scheda 1a sicurezza - IISS Ferraris Acireale

Costruire e studiare un sistema di distribuzione TT
Costruire e studiare un sistema di distribuzione TT
OBIETTIVO
Realizzare i collegamenti per costruire e studiare un sistema di distribuzione TT tipico di una
fornitura di energia elettrica in Bassa Tensione (BT).
MATERIALE NECESSARIO
Pannello mod. PDG-R/EV.
Alimentazione trifase fissa 380-400 Vca.
Serie di cavetti con spinotti di sicurezza diametro 4 mm.
Multimetro digitale per misura di tensione alternate.
Pinza amperometrica per misure di corrente alternata sia nominali che disperse.
Strumenti per le verifiche elettriche, prove sui differenziali, misura dell’isolamento, misura della
resistenza di terra.
PREPARAZIONE ALLA ESERCITAZIONE
Collegare i vari componenti elettrici seguendo lo schema elettrico di figura 1 oppure realizzare le
connessioni come da lay-out di figura 2.
Norma CEI 64-8
Parte 3
Tipi di sistemi di
distribuzione
Sistema TT
Il sistema TT ha un punto della sorgente di alimentazione collegato
direttamente a terra e le masse dell'impianto collegate ad un impianto di
terra elettricamente indipendente da quello del sistema di alimentazione.
Prima lettera, situazione della sorgente di alimentazione verso terra:
T = collegamento diretto a terra di un punto, in genere il neutro.
Seconda lettera, situazione delle masse dell'impianto rispetto a terra:
T = masse collegate a terra tramite un dispersore dedicato.
Figura 1 Sistema TT Schema elettrico di riferimento.
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Sul pannello, il collegamento a terra della sorgente (mediano o neutro) si realizza tramite il
dispersore di cabina. Si può selezionare per la resistenza RE1 il valore di 0,3 o 1 . Il collegamento
a terra delle masse dell’utente si realizza tramite il dispersore RE2. Si deve selezionare per RE2, tra i
valori di resistenza riprodotti, quello che soddisfa la condizione ai fini della sicurezza.
Figura 2 Implementazione del sistema TT sul pannello didattico.
SCHEDA 1A Pagina 2 di 8
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PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI INDIRETTI NEL SISTEMA TT
Vediamo ora cosa accade se si manifesta un guasto a massa in un utilizzatore elettrico.
Il percorso della corrente, in seguito ad un guasto franco o con un certo valore di
resistenza/impedenza verso la massa dell’apparecchio elettrico è illustrato nella figura 3.
Il tratteggio identifica il percorso della corrente, esso è identificato da un anello che ha origine dalla
sorgente di alimentazione e attraverso il conduttore di linea si chiude tramite il conduttore di
protezione, il dispersore dell’utente, il terreno e il dispersore di cabina. Il percorso è caratterizzato
da un valore di resistenza prevalentemente localizzata sui due impianti dispersori (resistenza degli
impianti dispersori identificata con RE1 e RE2).
Figura 3 Percorso della corrente di guasto in un sistema TT.
In questa situazione, quello che preoccupa è limitare la tensione di contatto che si viene a creare
nella condizione di guasto a massa. Il dispositivo di protezione presente nel circuito con lo scopo di
aprire il circuito in caso di sovracorrenti (sovraccarico e cortocircuito) è anche idoneo a svolgere la
protezione contro i contatti indiretti se soddisfa la nota condizione:
Ra · Ia  50 (25 per condizioni particolari)
La protezione contro i contatti indiretti, in accordo con la curva di sicurezza tempo – tensione
(derivata dalla curva tempo – corrente) è difficilmente realizzabile con i soli dispositivi di
protezione contro le sovracorrenti se non con onerosi impianti di dispersione (dimensionati per
avere basse resistenze), si ricorre allora alla integrazione di protezioni differenziali.
Se si utilizzano protezioni differenziali, si assume per Ia la corrente Idn nominale di intervento e un
tempo massimo di 1 s.
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In modo sperimentale, sul pannello si può dimostrare che la tensione di contatto sulla massa, in
condizioni di guasto a terra, dipende dalla resistenza del dispersore che la connette a terra. In realtà
si deve considerare anche la resistenza del conduttore di protezione PE specialmente se lungo e di
piccola sezione.
La misura di detta tensione, si può fare agevolmente, collegando un voltmetro per tensione alternata
(o un multimetro) tra la massa e il potenziale di terra indisturbato (morsetto TERRA DI
RIFERIMENTO) come indicato nella figura 4.
Figura 4 Sistema TT Misura della tensione di contatto in condizione di guasto a terra con una
protezione differenziale da 30 mA.
Se si sono seguite le indicazione della figura 4, l’impianto esercito con il sistema TT presenta i
seguenti parametri:
RE1 terra di cabina = 1  (parametro che non ci interessa ai fini del coordinamento contro i contatti
indiretti).
RE2 terra utente = 2 
Dispositivo di protezione con corrente magnetotermica 1 A e differenziale da 0,03 A
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L’applicazione della condizione Ra  50 / Ia Idn ci porta alla seguente conclusione: la massima
resistenza di terra dell’utente deve essere:
Ra  50 / 0,03 ossia  1666 
Verifichiamo ora le tensioni di contatto.
1) La prima misura va fatta con apparecchiatura senza guasto (condizione normale) le successive
misure saranno ripetute con l’inserimento del ponticello GUASTO A MASSA partendo dalla
resistenza maggiore sino a giungere al guasto franco. È bene visualizzare la corrente di guasto
tramite un amperometro per CA oppure una pinza amperometrica come indicato nel lay-out di
figura 4.
Come si può notare le tensioni sono piccolissime (al disotto del volt) e, appena superata la soglia di
intervento della protezione differenziale, il dispositivo di protezione apre automaticamente il
circuito eliminando il pericolo. Se facciamo due conti ci accorgiamo che la tensione sulla massa,
con guasto franco, supera il valore limite ammesso, ma questo dura per il tempo che impiega il
dispositivo di protezione differenziale ad aprire il circuito (tempo massimo ammesso = 1 s)
2) Provate ora a cambiare il valore assegnato alla resistenza di terra RE2 da 2  a 200  e ripetete
le misure di tensione di contatto.
Decisamente le tensioni misurate sono maggiori ma ancora appena superata la soglia di intervento
della protezione differenziale, il dispositivo di protezione apre automaticamente il circuito
eliminando il pericolo.
3) Ora cambiate il valore della resistenza RE2 a 2 k e ripetete le misure di tensione di contatto; si
può evincere che, anche con il differenziale da 0,03 A, la protezione contro i contatti indiretti con è
più coordinata, difatti il valore 2 k eccede il valore massimo calcolato di 1666 .
4) Per mostrare bene l’andamento della tensione di contatto provate a coordinare la messa a terra
con il solo magnetotermico da 1A e una resistenza RE2 da 200 . Ripetete le misure della tensione
di contatto.
La tensione supera di gran lunga il limite ammesso e il magnetotermico non interviene
assolutamente. Per risolvere il problema bisogna ridurre drasticamente la resistenza RE2 sino a: 50 /
5  5 . Provare per credere.
Fate la controprova con la resistenza RE2 di 20 , la protezione magnetotermica non interviene più
entro il tempo di 5 s concesso; una tensione elevata (superiore ai 50 V) permane sulla massa della
apparecchiatura con grave pericolo per chi ne viene a contatto.
Cosa succede se manca il collegamento a terra della massa della apparecchiatura in guasto?
Fate la prova pratica, misurate e registrate la tensione di contatto sulla massa dell’utilizzatore nella
tabella che segue.
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Esempio di tabella per la registrazione della tensione di contatto in funzione della resistenza di
guasto e di messa terra.
Registrazione della tensione di contatto al variare dalla resistenza di guasto e
della resistenza di terra
Punto
Condizione
RE2
UST
UT
IF
Tensione
RF
()
(V)
(V)
(A)
Uo (V)
1
No guasto
2
50 k
3
15 k
4
5 k
5
1,5 k
6
500 
7
Guasto franco
8
50 k
9
15 k
10
5 k
11
1,5 k
12
500 
13
Guasto franco
14
50 k
15
15 k
16
5 k
17
1,5 k
18
500 
19
Guasto franco
20
50 k
21
15 k
22
5 k
23
1,5 k
24
500 
25
Guasto franco
2
20 
200 
2 k
26
26
28
29
30
Tabella 1 Registrazione delle misure dalla tensione di contatto in un sistema TT
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SIMBOLI INTERNAZIONALI UTILIZZATI PER INDICARE LE GRANDEZZE
RELATIVE AGLI IMPIANTI ELETTRICI
I pedici dei simboli sono le iniziali derivate dalla terminologia inglese.
Simbolo
RB
RE
REB
UE
UT
UST
UTP
US
USS
IF
IE
ET
PE
RME
RF
Descrizione
Resistenza del corpo umano
Resistenza di terra
Resistenza della persona verso terra
Tensione totale di terra
Tensione di contatto
Tensione di contatto a vuoto
Tensione di contatto ammissibile
Tensione di passo
Tensione di passo a vuoto
Corrente di guasto a terra
Corrente di terra
Collettore di terra
Conduttore di protezione
Resistenza di una massa estranea
Resistenza di guasto
Termine inglese
B = Body
E = Earthing
EB = Earthing Body
E = Earthing
T = Tuch
ST = Source voltage for Touching
TP = Tuch Permissible
S = Step
SS = Source Step
F = Fault
E = Earth
ET = Earthing Terminal
PE = Protective Conductor
M = Mass E = Earth
F = Fault
La figura sottostante indica l’applicazione di alcuni simboli.
Figura 1.1 Esempio di applicazione di alcuni simboli.
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RIEPILOGO CONDIZIONI DA SODDISFARE PER I SISTEMI DI DISTRIBUZIONE
SISTEMA TN-S
Condizioni
ordinarie
0,4 s (max. 5 s)
230
Zs  
Ia (Idn)
Condizioni
particolari
0,2 s (max. 5 s)
SISTEMA TT
Condizioni
ordinarie
50
RE2  
Ia (Idn)
Condizioni
particolari
25
RE2  
Ia (Idn)
SISTEMA IT
Condizioni
ordinarie
al 1° guasto
Condizioni al 2° guasto
con masse collegate
individualmente
50
RE2  
IF
50 (25)
RE2  
Ia (Idn)
Condizioni
particolari
al 1° guasto
25
RE2  
IF
Condizioni al 2° guasto
230
con masse collegate
Zs  
collettivamente (0,4 o 0,2 s)
Ia (Idn)
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