Metodi di messa a terra
Metodi di raccordo a terra e tappeti di raccordo a terra
Nei sistemi elettrici, sono disponibili diversi metodi di raccordo a terra, inclusi il raccordo a terra tramite cavo o nastro, il raccordo a terra tramite asta, il raccordo a terra tramite tubo, il raccordo a terra tramite piastra e il raccordo a terra tramite condotte idriche. Tra questi, il raccordo a terra tramite tubo e il raccordo a terra tramite piastra sono i più comunemente utilizzati, e saranno esplorati in dettaglio di seguito.
Tappeto di raccordo a terra
Un tappeto di raccordo a terra è costruito collegando diverse aste con conduttori di rame. Questa configurazione riduce efficacemente la resistenza complessiva di terra e svolge un ruolo cruciale nel limitare il potenziale di terra. È particolarmente adatto per aree dove si prevedono correnti di guasto elevate. Nella progettazione di un tappeto di raccordo a terra, devono essere attentamente considerati diversi fattori critici:
Considerazioni di sicurezza
In caso di guasto, la differenza di potenziale tra il terreno e la superficie del terreno deve essere mantenuta a un livello che non costituisca un pericolo per le persone che potrebbero venire a contatto con le superfici conduttive non portatrici di corrente del sistema elettrico. Ciò garantisce la sicurezza del personale che lavora intorno o vicino all'installazione elettrica.
Funzionamento dei relè di protezione
Il tappeto di raccordo a terra deve essere in grado di gestire correnti di guasto continue sufficientemente elevate da attivare il relè di protezione. Una bassa resistenza di terra è essenziale per permettere alla corrente di guasto di fluire liberamente attraverso il tappeto, consentendo al relè di protezione di intervenire prontamente e isolare la sezione difettosa del sistema elettrico.
Prevenzione di correnti letali
La resistenza del tappeto di raccordo a terra deve essere progettata con cura per prevenire il flusso di correnti letali attraverso il corpo di una persona in caso di contatto accidentale con parti sotto tensione. Questo è un requisito fondamentale di sicurezza per proteggere la vita umana.
Limitazione della tensione passo
La progettazione del tappeto di raccordo a terra deve garantire che la tensione passo - la differenza di potenziale tra due punti sulla superficie del terreno a una certa distanza - rimanga al di sotto del valore ammissibile. Questo valore ammissibile dipende da vari fattori, come la resistività del terreno e le condizioni di guasto necessarie per isolare l'attrezzatura difettosa dal sistema elettrico sottotensione. Mantenendo la tensione passo entro limiti sicuri, si minimizza il rischio di shock elettrico alle persone che camminano vicino all'installazione a terra.
Elettrodi di raccordo a terra
Un elettrodo di raccordo a terra si riferisce a qualsiasi filo, asta, tubo, piastra o gruppo di conduttori inseriti nel terreno, orizzontalmente o verticalmente. Nei sistemi di distribuzione elettrica, una forma comune di elettrodo di terra è un'asta, tipicamente lunga circa 1 metro, che viene conficcata verticalmente nel terreno. Questo design semplice ma efficace aiuta a stabilire una connessione affidabile tra il sistema elettrico e la terra, facilitando la dissipazione sicura delle correnti di guasto.
Al contrario, nelle centrali elettriche generatrici, invece di fare affidamento su aste individuali, spesso si utilizza un tappeto di raccordo a terra. Un tappeto di raccordo a terra consiste in diversi conduttori interconnessi per formare una rete. Questo approccio offre diversi vantaggi rispetto all'uso di singoli elettrodi. L'area superficiale maggiore e la natura interconnessa del tappeto di raccordo a terra forniscono una resistenza complessiva inferiore, consentendogli di gestire correnti di guasto più elevate in modo più efficace. Inoltre, aiuta a distribuire il potenziale elettrico in modo più uniforme nell'area della centrale, riducendo il rischio di tensioni passo e tocco pericolose che potrebbero costituire una minaccia per il personale e l'attrezzatura.
Raccordo a terra tramite tubo
Tra i vari metodi di raccordo a terra applicabili nelle stesse condizioni di terreno e umidità, il raccordo a terra tramite tubo si distingue come uno dei sistemi più diffusi ed efficaci. In questo approccio, un tubo d'acciaio galvanizzato con perforazioni, conforme alle specifiche approvate riguardanti la lunghezza e il diametro, viene installato verticalmente in un terreno che rimane permanentemente umido, come illustrato nella figura allegata.
La scelta della dimensione del tubo è una considerazione critica, poiché è determinata da due fattori principali: l'entità della corrente che il sistema di raccordo a terra deve condurre e le caratteristiche del terreno. Un tubo di diametro maggiore o un tubo più lungo possono essere necessari per gestire correnti di guasto più elevate, assicurando che la carica elettrica possa essere dissipata in modo sicuro ed efficiente nel terreno. Inoltre, diversi tipi di terreno hanno resistività elettriche diverse; ad esempio, un terreno con resistività più elevata può richiedere un tubo di dimensioni maggiori per ottenere la connessione a bassa resistenza desiderata con la terra. Questo processo di dimensionamento accurato garantisce l'affidabilità e la sicurezza del sistema di raccordo a terra tramite tubo, rendendolo una scelta preferita per una vasta gamma di installazioni elettriche.
Per il raccordo a terra tramite tubo, la pratica standard prevede specifiche dimensioni per il tubo di raccordo a terra, che variano in base alle condizioni del terreno. Tipicamente, in un terreno normale, viene utilizzato un tubo con un diametro di 40 mm e una lunghezza di 2,5 metri. Tuttavia, in terreni asciutti e rocciosi, è necessario un tubo più lungo per assicurare una connessione efficace con la terra. La profondità a cui il tubo viene sepolto è direttamente correlata al contenuto di umidità del terreno, poiché un ambiente più umido favorisce una migliore conducibilità elettrica.
In un'installazione tipica, il tubo viene posizionato a una profondità di 3,75 metri. Per migliorarne le prestazioni, la parte inferiore del tubo è circondata da piccoli pezzi di coke o carbone, posizionati a circa 15 cm di distanza. Vengono utilizzati strati alternati di coke e sale, che svolgono funzioni distinte. Il coke aumenta l'area di contatto effettiva con la terra, mentre il sale riduce la resistenza del terreno, ottimizzando collettivamente l'efficienza del sistema di raccordo a terra. Un tubo aggiuntivo, con un diametro di 19 mm e una lunghezza minima di 1,25 metri, è collegato alla parte superiore del tubo d'acciaio galvanizzato (GI) tramite un riduttore. Questo tubo secondario svolge un ruolo cruciale nel mantenimento della funzionalità del sistema, specialmente durante condizioni meteorologiche avverse.
Durante i mesi estivi, il contenuto di umidità nel terreno diminuisce naturalmente, portando a un aumento della resistenza di terra. Per contrastare ciò, viene costruita una struttura in cemento armato per garantire un approvvigionamento costante d'acqua. Per mantenere una connessione a terra efficace, vengono versate 3-4 secchi d'acqua attraverso un imbuto collegato al tubo di 19 mm, che è collegato al tubo principale GI. Il filo di terra, che può essere un filo o una striscia di acciaio galvanizzato con una sezione sufficiente per condurre sicuramente le correnti di guasto, viene fatto passare attraverso un tubo GI di 12 mm di diametro sepolto a circa 60 cm sotto la superficie del terreno.
Il raccordo a terra tramite piastra comporta l'inserimento di una piastra di raccordo a terra nel terreno. La piastra può essere realizzata in rame, con dimensioni di 60 cm × 60 cm × 3 mm, o in acciaio galvanizzato, con dimensioni di 60 cm × 60 cm × 6 mm. La piastra viene posizionata verticalmente, con la sua parte superiore a una profondità non inferiore a 3 metri dalla superficie del terreno. Questa profondità è critica per garantire un raccordo elettrico affidabile, poiché consente alla piastra di entrare in contatto sufficiente con il terreno, facilitando la dissipazione sicura delle correnti elettriche in caso di guasto.
Raccordo a terra tramite piastra
Nell'implementazione del raccordo a terra tramite piastra, la piastra di raccordo a terra viene inserita in strati ausiliari di coke e sale, con uno spessore minimo di 15 cm per questi strati. Questa combinazione aiuta a ridurre la resistività del terreno intorno alla piastra, migliorando l'efficacia del sistema di raccordo a terra. Un filo di terra, realizzato in acciaio galvanizzato (GI) o rame, viene poi saldamente fissato alla piastra di raccordo a terra utilizzando dadi e bulloni. Nonostante la superiorità del rame in termini di conducibilità elettrica, le piastre e i fili di rame non sono comunemente utilizzati per il raccordo a terra a causa del loro costo significativamente superiore rispetto alle alternative in GI. Questa convenienza economica rende i materiali in GI la scelta preferita per la maggior parte delle applicazioni pratiche di raccordo a terra.
Raccordo a terra tramite condotte idriche
Il raccordo a terra tramite condotte idriche è un altro metodo per stabilire una connessione elettrica con la terra. In questo approccio, un filo di acciaio galvanizzato (GI) o rame viene collegato alle condotte idriche. La connessione viene fissata utilizzando filo di legatura in acciaio, che viene fissato a un conduttore di rame. Questo metodo sfrutta la vasta rete metallica delle condotte idriche, che generalmente hanno un buon contatto con il terreno, per fornire un percorso a bassa resistenza per la corrente elettrica in caso di guasto. Tuttavia, questo metodo di raccordo a terra deve conformarsi alle normative di sicurezza pertinenti e ai codici di impiantistica idraulica per garantire sia la sicurezza elettrica che l'integrità del sistema di approvvigionamento idrico.
Le condotte idriche sono solitamente costruite in metallo e sono sepolte sotto la superficie del terreno, stabilendo efficacemente una connessione diretta con la terra. In caso di guasto, la corrente che scorre attraverso il filo di acciaio galvanizzato (GI) o rame utilizzato per il raccordo a terra viene canalizzata direttamente nel terreno attraverso la condotta idrica. Questo fornisce un percorso conveniente ed efficace per dissipare le correnti di guasto, sfruttando la vasta rete sotterranea della condotta idrica e la sua intrinseca conducibilità come struttura metallica.
