Controllo permanente dell'isolamento verso terra degli impianti elettrici: misura fondamentale per la sicurezza e la garanzia di continuità di servizio.

Assicurarsi costantemente che ogni tipo d'impianto elettrico sia adeguatamente isolato da terra è un impegno da assolvere di primaria importanza per i tecnici che devono salvaguardare gli utenti da ogni tipo di rischio e prevenire i guasti che possono compromettere la continuità di servizio.

Nella progettazione e realizzazione di quadri elettrici per l'alimentazione e il controllo di macchine o impianti per i quali sia ritenuta importante la continuità di servizio è pertanto estremamente qualificante tenere in debita considerazione i principi tecnici e le soluzioni tecnologiche che permettono di assicurare agli utenti le massime possibili salvaguardie contro ogni imprevista ed improvvisa interruzione delle lavorazioni per difetto d'isolamento dell'impianto elettrico.

Per analizzare in dettaglio come sia attuabile questa misura di sicurezza conviene considerare separatamente due tipi d'impianto elettrico concettualmente molto diversi: gli impianti isolati da terra (di tipo IT) e gli impianti normalmente connessi a terra (di tipo TN o TT).

Gli impianti di tipo IT, isolati da terra (detti anche "flottanti" perché, in assenza di un riferimento, hanno un valore di tensione verso terra indeterminato) vengono impiegati dove sia ritenuto necessario usufruire di uno o più dei 5 vantaggi particolari che se ne possono ottenere e che possiamo schematicamente così riassumere:

  1. sicurezza dell'operatore contro i contatti diretti o indiretti (mancando il ritorno attraverso la terra la corrente non può circolare attraverso il corpo dell'operatore che entrasse in contatto con una parte attiva). Questo beneficio è limitato dalle capacità equivalenti di dispersione verso terra della linea che possono costituire una chiusura del circuito adatta anche a portate consistenti in caso di linee particolarmente lunghe.
  2. continuità di servizio anche in caso di un primo guasto a terra. Attraverso la resistenza di guasto (quand'anche nulla) non circola una corrente significativa essendo il circuito aperto: si può quindi continuare ad operare fino a quando non si dovesse verificare un secondo guasto.
  3. eliminazione di "punti caldi" che possono generare, in certi ambienti, pericoli d'incendio o d'esplosione. Per modesti cedimenti o deterioramenti dell'isolamento verso terra, in caso di impianti elettrici di tipo TN o TT si potrebbero verificare dispersioni di modesto valore, non sufficienti a provocare l'intervento delle protezioni automatiche (fusibili o interruttori). In questo caso in piccole aree di isolamento deteriorato si potrebbero raggiungere alti valori di corrente specifica con effetto di un riscaldamento concentrato pericoloso in ambienti con rischio d'incendio o esplosione.
  4. più agevole messa a terra delle carcasse metalliche. La normativa ammette, per i circuiti di tipo IT, valori più elevati di resistenza nella messa a terra.
  5. possibilità di programmare la manutenzione degli impianti elettrici per quanto riguarda lo stato dell'isolamento verso terra. Poiché i vantaggi finora elencati sono disponibili solo se il circuito è effettivamente isolato, il livello dell'isolamento di un circuito IT deve essere permanentemente tenuto sotto controllo con attivazione di un allarme in caso di discesa sotto un valore di soglia prefissato. L'apparecchio per il controllo dell'isolamento dispone spesso di regolabilità della soglia dall'allarme, di una seconda soglia di preallarme e di segnalazione del valore d'isolamento misurato: si può allora tenere sotto controllo l'andamento del deterioramento progressivo dell'isolamento, studiarne le cause e soprattutto predisporre e programmare una manutenzione preventiva che permetta di intervenire strategicamente riducendo il rischio di dover interrompere il servizio inaspettatamente per il verificarsi di un secondo guasto a terra.

Le più complete e moderne misure di sorveglianza dell'isolamento nei circuiti IT prevedono inoltre sistemi, manuali o automatici, per la localizzazione dei punti di guasto o di basso isolamento, facilitando la diagnosi e l'intervento di manutenzione.

Nei circuiti di tipo TN e TT è ancora possibile tenere sotto controllo permanente le eventuali dispersioni di corrente verso terra, dovute evidentemente a deterioramenti dell'isolamento, utilizzando apparecchi RCM (residual current monitors). In questo modo è assicurata anche in questo tipo di circuiti la prestazione di sorveglianza dell'isolamento con il vantaggio di prevenire i guasti ed evitare inaspettate interruzioni di servizio.

I sistemi RCM sono costituiti da apparecchi che, accoppiati a trasformatori di corrente, rilevano gli effetti elettromagnetici della corrente residua (risultante dalla somma delle correnti che percorrono il circuito e che, in condizioni normali, deve essere nulla).

Infatti, se la corrente che fluisce lungo i conduttori dal generatore verso il carico non è pari a quella (di verso opposto) che dal carico ritorna al generatore, significa che si è creato un percorso alternativo attraverso il guasto d'isolamento, la terra e il punto di messa a terra del circuito. Dal valore della corrente dispersa, rilevato dal trasformatore di corrente attraverso il quale passano tutti i conduttori (escluso l'eventuale cavo di PE), si può risalire, nota la tensione della rete, al valore della resistenza d'isolamento verso terra a valle del sensore.

Questa corrente residua viene rilevato da un apparecchio che ne confronta il valore con quello di una soglia normalmente regolabile fornendo un segnale d'allarme al superamento della stessa. Spesso l'apparecchio dispone di una seconda soglia di preallarme e di un visualizzatore del valore.

Anche in questo caso le più complete e moderne misure di sorveglianza delle dispersioni e quindi dell'isolamento nei circuiti TN e TT prevedono sistemi, manuali o automatici, per la localizzazione dei punti di guasto o di basso isolamento per rendere più semplici e rapidi gli interventi dei manutentori.

I rilevatori di dispersione avevano in passato il limite di non riconoscere le dispersioni in corrente continua: le apparecchiature più recenti che impiegano trasformatori di corrente a doppio avvolgimento ed operano con il principio della "compensazione magnetica" hanno colmato questa lacuna e sono sensibili a dispersioni in corrente alternata, continua e pulsante.

Alla luce di quanto sopra possiamo considerare come accertato che la tecnica più recente mette a disposizione sistemi per la sorveglianza continua delle dispersioni o dell'isolamento verso terra per qualsiasi tipo di circuito (IT, TN e TT). In questo modo si conoscono in anticipo i deterioramenti progressivi (anche "fisiologici") dell'isolamento o i collegamenti a diramazioni difettose con un tempestivo riconoscimento di ogni tipo di dispersione pericolosa per la rete controllata. Viene così resa concretamente possibile la manutenzione preventiva e programmata che assume spesso una valenza fondamentale in impianti complessi o costosi o critici dove l'interruzione del servizio comporta conseguenze gravosissime in termini di sicurezza (si considerino gli ospedali, i mezzi di trasporto pubblico, ecc.) o in termini di costi (per interruzione di servizio nei settori di pubblica utilità, per arresti di produzione con scarti di materiale e costi di riavviamento, per mancata alimentazione di centri d'elaborazione di dati, ecc. ecc. ).

Naturalmente il vantaggio di poter tempestivamente essere informati sullo stato di isolamento da terra di un impianto elettrico è tanto maggiore quanto più affidabile è la misura effettuata dagli strumenti. Sia i controllori d'isolamento (IMD = insulation monitor device) nel caso di circuiti IT che i sorvegliatori di correnti disperse (RCM = residual current monitor) nel caso di circuiti TN e TT devono essere realizzati con caratteristiche tecniche opportune per fornire informazioni attendibili ed accurate.

A titolo esemplificativo si possono considerare i circuiti che comprendano azionamenti per motori a velocità variabile o sistemi di alimentazione d'emergenza con convertitori. Sono queste situazioni sempre più frequenti in sistemi di automazione o in circuiti dove è richiesta la continuità nell'alimentazione. Ebbene, gli "inverter" presenti in tali reti elettriche rendono particolarmente delicato il rilevamento delle dispersioni poiché ci si trova in presenza di parti di circuito in corrente alternata, parti in corrente continua e parti con corrente pulsante o deformata con intense sorgenti di disturbi.

In questi casi il controllore d'isolamento deve essere di tipo attivo, sovraimporre alla rete tenuta sotto controllo un segnale codificato variabile in funzione delle capacità distribuite della linea, avere valori di soglia d'allarme e un ritardo di risposta regolabili. Il sorvegliatore di correnti disperse deve a sua volta essere collegabile a trasformatori di corrente esterni (di tipo chiuso o apribile) adatti ad abbracciare cavi di diametro anche notevole, permettere la regolazione dei valori di soglia e dei tempi di risposta (per evitare interventi intempestivi per dispersioni transitorie che si possono verificare ad esempio per l'intervento di interruttori).

Entrambi gli strumenti devono permettere la lettura dei valori misurati e attivare allarmi ottici locali e contatti per indicazione remota.

Come sempre resta affidato alla competenza, esperienza e responsabilità del tecnico progettista l'utilizzo delle migliori misure di sicurezza in relazione al tipo d'impianto e alle esigenze degli utenti.


Per ulteriori informazioni, commenti o suggerimenti compilate il modulo di richiesta rapida di informazioni
Ultimo aggiornamento: 21 maggio 2001 - Copyright FANCOS S.p.A. - La riproduzione parziale o totale vietata