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Elettrotecnica

Il sezionamento del neutro

Il sezionamento dei circuiti di un impianto elettrico serve a garantire la sicurezza delle persone che eseguono lavori sull’impianto o nelle immediate vicinanze. Le parti dell’impianto, sulle quali operare, devono essere messe fuori tensione. Deve, inoltre, essere assicurata la separazione di ogni parte attiva da qualsiasi sorgente di energia elettrica.

Anche il conduttore di neutro è in alcuni casi da considerare un conduttore attivo a tutti gli effetti e come tale, con alcune eccezioni, è richiesto il suo sezionamento. La norma raccomanda di non distribuire il neutro, nei sistemi IT, per la difficoltà che si riscontra sia nel rispettare la condizione stabilita per l’impedenza dell’anello di doppio guasto sia nel mantenere isolato il neutro rispetto alla terra. In ogni caso, ove fosse indispensabile distribuirlo, il suo sezionamento deve essere sempre previsto su ogni circuito perché, non avendo in questo caso il potenziale vincolato a terra, deve essere trattato come un conduttore attivo vero e proprio. Nei sistemi TT il neutro è collegato a terra e in condizioni normali non assume potenziali pericolosi. Si possono però verificare particolari situazioni nelle quali sul neutro si generano tensioni pericolose verso terra. Il neutro infatti può andare in tensione a causa di (figura 1):

  • fulminazione di origine atmosferica nei pressi del punto di messa a terra del neutro;
  • un guasto a terra sul sistema di alta tensione;
  • correnti di squilibrio di una certa consistenza;
  • un cortocircuito fase neutro sul lato bassa tensione (in linea o presso un utente);
  • un guasto a terra sul sistema di bassa tensione;
  • interruzione del conduttore di neutro;
  • intervento di un fusibile.

Risulta, quindi, evidente che anche nei sistemi TT il neutro deve essere considerato un conduttore attivo e come tale deve essere sempre sezionabile. Sono ammessi tutti i diversi modi di sezionamento ad esclusione dei fusibili sul conduttore di neutro dei circuiti quadripolari. Si vuole con questo evitare che gli utilizzatori monofase, normalmente alimentati alla tensione di fase, a causa dell’interruzione del solo conduttore di neutro siano alimentati in serie dalla tensione concatenata (fig. 2). Le situazioni di guasto prospettate in figura 1 possono interessare anche i sistemi di tipo TN con cabina di proprietà dell’utente, ma con conseguenze in parte diverse.

Un guasto in media tensione (figura 1 - caso 2) non provoca in genere situazioni di pericolo perché il neutro è collegato alla stessa terra delle masse; se non ci sono masse al di fuori del comune impianto di terra sul neutro non si generano solitamente tensioni pericolose. Nemmeno un guasto in bassa tensione fa assumere potenziali pericolosi al neutro (figura 1 - caso n. 5). La resistenza verso terra di un guasto presenta in genere valori elevati e anche se il guasto si verifica attraverso una massa estranea, per definizione a bassa resistenza verso terra, il suo collegamento all’impianto di terra, unico e generale, impedisce la messa in tensione del neutro. La corrente di guasto viene infatti deviata attraverso i conduttori di protezione al centro stella del trasformatore senza interessare la resistenza di terra dell’impianto (figura 3).

Anche il cortocircuito fase neutro non crea in genere particolari pericoli (figura 1 - caso n. 4). Devono però essere approntati i collegamenti equipotenziali principali e deve essere verificata la condizione relativa all’impedenza dell’anello di guasto.

Se la nota relazione

UO/ZS ≥ Ia

è verificata, la corrente di guasto Ia provoca l’intervento delle protezioni entro 5 s per i circuiti di distribuzione ed entro 0,4 s per i circuiti terminali. Una condizione di pericolo può invece crearsi sui circuiti bipolari per l’interruzione accidentale del neutro o per l’intervento di un fusibile (fig. 1 - casi n. 6 e 7).

[Figura 1]
Sul conduttore di neutro possono stabilirsi tensioni pericolose a causa di:

  1. fulminazione di origine atmosferica nei pressi del punto di messa a terra del neutro;
  2. un guasto a terra sul sistema di alta tensione;
  3. correnti di squilibrio di una certa consistenza;
  4. un cortocircuito fase neutro sul lato bassa tensione;
  5. un guasto a terra sul sistema di bassa tensione (in linea o presso un utente);
  6. interruzione del conduttore di neutro;
  7. intervento di un fusibile.

 

[Figura 2]
Nei circuiti quadripolari sono vietati i fusibili sul neutro che alimenta utenze monofase per evitare che gli utilizzatori possano essere alimentati in serie dalla tensione concatenata.

[Figura 3]
Negli impianti di tipo TN, con cabine di trasformazione di proprietà dell'utente, un guasto a terra sulla bassa tensione non provoca in genere tensioni pericolose sul neutro.
Nemmeno se il guasto avviene su una massa estranea. Infatti, la corrente di guasto, essendo deviata verso il centro stella del trasformatore attraverso il collegamento della massa estranea all'impianto di terra, non interessa la resistenza di terra dell'impianto.

Chiunque si trovasse ad operare sul neutro a valle dell’interruzione sarebbe sottoposto ad una situazione di sicuro pericolo. Queste considerazioni portano quindi ad affermare che in un sistema TN-S il sezionamento del neutro è essenziale solo per i circuiti bipolari fase-neutro (nei circuiti quadripolari la norma non lo ritiene necessario anche se non lo vieta. Il Cenelec a proposito del sezionamento o della interruzione del conduttore di neutro nei sistemi TN-S non ha ancora assunto una posizione comune: alcuni Paesi richiedono, contrariamente all’Italia, che il conduttore di neutro sia sempre sezionabile, perché ritengono che le condizioni di alimentazione non consentano di affermare che il conduttore di neutro sia sicuramente al potenziale di terra. Altri vietano l’interruzione del conduttore neutro anche nei sistemi TN-S) quando il dispositivo di protezione a monte è un dispositivo di interruzione unipolare, per es. un fusibile.

In un sistema di tipo TN-C il neutro svolge anche la funzione di conduttore di protezione e viene chiamato pen. Anche con un pen perfettamente sano una piccola tensione è sempre presente sulle masse perché, a causa degli squilibri che solitamente si hanno sulle fasi, tale conduttore è sempre percorso da una piccola corrente. Questi ed altri problemi normalmente sconsigliano l’uso del sistema TN-C. In ogni caso, ove fosse necessario l’utilizzo di un tale sistema non bisogna dimenticare che un’interruzione del conduttore PEN porta tutte le masse a valle del guasto alla tensione di fase. Per questi motivi, come espressamente indicato dalle norme, è vietato il suo sezionamento. Alla luce di quanto esposto, con le fig. 4, 5, 6, 7 e 8 si descrivono le caratteristiche circuitali più comuni inerenti il sezionamento del neutro.


Fig.4: Nei circuiti quadripolari dei sistemi TN-S non è obbligatorio sezionare il neutro

Fig.5: Nei sistemi TN-S è richiesto il sezionamento del neutro nei circuiti bipolari fase-neutro protetti a monte con fusibili

Fig.6: Nei sistemi TN-C il neutro svolge anche funzioni di protezione e non deve mai essere sezionato

Fig.7: Nei sistemi TT il neutro è considerato un conduttore attivo a tutti gli effetti e come tale deve essere sempre sezionabile

Fig.8: Nei sistemi IT il neutro è da considerare conduttore attivo e quindi deve essere sempre sezionabile