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LA RESISTENZA DI TERRA IN UN IMPIANTO ELETTRICO AD USO RESIDENZIALE (SISTEMI TT) – ZED Progetti

COS’È LA RESISTENZA DI TERRA

La terra funge da conduttore elettrico quando viene applicata una differenza di potenziale tra due punti tramite elettrodi (dispersori). La resistenza di terra è quella che esiste tra il dispersore fissato nel terreno e un punto sufficientemente distante di potenziale indisturbato (potenziale zero). In breve, quindi, questa resistenza è quella che si oppone a un terreno per disperdere il corrente elettrica, che viene generata da una differenza di potenziale che viene applicata tra due punti con l’ausilio di elettrodi (dispersori). Il valore di tale resistenza, che è praticamente uguale alla resistenza di una certa parte del terreno che circonda l’asta (la resistenza di contatto dell’asta al suolo è praticamente trascurabile), può essere determinato mediante opportune misurazioni.

Okuma: Come misurare la resistenza di terra

La resistenza di terra negli impianti TT (c secondo CEI 64-8/4 Art. 413.1.4.2)

Nei sistemi TT, il conduttore neutro è collegato direttamente a terra. Le masse sono collegate a un sistema di messa a terra locale indipendente da quello del neutro.

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Negli impianti TT deve essere rispettata la nota relazione (CEI 64-8/4 Art. 413.1.4.2):

RESe ci si trova a pochi metri dalla cabina, si può misurare una tensione quasi uguale a quella tra la FASE (L1) ed il NEUTRO (N) che è a massa nella distribuzione dell’energia elettrica ENEL.

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Con questo in mente, anche se possiamo usare un tester per cercare di capire se la terra è presente e vederne l’efficienza, non possiamo certo misurare la resistenza di terra dello stelo, ma abbiamo un’idea di quanto possa essere efficiente essere fatto. Un modo semplice per verificare se in una presa è presente il filo di terra (PE) è quindi quello di misurare la tensione tra la FASE e la centralina della presa che corrisponde a terra e lì vedremo se questa è collegata a massa o non.

Dobbiamo misurare più o meno la stessa tensione che esiste tra FASE e NEUTRO, quindi circa 230 V. Sicuramente misureremo tra FASE e TERRA qualche VOLT in meno, per via cadute di tensione nella linea di alimentazione e la resistenza elettrica effettiva della terra. Se misuriamo 0 VOLTS o 100 volt o meno, significa che non abbiamo una messa a terra efficiente. Naturalmente, nell’effettuare le misure, applicare tutte le precauzioni utili per l’incolumità personale.La terra può essere misurata con il metodo voltamperometrico, oppure nei sistemi TT misurando la resistenza dell’intero anello di guasto.

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Il metodo voltamperometrico (c con riferimento alla CEI 64-8 / 6 Allegato B, CEI 64-14 Art. 2.3.2.1)

La resistenza di terra viene generalmente misurata utilizzando il sistema voltamperometrico. Cioè vengono conficcate nel terreno, ad opportuna distanza, una sonda di corrente A ed una sonda di tensione T.

Lo schema di collegamento presuppone un’alimentazione dalla rete tramite un trasformatore di sicurezza, ovvero un alimentatore integrato nello strumento e l’utilizzo di un voltmetro e un amperometro. Il dispersore viene scollegato dalla rete di terra (PE scollegato) e quindi viene attivato il generatore dello strumento l, che fa circolare una corrente di prova I tra la sonda di corrente A e il dispersore nella misura D. La tensione (UE) viene misurata tra il picchetto di terra in misura/prova D e la sonda di tensione T, che deve essere posizionata in un punto di terra con potenziale 0.

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Applicando il Utilizzando la legge di Ohm è quindi possibile calcolare la resistenza di terra RE=UE/I test

Per evitare l’influenza di eventuali correnti a 50 Hz sparse nel terreno, gli strumenti sono dotati di un alternatore, generalmente un’onda quadra , con una frequenza di flusso dalla rete e sono sensibili solo a tale frequenza (tipicamente 128 Hz per contatori statici). Il generatore può essere di tipo statico, alimentato da batterie, oppure alimentato elettromeccanicamente da una manovella. Per ottenere letture affidabili, il generatore deve fornire una corrente sufficientemente elevata, ad esempio 10 mA nella gamma più piccola. Per assicurarsi che la sonda di tensione T sia in un punto di potenziale 0, la sonda di tensione deve essere spostata di un metro verso l’asta D e poi verso la sonda di corrente A. Se la lettura dello strumento non cambia in modo apprezzabile, significa che la sonda si trova in un’area di potenziale 0, al di fuori delle curve di influenza del dispersore da provare e del dispersore di corrente.

In concreto , la misura può infatti considerarsi affidabile e rappresenta questo rapporto di resistenza effettiva di terra solo se la sonda di tensione è fissata in zona senza influenza dell’asta di misura e dell’asta di corrente ausiliaria. Il metodo si basa sul pilotaggio della sonda di corrente A in un terreno con potenziale indisturbato, cioè al di fuori della sfera di influenza del dispersore. Poiché, come accennato in precedenza, la natura del campo di propagazione non è nota con precisione e può essere deformata dalla presenza di tubi interrati, questa sonda di corrente A deve essere posizionata il più lontano possibile dal dispersore D quando si misura con un almeno 4-5 volte la dimensione rilevante del picchetto di terra (si tiene conto della lunghezza per un palo, della diagonale per una rete di messa a terra)

Se la corrente A è non fuori dal campo randagio, di default viene commesso un errore di misura ovvero il valore in ohm letto sullo strumento è inferiore al valore effettivo. Ancora più problematico è l’inserimento della sonda di tensione T, in quanto non deve essere solo al di fuori della sfera di influenza del dispersore, ma anche al di fuori della sfera di influenza della sonda di corrente:

  • se la sonda di tensione T è nel campo della sonda da misurare, vengono commessi errori di default
  • se è nel campo randagio della sonda amperometrica A, gli errori sono commessi per eccesso.

Questo spiega perché le misurazioni della resistività della terra sono tutt’altro che facili, soprattutto in terreni contenenti elementi di deformazione vagante dei campi (fognature, falde acquifere affioranti). Queste incertezze possono essere risolte scegliendo con cura la posizione delle sonde in base a ciò che dice lo strumento. Uno dei metodi può essere il seguente:

  • Collegare il dispersore come mostrato in figura e inserire la sonda di corrente A il più lontano possibile dal dispersore in qualsiasi direzione
  • Inserire la sonda di tensione T nella stessa direzione della sonda di corrente A approssimativamente al centro
  • di la UE verrà eseguita la misura annotando il valore
  • la sonda di corrente A viene spostata in altri punti e la misura viene eseguita: se il valore UE è invariato significa che la corrente si trova al di fuori del raggio di dispersione; se il valore UE aumenta, significa che la direzione dello spostamento è corretta, ovvero ci si sta spostando fuori range; viceversa se decrementa significa che il verso di spostamento è sbagliato
  • si sposta la sonda di tensione e si leggono le variazioni di resistenza; Se la resistenza diminuisce significa che la sonda si sta muovendo all’interno del campo del dispersore principale, se aumenta significa che sta uscendo da questo campo; gli spostamenti devono essere continuati fino a trovare una zona in cui non ci sono variazioni
  • la misurazione viene effettuata rilevando il valore che molto probabilmente sarà vicino a quello reale.

Se invece vuoi più certezze, dovresti ripetere le stesse operazioni, posizionando le sonde di corrente nella direzione diametralmente opposta e cercando le nuove distanze fino a ottenere lo stesso valore letto in precedenza. Più misurazioni vengono effettuate in direzioni diverse, più certi saranno i risultati, considerando che il valore reale più probabile è quello che si ripete più spesso (non ha senso prendere la media aritmetica di tutti i valori trovati).

Per il tester di terra a tre terminali (uno collegato al dispersore da provare e due per le sonde di corrente e di tensione) il valore misurato della resistenza di terra comprende anche la resistenza del conduttore che collega lo strumento al dispersore da testare, poiché la tensione viene misurata tra il terminale dello strumento e la sonda di tensione, compresa la caduta di tensione su quel conduttore.

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In generale, tale errore è accettabile; Tuttavia, questo non è il caso se la resistenza del conduttore è paragonabile alla resistenza di terra. In questo caso è necessario un dispersore a quattro poli. Due conduttori collegano lo strumento al dispersore da testare: uno serve per far circolare la corrente (circuito amperometrico), l’altro per prelevare la tensione attraverso il dispersore (circuito voltmetrico).

Il metodo del loop tester (basato su CEI 64-8/6 Appendice B, CEI 64-14 Art. 2.3.2.1)

La misurazione della resistenza di terra utilizzando il metodo volt – amperometrico, richiede due sonde poste a una distanza specificata dal dispersore, ma può essere difficile da eseguire in un’area ad alta densità di edifici.

Nei sistemi TT, il circuito di guasto o loop di guasto è il circuito percorso dalla corrente causata da un guasto di isolamento verso terra (guasto libero).Questo anello contiene, oltre alla resistenza di terra dell’asta di prova (RE), anche la resistenza di terra del conduttore neutro (RN) del distributore, la resistenza del conduttore di fase, il conduttore di protezione e la resistenza equivalente del lato secondario di il trasformatore (queste ultime tre resistenze sono generalmente legate alla resistenza di terra del picchetto trascurabile)

Circuito residuo in un sistema TT. La tensione del generatore è distribuita tra le due barre proporzionalmente alle resistenze di terra: a) circuito di guasto a terra b) circuito equivalente

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Nelle aree urbane il valore della resistenza di terra è il conduttore neutro (RN) . molto basso , in quanto gli impianti di messa a terra delle cabine MT/BT del distributore di potenza sono collegati tra loro tramite le schermature dei cavi. È quindi possibile misurare la resistenza dell’intero circuito di guasto, confondendo la misura con la resistenza RE, anche perché questa approssimazione è a favore della sicurezza.

Per bassa tensione (NS -) e solo negli impianti TT, ovvero senza la presenza di una cabina dedicata, è consentito l’utilizzo di un misuratore di resistenza di loop di guasto o di un loop tester. In pratica è molto comodo misurare direttamente su una presa: Lo strumento deve trovarsi tra la fase e il conduttore di protezione (non tra il neutro e il conduttore di protezione). Poiché la spina è reversibile, lo strumento segnalerà se la connessione è errata. In questo caso è sufficiente invertire la posizione del connettore

Questo metodo è pratico e semplice; Poiché questo è stato approssimato per motivi di sicurezza, può essere applicato anche in aree rurali dove la resistenza di terra neutra potrebbe avere valori più elevati rispetto alle aree urbane.

Solo quando il valore della resistenza di terra misurato non è coordinato con la protezione differenziale, è necessario misurare la resistenza di terra con il metodo del voltammetro.

Se il conduttore di neutro (volutamente, erroneamente o a causa di un guasto di isolamento) collegato al sistema di messa a terra dell’utente misura la somma delle resistenze di fase, neutro e trasformatore senza comprendere la resistenza del sistema di messa a terra. È quindi consigliabile, dopo aver misurato la resistenza di isolamento, misurare la resistenza dell’anello di guasto per verificare che il conduttore di neutro sia isolato da terra.

La corrente di prova verso terra farà scattare un eventuale differenziale a monte che così impedendo la misurazione. In questo caso lo strumento va inserito prima dell’interruttore differenziale. In alternativa è possibile utilizzare strumenti che permettano di effettuare la prova evitando l’intervento dell’interruttore differenziale, attraverso accorgimenti costruttivi spesso brevettati dai vari costruttori.

Altri metodi – metodo semplificato a 2 fili

Se non è possibile impostare i poli per la misura a tre punti (es. nei centri storici) , è possibile utilizzare il metodo semplificato a due fili, che aggiunge valore e quindi a vantaggio della sicurezza.

Per effettuare la prova è necessaria un’apposita asta ausiliaria. Una terra profonda è considerata sufficiente se ha una resistenza di terra trascurabile ed è indipendente dal sistema di messa a terra in questione. Ad esempio, un palo della luce può essere utilizzato come distributore ausiliario, ma è anche possibile conficcare nel terreno un tubo dell’acqua o qualsiasi corpo metallico che soddisfi le condizioni di cui sopra.

Il conduttore di neutro può essere utilizzato come dispersore ausiliario solo se il sistema in questione è un sistema TT.

Questo metodo non è riportato nella normativa CEI (rif. CEI 64-14, CEI 64-8 / 6) e può quindi essere utilizzato per misurazioni “preliminari”. In questo senso, proprio per la sua semplicità, è ampiamente utilizzato dai produttori di impianti. Formalmente, tuttavia, a parere dell’autore, non può essere utilizzato come metodo in un rapporto di misurazione del valore della resistenza di terra. Non è infatti menzionato dalla norma, che fa esplicito riferimento solo ai due metodi precedenti.

Fonti: “L’impianto di messa a terra” – Riccardo Bellocchio – Collana L’impianto elettrico a norme CEI – Ed. Nuove tecniche “Verifica e collaudo degli impianti elettrici e speciali” – Luca Lussorio – Ed.Grafill “Impianti a norme CEI – Bticino Edizione Personalizzata – Ed. Norme TNE CEI 64-14: 2007-02, CEI 64-8/6; 2021-08

Ing. Fabio Di Matteo – ZED PROGETTI srl

Il terreno funge da conduttore elettrico quando viene applicata una differenza di potenziale tra due punti tramite elettrodi (elettrodi di terra). La resistenza di terra è la resistenza tra il dispersore nel terreno e un punto sufficientemente distante a potenziale indisturbato (potenziale zero). Quindi, in breve, questa resistenza è la resistenza offerta da una terra alla propagazione della corrente elettrica creata da una differenza di potenziale applicata tra due punti per mezzo di elettrodi (elettrodi di terra). Si può misurare il valore di tale resistenza, che è praticamente uguale alla resistenza di un certo tratto di terreno attorno all’asta (la resistenza di contatto dell’asta al suolo è praticamente trascurabile).

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