Una Guida Completa ai Sistemi di Terra
Un sistema di terra, noto anche come sistema di messa a terra, collega specifiche parti di un sistema elettrico di potenza con la terra, solitamente la superficie conduttiva della Terra, per motivi di sicurezza e funzionalità. La scelta del sistema di terra può influire sulla sicurezza e sulla compatibilità elettromagnetica dell'installazione. Le normative per i sistemi di terra variano da paese a paese, sebbene la maggior parte segua le raccomandazioni della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC). In questo articolo spiegheremo i diversi tipi di sistemi di terra, i loro vantaggi e svantaggi, e come progettarli e installarli.
Cos'è un Sistema di Terra?
Un sistema di terra è definito come un insieme di conduttori ed elettrodi che forniscono un percorso a bassa resistenza per il flusso di corrente elettrica verso la terra in caso di guasto o malfunzionamento. Questo è importante per diversi motivi:
Protezione delle apparecchiature: Un sistema di terra aiuta a proteggere le apparecchiature elettriche dai danni dovuti a sovratensioni o cortocircuiti. Impedisce inoltre l'accumulo statico e le impennate di tensione causate da fulmini vicini o da operazioni di commutazione.
Protezione delle persone: Un sistema di terra aiuta a prevenire i rischi di shock elettrici assicurando che le parti metalliche esposte delle installazioni elettriche siano alla stessa potenziale della terra. Facilita inoltre l'operatività dei dispositivi di protezione come gli interruttori differenziali o i disgiuntori a corrente residua (RCD) che possono disconnettere l'alimentazione in caso di guasto.
Punto di riferimento: Un sistema di terra fornisce un punto di riferimento per i circuiti elettrici e le apparecchiature in modo che possano operare a un livello di tensione sicuro rispetto alla Terra. Ciò assicura che qualsiasi energia elettrica non utilizzata dal carico venga dissipata in modo sicuro nella terra.
Tipi di Sistemi di Terra
La BS 7671 elenca cinque tipi di sistemi di terra: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C e IT. Le lettere T e N stanno per:
T = Terra (dalla parola francese Terre)
N = Neutro
Le lettere S, C e I stanno per:
S = Separato
C = Combinato
I = Isolato
Il tipo di sistema di terra è determinato da come la fonte di energia (come un trasformatore o un generatore) è collegata alla terra e da come il terminale di terra del consumatore è collegato alla fonte o a un elettrodo di terra locale.
Sistema TN-S
Un sistema TN-S, mostrato nella Figura 1, ha il neutro della fonte di energia collegato con la terra in un solo punto, alla fonte o il più vicino possibile. Il terminale di terra del consumatore è solitamente collegato alla guaina metallica o all'armatura del cavo di servizio del distributore all'interno degli impianti.
Figura 1: Sistema TN-S
I vantaggi di un sistema TN-S sono:
Fornisce un percorso a bassa impedenza per le correnti di guasto, il che garantisce una rapida azione dei dispositivi di protezione.
Evita qualsiasi differenza di potenziale tra neutro e terra all'interno degli impianti del consumatore.
Riduce il rischio di interferenze elettromagnetiche dovute a correnti comuni.
Gli svantaggi di un sistema TN-S sono:
Richiede un conduttore protettivo separato (PE) oltre ai conduttori di alimentazione, il che aumenta il costo e la complessità della cablatura.
Può essere influenzato dalla corrosione o dal danno della guaina metallica o dell'armatura del cavo di servizio, il che può comprometterne l'efficacia.
Sistema TN-C-S
Un sistema TN-C-S, mostrato nella Figura 2, ha il conduttore neutro di distribuzione principale collegato con la terra alla fonte e a intervalli lungo il suo percorso. Questo è comunemente noto come messa a terra multipla protettiva (PME). Con questa disposizione, il conduttore neutro del distributore viene anche utilizzato per restituire in sicurezza le correnti di guasto alla fonte. Per ottenere ciò, il distributore fornirà un terminale di terra del consumatore, che è collegato al conduttore neutro in entrata.
Figura 2: Sistema TN-C-S
I vantaggi di un sistema TN-C-S sono:
Riduce il numero di conduttori necessari per l'alimentazione, il che riduce il costo e la complessità della cablatura.
Fornisce un percorso a bassa impedenza per le correnti di guasto, il che garantisce una rapida azione dei dispositivi di protezione.
Evita qualsiasi differenza di potenziale tra neutro e terra all'interno degli impianti del consumatore.
Gli svantaggi di un sistema TN-C-S sono:
Può creare un rischio di shock elettrico in caso di interruzione del conduttore neutro tra due punti di terra, il che può causare un aumento della tensione di contatto sulle parti metalliche esposte.
Può causare correnti indesiderate nei tubi metallici o nelle strutture collegate a terra in punti diversi, il che può portare a corrosione o interferenze.
Sistema TT
Un sistema TT, mostrato nella Figura 3, ha sia la fonte che l'installazione del consumatore collegate a terra tramite elettrodi separati. Questi elettrodi non hanno alcuna connessione diretta tra loro. Questo tipo di sistema di terra è applicabile sia per le installazioni trifase che monofase.
Figura 3: Sistema TT
I vantaggi di un sistema TT sono:
Elimina qualsiasi rischio di shock elettrico in caso di interruzione del conduttore neutro o di contatto tra conduttori vivi e parti metalliche messe a terra.
Evita correnti indesiderate nei tubi metallici o nelle strutture collegate a terra in punti diversi.
Permette una maggiore flessibilità nella scelta della posizione e del tipo di elettrodi di terra.
Gli svantaggi di un sistema TT sono:
Richiede un elettrodo di terra locale efficace per ogni installazione, il che può essere difficile o costoso da realizzare a seconda delle condizioni del terreno e della disponibilità di spazio.
Richiede dispositivi di protezione aggiuntivi come RCD o ELCB a tensione per garantire un disaccoppiamento affidabile in caso di guasto.
Può risultare in tensioni di contatto superiori sulle parti metalliche esposte a causa di un'impedenza di anello di terra superiore.
Sistema TN-C
Un sistema TN-C, mostrato nella Figura 4, ha le funzioni neutro e protettive combinate in un singolo conduttore in tutto il sistema. Questo conduttore è chiamato PEN (neutro di protezione terra). Il terminale di terra del consumatore è direttamente collegato a questo conduttore.
Figura 4: Sistema TN-C
I vantaggi di un sistema TN-C sono:
Riduce il numero di conduttori necessari per l'alimentazione, il che riduce il costo e la complessità della cablatura.
Fornisce un percorso a bassa impedenza per le correnti di guasto, il che garantisce una rapida azione dei dispositivi di protezione.
Gli svantaggi di un sistema TN-C sono:
Crea un rischio di shock elettrico in caso di interruzione del conduttore PEN o se entra in contatto con parti vive a causa di un guasto dell'isolamento.
Causa correnti indesiderate nei tubi metallici o nelle strutture collegate a PEN in punti diversi, il che può portare a corrosione o interferenze.
Richiede precauzioni speciali per la connessione di apparecchi con parti metalliche esposte che possono essere accessibili simultaneamente con altre parti metalliche messe a terra.
Sistema IT
