è sostanzialmente equipotenziale se è presente nella
parte sottostante un adeguato dispersore a maglia) verrebbe quindi trasferita all’utente BT
tramite il conduttore di neutro, qualora vi fosse un impianto di terra unico. (Con rischio di
cedimento dell’isolamento verso terra degli apparecchi, la cui massa collegata a terra, avendo
l’utente un sistema di distribuzione TT, rimane a potenziale zero).
b) Evitare pericolosi ed imprevedibili innalzamenti del potenziale del neutro a seguito di
fulminazione diretta della linea MT conseguenti all’intervento dei limitatori di sovratensione
(SPD) spinterometrici. Sovratensione di elevatissima intensità, in grado di provocare danni
ingenti e incendio agli utenti BT, che verrebbe trasferita per intero ai medesimi tramite il
conduttore di neutro qualora vi fosse unicità tra gli impianti di terra.
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
A fronte dei vantaggi sopra esposti, determinati dall’indipendenza degli impianti di terra del neutro e
masse cabina, sussistono anche alcuni inconvenienti.
Il difetto principale insito nella separazione degli impianti di terra risiede invece, nell’aumento della
resistenza di terra dei singoli impianti (rispetto all’impianto unico con dispersori in parallelo) e nella
mancata equipotenzializzazione degli stessi. Per cui, i due impianti e le rispettive masse potrebbero, in
caso di guasto a terra essere sottoposti a potenziali differenti mettendo a rischio coloro che ne
venissero contemporaneamente in contatto (specialmente se i pali di sostegno della linea area BT
sono metallici o di materiale elettroconduttore). Generalmente il problema non sussiste poiché,
eventuali masse nono sono di norma contemporaneamente accessibili.
( 1) Si trascura, a favore della sicurezza e per semplicità di esposizione, la differenza tra corrente di guasto Ig e corrente di terra
It. Si sovviene pertanto nella suddetta analisi Ig = It . Si rammenta:
Ig = corrente complessiva di guasto a terra.
It = aliquota della corrente di guasto a terra che attraversa il dispersore oggetto di analisi.
L’ipotesi sopra esposta (Ig = It) risulta realistica soltanto in sistemi di distribuzione MT con linea aerea in assenza di fune
di guardia, mentre, è alquanto approssimativa (e spesso errata), qualora la linea MT sia distribuita in cavo, in quanto,
essendo l’armatura di questo connesso a terra alle due estremità, la Ig si ripartisce tra i vari dispersori di cabina MT/BT di
norma tra loro interconnessi, comportando così una It inferiore e quindi una riduzione della Vt del dispersore considerato.
La medesima considerazione vale per le linee aeree dotate di fune di guardia che collega i tralicci metallici di sostegno per
la protezione da fulminazione diretta: la It è solo una minima quota della Ig, che viene ripartita tra tutti i dispersori per la
messa a terra dei singoli sostegni di materiale elettroconduttore.
5 - Interferenza tra dispersori
In generale, due dispersori si dicono elettricamente indipendenti quando, durante l’iniezione di
corrente, la distribuzione del potenziale sulla superficie del suolo dell’uno non interseca quello
dell’altro all’interno del volume significativo. Ossia, quando l’interdistanza è tale da poter considerare
nulla la reciproca influenza.
Il volume significativo è quella zona di terreno circostante il dispersore che influenza sostanzialmente
la resistenza di terra. Esso, si estende per in raggio pari a cinque volte la dimensione massima del
dispersore a partire dal centro dello stesso (per un picchetto la dimensione massima è la lunghezza,
per una rete magliata la diagonale).
Ad esempio, per un picchetto di lunghezza 1,5 m, totalmente interrato, il volume significativo è quello
che si estende per un raggio di circa 7,5 m nei dintorni del dispersore. Per cui, qualora si abbiano più
dispersori in parallelo, bisogna collocarli ad una distanza tale che l’uno, non rientri all’interno del
volume significativo dell’altro (nel caso portato in esempio, l’interdistanza ottimale tra due picchetti di
l=1,5 m è 15 m, poiché 7,5 m è il campo di influenza dell’uno e 7,5 m è il campo di influenza dell’altro).
Questo principio è di validità del tutto generale, indipendentemente dalla forma geometrica e
dall’estensione del dispersore ed è utile anche per effettuare misure della resistenza di terra (di cui
non si tratta).
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omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Il volume di terreno che influenza in maniera preponderante la resistenza di terra (volume significativo)
si trova nelle immediate vicinanze del dispersore (il 50% della Rt è concentrata in un volume di raggio
2 volte la dimensione massima).
La mutua influenza tra dispersori in parallelo non sufficientemente distanziati, determina un aumento
complessivo della resistenza di terra, poiché i campi di influenza dei singoli dispersori vengono
sovrapposti.
L’influenza reciproca è nulla quando, la resistenza di terra complessiva dei dispersori in parallelo
equivale al parallelo delle singole resistenze di terra di ciascun dispersore. In base a quanto sopra
esposto, in merito all’interferenza elettrica tra dispersori generici connessi in parallelo, è possibile
dimostrare analiticamente e praticamente che, quando:
d > 10 p
i dispersori possono ritenersi elettricamente indipendenti qualunque sia la resistività del terreno.
Dove:
d = interdistanza tra i dispersori misurata a partire dal centro degli stessi
p = porzione della dimensione significativa (massima) del dispersore interrata (poiché non sempre il
dispersore è completamente interrato, ad esempio il picchetto ha spesso l’estremità superiore esterna
al terreno).
Qualora i dispersori in parallelo abbiano una interdistanza inferiore, non sono più indipendenti ma i
campi di influenza si sovrappongono. Per cui, si rende necessario procedere ad un’adeguata
valutazione del complesso in ordine a geometria, estensione, interdistanza ed effettiva posizione.
Quindi, per risalire in forma analitica alla resistenza di terra complessiva, si introduce un apposito
coefficiente di interferenza, che si estrinseca in una resistenza aggiuntiva (dovuta alla mutua
influenza) come termine da inserire in serie ai dispersori valutati dapprima come indipendenti.
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Allegato 2
Schemi, disegni e figure inerenti all’analisi di guasto effettuata
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L
LINEA BT 2
n° 1
All’utenza
Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
N
Ig 2
Palo di sostegno all’interno
della proprietà dell’utente
Conduttore di terra
Figura 1 – Rilevazione del guasto: misura della
corrente circolante nel dispersore a corda per la
messa a terra del neutro al palo di sostegno posto
all’interno della proprietà dell’utente (Dr2).
Ig 2
Terreno
Punto di connessione tra
conduttore e dispersore
(in pozzetto ispezionabile)
Pinza amperometrica
Dispersore per la messa a terra
del neutro – corda di rame nudo
sez. 35 mm2 – (Dr 2)
0,8 A
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Figura 2 - Schema elettrico
unifilare della sezione
trasformatrice MT/BT oggetto del
guasto.
LINEA MT
TRASFORMATORE MT/BT
LINEE BT
MAGNETOTERMICO 1
MAGNETOTERMICO 2
In=80 A
In=80 A
LINEA BT 1
LINEA BT 2
Continua a figura 3
Continua a figura 3
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Figura 3 – Dispersori per la messa a terra del neutro lungo la linea BT.
Evidenziato in rosso: percorso della corrente di guasto a terra Ig.
Ig=Ig1+Ig2+Ig3+Ig4
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Figura 4 - Schema elettrico equivalente alla figura 3. Si evidenzia in rosso la
circolazione della corrente di guasto a terra
(Ig=Ig1+Ig2+Ig3+Ig4)
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Punto di guasto
L
LINEA BT1
L
N
N
LINEA BT2
Palo di sostegno
Conduttore di terra
Figura 5 – Individuazione del
guasto tramite rilevatore di
tensione senza contatto accostato
al conduttore di terra.
- Di = dispersore di immissione
della corrente di guasto a terra.
Rilevatore di tensione senza
contatto
- Dr1 = dispersore di raccolta
n°1 della corrente di guasto a
terra.
Terreno
Ig
Ig1
Di
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Dr1
Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Punto di guasto
L
L
LINEA BT1
LINEA BT2
N
N
Palo di sostegno
Conduttore di terra
Figura 6 – Misura della corrente
di guasto a terra Ig (corrente di
immissione) in corrispondenza
del conduttore di terra del palo
oggetto del guasto.
- Di = dispersore di immissione
della corrente di guasto a terra.
Pinza amperometrica
7,95 A
- Dr1 = dispersore di raccolta
n°1 della corrente di guasto a
terra.
Terreno
Ig
Ig1
Dr1
Di
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Rpg≈0Ω
Ig=7,95A
L
Ig=7,95A
N
Ig=7,95A
Figura 7 - Circuito
elettrico di guasto
equivalente a
parametri
concentrati.
VL-T = 20 V
L
E = VL-N = 230 V
Evidenziato in
rosso: circolazione
della corrente Ig.
L
Di
Rtg=2,5Ω
Dr
Rtn=26,5Ω
T
VN-T = 210 V
Ig=7,95A
Ig=7,95A
N
N
Ig=7,95A
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
CIRCUITO SANO IN ASSENZA DI GUASTO
L1
a)
N
T
L3
L2
L1- L 2
L2- L 3
L3- L 1
L1- N
L2- N
L3- N
L1- T
L2- T
L3- T
N- T
400 V
400 V
400 V
230 V
230 V
230 V
230 V
230 V
230 V
0V
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
CIRCUITO IN ESAME AFFETTO
DA GUASTO
A TERRA
T
L1
b)
N
L3
L2
L1- L 2
L2- L 3
L3- L 1
L1- N
L2- N
L3- N
L1- T
L2- T
L3- T
N- T
400 V
400 V
400 V
230 V
230 V
230 V
20 V
380 V
380 V
210 V
Figure 8 a) b) - Sistema elettrico delle tensioni ipotizzando il guasto a terra in corrispondenza della fase L1 (b).
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
GRUPPO MISURA
UTENTE
Pinza amperometrica
F
N
7,2 mA
a)
Figura 9 – Misura della corrente di
dispersione I∆ nell’impianto elettrico
dell’utente in cui è stato rilevato il
guasto:
IMPIANTO
ELETTRICO
a) con guasto a terra in corso
UTENTE
b) con guasto a terra eliminato
GRUPPO MISURA
UTENTE
Pinza amperometrica
F
N
2,1 mA
b)
IMPIANTO
ELETTRICO
UTENTE
40
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Allegato 3
Documentazione fotografica
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
1
5
2
2
4
6
7
8
Foto 1 - Sezione trasformatrice MT/BT
Particolare n°:
1 - SPD spinterometrici a gas
2 - Linea MT
3 - Trasformatore MT/BT
4 - Linea BT 1
5 - Linea BT 2
6 - Quadro BT illumin. Pubblica
7 - Quadro BT di distribuzione
8 - Conduttore di terra per la connessione al dispersore delle
masse MT, BT, e SPD
per linea MT
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Foto 2 - Quadro di distribuzione BT all’interno del quale trovano ubicazione due interruttori
automatici magnetotermici per il sezionamento e la protezione della linea BT 1 e BT 2.
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
1
2
3
Foto 3 - Palo di sostegno linea aerea BT in corrispondenza del quale si rileva la connessione
a terra accidentale di una fase del sistema elettrico
Particolare n°:
1 - Individuazione del guasto:
punto di connessione a terra di
una fase
2 - Conduttore di terra del
dispersore di immissione (che
collega a terra la fase)
3 - Dispersore di immissione
della corrente di guasto a terra
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
2
3
1
4
5
5
Foto 4 - Punto di accidentale connessione a terra della fase in corrispondenza del palo di
sostegno
Particolare n°:
1 - Individuazione del guasto:
punto di connessione a terra di
2 - Linea monofase BT che
alimenta il guasto
una fase
4 - Conduttore di terra del
dispersore di immissione (che
collega a terra la fase)
3 - Linea monofase BT che
alimenta un’utenza attualmente
dismessa
5 - Palo di sostegno oggetto del
guasto
45
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Foto 5 - Targhetta identificativa del palo di sostegno oggetto del guasto
Foto 6 - Terreno immediatamente circostante al dispersore di immissione. E’ possibile notare
come il terreno risulti chiaramente movimentato e/o riportato per effetto presumibilmente di
una escavazione meccanica, come se in corrispondenza del dispersore fosse stata posata
una tubazione metallica che ha significativamente contribuito ad abbassare la Rtg
(resistenza di terra del guasto).
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
1
2
3
3
Foto 7 - Palo di sostegno immediatamente precedente al punto di guasto, in corrispondenza
del quale è stato effettuato il sezionamento manuale della linea monofase BT affetta da
guasto a terra
Particolare n°:
1 - Linea monofase BT che
alimenta il guasto
2 - Punto di sezionamento manuale della
linea monofase BT che alimenta il guasto
3 - Palo di sostegno
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Foto 8 - Ingrandimento del punto di sezionamento della linea monofase che alimenta il
guasto a terra
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
Foto 9 - Targhetta identificativa del palo di sostegno oggetto della linea sezionata.
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Analisi di guasto a terra su una rete di bassa tensione
2
2
1
3
4
3
Foto 10 - Eliminazione del guasto: disconnessione del conduttore di fase a terra e messa a
terra del neutro in corrispondenza del palo oggetto del guasto
Particolare n°:
1 - Eliminazione del guasto:
messa a terra del neutro
2 - Si evince chiaramente il
precedente
punto
di
connessione accidentale a terra
del conduttore di fase tramite
morsetto a perforazione
3 - Palo di sostegno
4 - Conduttore per la messa a terra del neutro
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