Protezione Multiplo Terra (PME) – TN-C-S – (MEN) e PNB
Cos'è la Protezione Multiplo Terra (PME)?
La Protezione Multiplo Terra (PME) è un metodo di messa a terra sicura in cui il conduttore di continuità di terra (filo di terra) all'interno degli impianti del consumatore è connesso sia al sistema di messa a terra locale che al conduttore neutro dell'alimentazione. Conosciuto anche come TN-C-S o Multiple Earther Neutral (MEN), questo sistema garantisce che, in caso di rottura del filo neutro, le correnti di guasto possano ancora tornare sana e salva alla sorgente attraverso la connessione a terra, minimizzando il rischio di shock elettrici e altri pericoli.
Nel sistema di messa a terra PME (illustrato di seguito), il neutro di alimentazione svolge un doppio ruolo: fornisce la messa a terra protettiva e agisce come conduttore neutro. Inoltre, il conduttore neutro è messo a terra in più punti sul lato di alimentazione. La sezione successiva di questo articolo discute le implicazioni di un conduttore PEN in circuito aperto (una rottura nel neutro di origine), compresi i dispositivi di protezione e i rischi potenziali associati alla PME.
Cos'è TN-C-S PME?
TN-C-S PME (Protezione Multiplo Terra) è una configurazione specifica di un sistema di distribuzione elettrica in cui la fonte di alimentazione esterna è messa a terra direttamente in più punti ("T" = Terre, francese per "terra" o "ground"). Sul lato dell'installazione del consumatore, le parti conduttive dei dispositivi sono collegate tramite cavi di protezione del circuito (CPC) sia al neutro di alimentazione (N) che al sistema di messa a terra.
La designazione "C-S" indica che i conduttori neutro (N) e messa a terra protettiva (PE) sono combinati (C) nella rete della fonte di alimentazione e separati (S) nell'installazione del consumatore.
Componenti chiave di TN-C-S PME
T: Terre ("terra/ground") — Il sistema ha una connessione diretta e indipendente a terra separata dai conduttori di alimentazione.
N: Neutro — Il conduttore di ritorno per la corrente nel circuito elettrico.
C: Combinato — Nella rete di alimentazione upstream (ad esempio, dal trasformatore al quadro principale del consumatore), i conduttori neutro (N) e messa a terra protettiva (PE) sono fusi in un singolo conduttore chiamato PEN (Protective Earth Neutral).
S: Separato — Nel quadro principale o punto di distribuzione del consumatore, il conduttore PEN si divide in due conduttori indipendenti:
Neutro (N): Trasporta la corrente di ritorno.
Messa a terra protettiva (PE): Si collega alle strutture dei dispositivi e assicura la sicurezza in caso di guasti.
Come funziona TN-C-S PME
Upstream (lato di alimentazione):
Il neutro e la messa a terra protettiva sono combinati come un conduttore PEN, messo a terra alla sorgente (ad esempio, trasformatore) e possibilmente in punti intermedi (messa a terra multipla).
Downstream (lato del consumatore):
Nel quadro principale del consumatore, il conduttore PEN viene diviso in un neutro (N) e una messa a terra protettiva (PE) separati.
Il conduttore PE si collega a tutte le parti conduttive esposte dei dispositivi (ad esempio, involucri metallici) per deviare sicuramente le correnti di guasto a terra.
Il neutro (N) rimane isolato da terra all'interno dell'installazione del consumatore (eccetto per un singolo punto di bonding al quadro principale per mantenere la stabilità del potenziale).
Benefici di sicurezza
Protezione contro i guasti: In caso di cortocircuito tra fase e metallo, la corrente scorre attraverso il conduttore PE a terra, attivando rapidamente l'interruttore differenziale o il fusibile.
Sicurezza in caso di rottura del neutro: Se il conduttore neutro si rompe upstream, la connessione PEN/PE assicura che le parti metalliche esposte rimangano a potenziale di terra, riducendo il rischio di shock elettrici.
Flessibilità: Combina la semplicità di un sistema combinato neutro-terra (TN-C) nella rete di alimentazione con la sicurezza di un sistema separato (TN-S) negli impianti del consumatore, rendendolo adatto sia per reti urbane che per installazioni edilizie.
Questa configurazione bilancia l'efficienza economica nella rete di alimentazione con la sicurezza migliorata negli ambienti finali, ampiamente utilizzata in contesti residenziali, commerciali e industriali.
Cos'è PNB?
PNB, acronimo di Bonding Neutrale Protettivo, è un metodo di messa a terra simile al sistema PME (Protezione Multiplo Terra), ma con una differenza chiave: la connessione Neutro-Terra (TN) viene stabilita sul lato del consumatore (ad esempio, nel quadro principale della proprietà) piuttosto che nella fonte di alimentazione o nel trasformatore di distribuzione.
In un sistema TN-C-S, PNB (Bonding Neutrale Protettivo) si riferisce alla configurazione in cui i conduttori PEN (Earth Neutral Protettivo) o CNE (Combinato Neutrale Terra) dei singoli consumatori sono connessi alla fonte di alimentazione (ad esempio, trasformatore) in un solo punto. Questo singolo punto di bonding assicura che le funzioni neutro e messa a terra protettiva siano combinate upstream (dal trasformatore al quadro principale del consumatore) e separate all'interno dell'installazione del consumatore (struttura TN-C-S).
Considerazioni chiave per PNB
Requisito di distanza dalla terra: La distanza consigliata tra l'elettrodo di messa a terra e il quadro principale del consumatore (dove avviene il bonding neutro-terra) dovrebbe essere inferiore a 40 metri (≈130 ft.). Per minimizzare i rischi di tensione in caso di rottura del neutro, questa distanza dovrebbe essere il più breve possibile, preferibilmente adiacente alla barra di legame a terra del quadro principale.
Meccanismo di sicurezza: Collegando il neutro a terra presso gli impianti del consumatore, PNB aiuta a stabilizzare il potenziale del neutro e fornisce un percorso di backup per le correnti di guasto in caso di rottura del conduttore neutro upstream. Ciò riduce il rischio che le parti metalliche esposte diventino vive e causino shock elettrici.
Differenze rispetto a PME
Anche se sia PNB che PME coinvolgono il bonding neutro-terra, PME prevede solitamente punti di messa a terra multipli sul lato di alimentazione (ad esempio, al trasformatore e lungo la rete di distribuzione), mentre PNB si concentra su un singolo punto di bonding presso la posizione del consumatore all'interno di un framework TN-C-S.
PNB è progettato per bilanciare sicurezza e semplicità in installazioni di piccola scala, assicurando la conformità con i codici elettrici e minimizzando l'impatto dei guasti del conduttore neutro negli ambienti finali.
Perché e dove viene utilizzato il sistema di messa a terra PME?
Ai sensi delle ESQCR (Electricity Safety, Quality and Continuity Regulations), i consumatori sono vietati dall'installare conduttori PEN in installazioni HV/LV; questa responsabilità ricade sull'operatore di rete di distribuzione indipendente (DNO). Ciò è dovuto al fatto che i sistemi PME comportano configurazioni di messa a terra complesse che richiedono una gestione professionale per garantire la sicurezza e la conformità.
Principali vantaggi di PME
Il principale vantaggio di PME è la sua capacità di mitigare i rischi in caso di rotture del filo neutro (conduttore PEN in circuito aperto). Se il neutro si interrompe, la corrente di guasto può tornare alla sorgente di alimentazione attraverso il percorso parallelo a terra (creato da punti di messa a terra multipli). Questo percorso a bassa resistenza attiva i dispositivi di protezione (ad esempio, fusibili, interruttori automatici) facendoli scattare, poiché la corrente elevata a causa della bassa resistenza fonde il fusibile o attiva l'interruttore. Di conseguenza, le parti metalliche esposte rimangono a potenziale vicino a terra, eliminando il rischio di shock elettrico da un neutro rotto. Senza PME, una rottura del neutro lascerà senza un percorso di ritorno, energizzando il filo neutro e ponendo un grave rischio di shock.
Applicazioni di PME
Le società di fornitura e distribuzione di energia spesso utilizzano PME in aree rurali o terreni difficili (ad esempio, zone montagnose) dove:
La messa a terra a bassa resistenza individuale per ogni edificio è costosa o impraticabile.
È difficile ottenere una resistenza adeguata del loop di terra dal trasformatore ai terminali del consumatore.
Tuttavia, l'utilizzo di PME richiede l'approvazione scritta delle autorità competenti a causa dei requisiti tecnici e dei potenziali rischi.
Dimensionamento dei conduttori e del bonding per PME/PNB
Per la messa a terra PME, il dimensionamento dei conduttori deve rispettare le normative BS 7671:2018+A2:2022:
Rischi potenziali della messa a terra PME
Anche se PME migliora la sicurezza, introduce specifici pericoli:
Potenziale neutro elevato
Se il conduttore neutro si rompe (comune nelle linee aeree rurali), tutte le strutture metalliche protette (ad esempio, involucri dei dispositivi) collegate al neutro possono diventare energizzate. Ad esempio:
Guasti silenziosi
A differenza dei guasti evidenti, una rottura del neutro con PME potrebbe non attivare immediatamente le misure di protezione. Il sistema può rimanere energizzato fino a quando qualcuno tocca le strutture metalliche, causando shock inaspettati.
Requisiti di mitigazione:
Messa a terra multipla: Il neutro deve essere messo a terra in più punti del sistema.
Bassa resistenza a terra: La resistenza di ciascun elettrodo di terra non deve superare 10 ohm.
Barre di terra individuali: Raccomandate per ogni installazione per minimizzare le correnti di guasto condivise.
Approvazione delle autorità: L'approvazione formale è obbligatoria per garantire un progetto e una manutenzione appropriati.
Conclusione
PME è un metodo di messa a terra critico ma regolamentato, ideale per aree con condizioni di messa a terra sfavorevoli. La sua efficacia dipende dal rispetto rigoroso delle norme di bonding, dimensionamento e manutenzione per evitare rischi come potenziali neutri elevati. Si consiglia sempre di consultare ingegneri qualificati e ottenere l'approvazione regolamentare quando si implementano sistemi PME.
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