Norma CEI 11-37

1. Norma CEI 11-37 Guida per l’esecuzione di impianti di terra di stabilimenti industriali per sistemi di I, II e III categoria seconda parte

2. Il dispersore in impianti di II e III categoria • Nell’ambito di uno stabilimento è opportuno che i singoli dispersori dei vari impianti vengano collegati fra loro in modo da realizzare un unico grande dispersore con vantaggi per la resistenza totale di terra e con riduzione delle tensioni di contatto e passo ai margini della griglia

3. Dispersore magliato ( a griglia ) • Interrato alla profondità di 50-80 cm. • in rame o acciaio zincato a caldo • in corda, bandella o tondino • dimensionato in base a corrente; resistenza meccanica e alla corrosione • dimensione maglie da 6 a 12 m. • meglio maglia rettangolare che quadrata

4. Resistenza dispersore a griglia p r RG = 4 A dove r = resistività del terreno alla profondità del cerchio equivalente avente l’area del dispersore a griglia A = area della piastra circolare equivalente all’area del dispersore a griglia pari a p.D /4 D = diametro della griglia 2 r 2r per cui RG = = 2D p dove p = perimetro della rete di terra

5. Resistenza del picchetto r 4 L Rp = ln 2pL d dove L = lunghezza del picchetto d = diametro del picchetto se L/d > 100 si può usare la formula semplificata r Rp = L

6. Utilizzo del picchetto • All’esterno della maglia a suo complemento • Quando resistività in profondità è maggiore di quella in superficie • Per evitare mutue influenze i picchetti debbono distare fra loro almeno come la loro profondità di infissione, meglio se il doppio • In questo caso la resistenza totale è il parallelo delle resistenze

7. Altri tipi di dispersori r 2 L Dispersore orizzontale RL = ln pL d dove d = diametro del conduttore cordato o la metà della bandella r 2pD Dispersore ad anello Rp = ln 2 p D d dove d = diametro del conduttore cordato o la metà della bandella D = diametro dell’anello

8. Resistività del terreno in W.m • Acquitrinoso, organico, umido da 5 a 40 • humus, argilla da 20 a 200 • sabbia, terreno alluvionale da 200 a 2.500 • arenaria da 2.000 a 3.000 • granito fino a 50.000

9. (Resistività superficiale) • Quando occorre aumentare la resistività superficiale, con strati di 10-15 cm di pietrisco, questo ha i seguenti valori in W.m: tipo secco bagnato ghiaia 1.220.000 8.500 pietrisco 18.300.000 4.200

10. Dimensionamento termico 1 2 I t A = k dove: A = sezione in mm I = corrente che percorre l’elemento del dispersore in A t = tempo di eliminazione guasto in sec. k = dipende da materiale e temperature iniziale e finale = 229 per il rame ( temperatura da 30°C a 400°C) = 78 per acciaio ( 30° - 400 °C) 2

11. Suddivisione delle correnti • Se il conduttore di terra è connesso ad un conduttore della maglia, la I si divide in due • Se il conduttore di terra è connesso ad un nodo della maglia, la I si divide in quattro In ogni caso per le sezioni minime vale la tabella della Norma CEI 11.8 - 64.8 - 81.1 vedi prima parte della guida (64-12)

12. Dimensionamento termico dei conduttori di terra (temperatura massima 200 °C)

13. Determinazione delle tensioni di contatto e passo • La predeterminazione è molto aleatoria • Esistono relazioni empiriche (Laurent, luglio-agosto 1972) • Esistono programmi per grandi calcolatori (Distributore pubblico) • Nella pagina sucessiva vengono dati alcuni valori

14. Valori in stazioni AT con terreno omogeneo ( come % della UT) • UC : 5 - 13 % dall’interno alla periferia • UP : 1 - 5 % dall’interno alla periferia • UPE : 4 - 8 % all’esterno del perimetro Dove UPE = tensione di passo all’esterno del perimetro della griglia, non interessa in questo caso la tensione di contatto Picchetti lunghi 4 - 10 metri posti distribuiti sul perimetro della griglia dimezzano la tensione di passo periferica UPE

15. Valori di tensione di contatto e passo • Per il dimensionamento della terra riguardo a UC ed UP è bene ricorrere a programmi di calcolo che dimensioneranno sempre per eccesso • Per installazioni complesse con elevate IG ed elevate r , si raccomandano le verifiche sul posto

16. Rimediper UC > UCA • Controllo locale del potenziale infittendo le maglie • Elettrodo supplementare per la massa fino a 1,25 m. • Pietrisco o pedane isolanti • Segregazione della zona pericolosa

17. Dati ed elaborati di progetto • Corrente di guasto IG • tempo di durata del guasto t • resistività presunta o misurata r • dimensioni e configurazione dell’impianto • schema elettrico alimentazione e distribuzione • vincoli esterni ( ferrovie, tubazioni ecc.)

18. Schema a blocchi Dati di partenza IG, t , r Progetto base Calcolo RT, UT SI UT<=1,2UCA NO SI UT<=1,8UCA NO Calcolo UC NO UC<=UCA Provvedimento correttivo Vedi pagina 16 Controllo tensioni trasferite Controllo gradiente Interruzione continuità metallica NO UC<=UCA SI Verifiche e misure sul posto NO UC<=UCA Progetto corretto SI

19. Esecuzione dell’impianto di terra • Dispersore a 50-80cm di profondità, entro scavo, senza sforzi meccanici, in letto di terriccio e ricoperto dallo stesso • Conduttore di terra percorso il più breve possibile, protetto contro i danneggiamenti meccanici e la corrosione • Giunzioni scelte in modo che resistenza meccanica non sia inferiore a quella del conduttore ed il riscaldamento non sia superiore a quello del conduttore. Devono avere le caratteristiche elettriche necessarie ed essere poste in opera secondo le indicazioni del costruttore

20. Corrosionescala galvanica dei metalli • Litio -3,02 Sodio -2,72 • Magnesio -1,80 Alluminio -1,45 • Manganese -1,10 Zinco -0,77 • Cromo -0,56 Ferro -0,43 • Cadmio -0,42 Nickel -0,20 • Stagno -0,14 Piombo -0,13 • Antimonio +0,2 Rame +0,35 • Argento +0,80 Mercurio +0,86 • Platino +0,87 Oro +1,5

21. Comportamento alla corrosione Quando due metalli di potenziale elettrochimico diverso sono fra loro in contatto, in ambiente umido, il metallo di segno negativo si corrode tanto prima quanto più sono distanti i due metalli nella scala Evitare accoppiamento diretto Utilizzare stagnatura, zincatura, nichelatura, cadmiatura ovvero interporre lamina bimetallica anti corrosione Proteggere dall’ambiente circostante mediante nastratura, verniciatura, catramatura, copertura con resine apposite

22. Presenza di protezioni catodiche • L’impianto di terra in presenza di protezioni catodiche devono essere rispettate le corrispondenti Norme UNI ed UNI CEI

23. NOTA • Le protezioni catodiche vengono realizzate o con barre sacrificali eseguite in materiale molto elettronegativo (magnesio) che si consumerà in luogo delle strutture metalliche da proteggere (protezione passiva) • La protezione attiva consiste nel disporre dispersori appositi nei quali si inietta un potenziale negativo ( in genere -10V)

24. Interferenze ad Alta FrequenzaCause • Scariche atmosferiche • Sovratensioni di manovra • Intervento di scaricatori I transitori di corrente possono interferirecon i circuiti di comando e controllo e, più in generale, con tutti i circuiti elettronici

25. Interferenze ad Alta FrequenzaProvvedimenti • Se la riduzione dei disturbi in alta frequenza si può ricondurre ad un problema di equipotenzialità dell’impianto di terra, basterà adottare provvedimenti per ridurre l’impedenza dei collegamenti

26. Interferenze ad Alta frequenzaRiduzione impedenza collegamenti • Percorsi dei conduttori di terra più corti possibile • Infittire le maglie della griglia vicino a scaricatori, riduttori di corrente e di tensione, sezionatori • Aumentare il numero dei conduttori di uno stesso collegamento distanziandoli • Posare i conduttori interrati parallelamente ai circuiti di controllo e comando, ovvero posare un conduttore di terra supplementare parallelamente ai cavi comando, connesso alla rete principale in due o più punti. • Collegare in più punti all’impianto di terra le armature del cemento armato per sfruttarne l’effetto di schermo

27. Interferenze ad Alta FrequenzaStazioni blindate con isolamento in SF6 • Sono escluse dall’oggetto della guida • I provvedimenti citati a pag. 26 risultano ancora più significativi • Si rimanda alle apposite specifiche del costruttore

28. Masse e masse estranee • Vanno sempre messe a terra • per masse che hanno funzione statica (tralicci, supporti, ecc. ) basta in un punto • se la mancanza di un elemento di collegamento non pregiudica la stabilità, va collegato ogni elemento • in genere si deve collegare un elemento che possa essere asportato senza impiego di attrezzi

29. Un cavalletto di sostegno è una massa? • Se si collega la carcassa di un motore installato su un cavalletto al cavalletto stesso, questo deve essere messo a terra • Se invece si vuole realizzare il collegamento di terra direttamente alla carcassa del motore, non ci sarà bisogno di collegare anche il cavalletto che non è più una massa • Nulla però impedisce di collegarli entrambi

30. Scaricatori in MT ed AT • Vengono connessi al supporto metallico e questo a sua volta è connesso a terra • Se lo scaricatore è direttamente connesso a terra non occorre connettere a terra il supporto metallico con esso in contatto, che lo sostiene • Se l’isolatore (connesso direttamente a terra) è isolato dal supporto metallico, questo andrà messo a terra

31. Barriere di protezionecontro i contatti diretti • Se con continuità metallica devono essere connesse a terra alle estremità ( se i telai sono fissati ai pilastri da dispositivi che richiedano attrezzo per la rimozione) • Con sostegni isolanti occorre cavallottare i pannelli ovvero connetterli singolarmente a terra

32. Parti metalliche che non sono masse né masse estranee • Non debbono ma possono essere connesse a terra • porte metalliche di cabina in muratura • teali metallici di finestre, inferriate, griglie • recinzioni metalliche che delimitano aree all’interno di stabilimenti • ringhiere, corrimano, guard-rail, paletti con cartelli indicatori

33. Accessibilità, visibilità, ispezionabilità • Per ispezioni e verifiche debbono essre disponibili • pianta generale dell’impianto di terra • disegni di dettaglio dei conduttori e dei giunti • eventuale documentazione fotografica presa durante l’installazione • Opportuna indagine a campione per esiti della corrosione

34. Dimensionamento terra BT in stabilimento con cabina propria • Dimensionamento termico di impianto di tipo TT • Dimensionamento termico di impianto di tipo TN • Protezione contro i contatti indiretti • Sistema TT • Sistema IT • Sistema TN

35. Dimensionamento termico in TT • La situazione si può presentare solo nel caso di dispersori di cabina e di stabilimento separati e quando UT<250V (v. I parte pag 75) • La corrente di terra IT che interessa il dispersore è tutta la corrente di guasto IG • Il dispersore viene dimensionato secondo la Norma CEI 64-8

36. Dimensionamento termico in TN • In impianto TN-C la corrente di guasto ritorna attraverso il PEN • In impianto TN-S il ritorno avviene tramite i PE ed anche attraverso il dispersore ( ad esempio se c’è più di un collettore come avviene negli impianti industriali) • Non si hanno ddp fra dispersore e terreno quindi non si ha tensione di passo

37. Conduttore della maglia (TN) • E’ destinato a portare la metà della corrente di guasto • La IG dipende dalla impedenza del circuito di guasto, e quindi sarà maggiore in vicinanza del trafo 3 . c . UN IK1 = |2Z1 + Z0| dove IK1 = corrente di corto circuito monofase a terra

38. Con riferimento alla figura in appendice • In corrispondenza della cabina elettrica, i conduttori di terra, ( due per ogni collettore) hanno sezione di 95 mmq. (k=159 o 143) • Il conduttore della maglia ha la stessa sezione di 95 mmq. (k=229) • Con 1 sec di intervento la maglia può portare 2x21.755 A, il CT nudo può portare 2x15.105A ( ovvero 2x13.585A se isolato)

39. Determinazione del lato di maglia • Non esistono valutazioni teoriche ( non c’è ddp all’interno della maglia, perché non c’è dispersione nel terreno) • Necessità pratica di limitare le lunghezze dei tratti di collegamento • Studiare sulla planimetria il passaggio di CT e disporre nei pressi i conduttori di maglia

40. Protezione contro i contatti indiretti Diversi casi • Impianto di terra separato da quello di cabina ( Sistema TT ) • Sistema IT • Sistema TN

41. Sistema TT • Per la presenza in serie dei due impianti di terra separati la RT può assumere valori tali da rendere bassa la IT e quindi l’intervento per I max. RA.Ia <= 50 Dove Ia è la corrente che provoca lo scatto in 5 sec, o, altrimenti qualla differenziale che provoca lo scatto in 1 sec.

42. Sistema IT • Per mantenere l’esercizio con una corrente di primo guasto pari a Id si deve avere: RT . Id <= 50 • La Id comunque deve poter consentire una segnalazione • Nel caso di secondo guasto si hanno le possibilità esposte alla pagina successiva

43. Secondo guasto in IT • Le masse non fanno parte tutte dello stesso sistema di terra • Le masse fanno tutte parte dello stesso sistema di terra • Il neutro non è distribuito • Il neutro è distribuito

44. Impianti di terra diversi • Si ricade nel caso dell’impianto TT, cioè del circuito di guasto fanno parte oltre le impedenze dei conduttori anche quella del tratto di terreno, con corrente di guasto ancora minore e maggiori difficoltà ad avere protezione per effetto di I max. • Occorrerà sicuramente ricorrere a interruttori differenziali

45. Impianto di terra unico • Si ricade nel caso simile al caso TN (vedi in seguito)

46. Neutro non distribuitoda preferire • Deve essere soddisfatta la relazione ZS<=U/(2.Ia) • Dove U = Tensione fase-fase • La corrente Ia è la corrente che fa intervenire le protezioni entro i tempi indicati dalla tabella 41B della Norme CEI 64-8 ( vedi pag successiva )

47. Tempi interruzione in IT

48. Neutro distribuitoda non preferire • Deve essere soddisfatta la relazione • ZS<=U0/(2.Ia) • Dove U0 = Tensione fase-terra • Si considera il guasto fra fase e terra del primo guasto ed fra neutro e terra del secondo come caso peggiore • Entrano in gioco l’impedenza di una fase, quella del neutro e quella dei conduttori PE dei due guasti

49. Sistema TN • Il sistema TN-S è l’unico che permetta di limitare le tensioni di contatto a valori <50V • In tal caso non è richiesta alcuna interruzione del circuito • Se invece la tensione di contatto supera i 50 V occorre che sia: ZS . Ia <= U0 dove Ia proviene dalla tabella 41A della Norme CEI 64-8

50. Tempi interruzione in TN