La stragrande maggioranza dei guasti elettrici inizia come guasto a terra. Su un sistema di alimentazione con messa a terra solida, un guasto a terra ha più o meno la stessa energia potenziale di un guasto fase-fase, può condurre migliaia di ampere e può rapidamente trasformarsi in un incidente estremamente pericoloso e dannoso. Un guasto a terra deve essere arrestato immediatamente.
Le differenze fisiche tra un sistema con messa a terra solida e un sistema con messa a terra a resistenza sono minime. Il primo ha un cavo solido o un collegamento bus tra il neutro del sistema (X0) e terra/massa, mentre il secondo ha una resistenza limitatrice di corrente collegata tra X0 e terra/massa.
Il generatore trifase con messa a terra solida o l'avvolgimento secondario del trasformatore è collegato a stella o a Y, con il centro del collegamento designato come punto neutro.
Per creare un sistema con messa a terra a resistenza, installare una resistenza di tensione nominale conforme allo standard IEEE 32 (o C 57.32) tra X0 e terra. Si raccomanda di monitorare questa resistenza di messa a terra del neutro (NGR) per verificarne la continuità e l'allarme (o intervento) in caso di guasto.
L'NGR limita la corrente di guasto a terra a un valore basso che non è in grado di sostenere un arco elettrico. In molti casi, il sistema può continuare a funzionare con una fase difettosa a terra, fino all'avvio di un arresto corretto.
L'impianto elettrico con messa a terra solida si basava su dispositivi di protezione da sovracorrente per interrompere la grande corrente associata a un guasto a terra. Il coordinamento dei dispositivi a monte e a valle potrebbe essere difficile. Il sistema HRG può fornire una corrente di guasto a terra molto bassa, troppo bassa per far funzionare un interruttore automatico, oppure è necessaria una protezione supplementare contro i guasti a terra.
Utilizzare un dispositivo di tipo RCM (residual-current device) per rilevare i guasti a terra servendosi di un trasformatore di corrente a sequenza zero. Installando tali dispositivi su ogni alimentatore, o persino su ogni carico, l'individuazione dei guasti è automatizzata e l'interruzione selettiva del circuito è facilmente raggiungibile, se necessario.
Alcuni elementi del circuito, come i condensatori di filtro da linea a terra sull'ingresso degli azionamenti a velocità variabile, possono essere classificati con tensione da linea a neutro. Questi elementi dovrebbero essere aggiornati alla tensione nominale da linea a linea per resistere alla tensione più elevata presente durante un guasto a terra su un sistema HRG.
La resistenza di messa a terra del neutro (NGR) è un elemento critico di un sistema di alimentazione elettrica con messa a terra ad alta resistenza (HRG). I sistemi HRG includono sempre rilevatori di guasto a terra con rilevamento di corrente (per allarme o intervento) che funzionano quando un guasto a terra conduce corrente che ritorna al neutro di alimentazione attraverso l'NGR.
Quando un NGR si guasta a causa di un guasto di saldatura, corrosione, sollecitazioni termiche o simili, il sistema HRG precedente è galleggiante o non più a massa. Quando si verifica un guasto a terra sul sistema senza messa a terra, non scorre corrente e i rilevatori di guasto a terra installati non funzionano.
Per evitare la situazione in cui un guasto a terra non sia rilevabile, per cui il sistema non sarebbe in una condizione sicura, monitorare continuamente l'NGR con un dispositivo appropriato. L'NGR deve essere monitorato per verificarne la continuità e il collegamento al neutro del sistema.
In alcune circostanze, quali la presenza di un nido di parassiti o una manutenzione errata del sistema, è possibile che un NGR sia in cortocircuito. In questo caso, un guasto a terra genera una corrente superiore al previsto, che potrebbe avere conseguenze negative come un livello superiore di danni all'apparecchiatura o un arco elettrico. Monitorare continuamente l'NGR per rilevare una riduzione della resistenza, al fine di avvertire gli operatori di questa condizione.
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L'avanzato monitor di resistenza di terra per applicazioni impegnative
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