Cos'è il sistema di messa a terra dei trasformatori di potenza?
In qualità di fornitore di trasformatori di potenza, comprendo il ruolo fondamentale che i sistemi di messa a terra svolgono nelle prestazioni complessive e nella sicurezza dei trasformatori di potenza. In questo blog esploreremo cos'è il sistema di messa a terra per i trasformatori di potenza, la sua importanza e i diversi tipi di sistemi di messa a terra.
Il concetto di messa a terra nei trasformatori di potenza
La messa a terra, nel contesto dei trasformatori di potenza, è il processo di collegamento delle apparecchiature elettriche alla terra per fornire un percorso sicuro per le correnti elettriche in caso di guasto. Lo scopo principale di un sistema di messa a terra per trasformatori di potenza è proteggere il personale, le apparecchiature e la rete elettrica dagli effetti dannosi dei guasti elettrici, come cortocircuiti e fulmini.
Quando si verifica un guasto in un trasformatore di potenza, può fluire una corrente eccessiva. Senza un adeguato sistema di messa a terra, questa corrente può causare danni all'avvolgimento del trasformatore, all'isolamento e ad altri componenti. Può anche rappresentare un serio pericolo per la sicurezza delle persone che lavorano vicino al trasformatore, poiché potrebbero essere esposte a scosse elettriche.
Importanza di un sistema di messa a terra per trasformatori di potenza
- Sicurezza: La sicurezza è l'aspetto più cruciale. Un sistema di messa a terra ben progettato garantisce che, in caso di guasto, la corrente elettrica venga deviata a terra in modo sicuro. Ciò riduce significativamente il rischio di scosse elettriche per i lavoratori durante la manutenzione, l'ispezione o in caso di contatto accidentale con l'apparecchiatura difettosa.
- Protezione delle apparecchiature: La messa a terra aiuta a proteggere il trasformatore di alimentazione e le altre apparecchiature associate da eventuali danni. Fornendo un percorso a bassa resistenza per le correnti di guasto, limita le condizioni di sovratensione che possono verificarsi durante un cortocircuito. Ciò, a sua volta, protegge l'isolamento dell'avvolgimento del trasformatore dai guasti e prolunga la durata dell'apparecchiatura.
- Stabilità del sistema energetico: Un adeguato sistema di messa a terra aiuta a mantenere la stabilità del sistema di alimentazione. Controllando i livelli di tensione durante le condizioni di guasto, garantisce che l'alimentazione rimanga affidabile e che altre apparecchiature elettriche collegate alla rete non siano influenzate.
Tipologie di sistemi di messa a terra per trasformatori di potenza
- Messa a terra solida
In un sistema di messa a terra solido, il punto neutro del trasformatore è direttamente collegato a terra senza alcuna impedenza aggiuntiva. Questo tipo di messa a terra fornisce un percorso a resistenza molto bassa per le correnti di guasto, consentendo ai dispositivi di protezione come gli interruttori automatici di rilevare ed eliminare rapidamente il guasto. La messa a terra solida è comunemente utilizzata nei sistemi a bassa e media tensione dove le correnti di guasto possono essere facilmente gestite. Tuttavia, può portare a correnti di guasto elevate, che possono causare danni all'apparecchiatura se non adeguatamente protetta. - Messa a terra della resistenza
La messa a terra resistiva prevede il collegamento di una resistenza tra il punto neutro del trasformatore e la terra. Esistono due tipi di messa a terra a resistenza: messa a terra ad alta resistenza (HRG) e messa a terra a bassa resistenza (LRG).- Messa a terra ad alta resistenza: Nei sistemi HRG la resistenza viene scelta in modo tale che la corrente di guasto sia limitata ad un valore molto basso (solitamente inferiore a 10 A). Questo tipo di messa a terra viene utilizzata negli impianti dove è richiesto il funzionamento continuo anche in presenza di un guasto monofase-terra. Riduce il rischio di danni all'apparecchiatura e consente un facile rilevamento dei guasti.
- Messa a terra a bassa resistenza: I sistemi LRG utilizzano una resistenza relativamente inferiore, che consente il passaggio di una corrente di guasto maggiore rispetto a HRG. La corrente di guasto è ancora limitata rispetto alla messa a terra solida. L'LRG viene spesso utilizzato nei sistemi di alimentazione industriale in cui i dispositivi di protezione necessitano di una quantità sufficiente di corrente di guasto per funzionare in modo efficace.
- Messa a terra della reattanza
La messa a terra della reattanza utilizza una reattanza (induttore) tra il punto neutro del trasformatore e la terra. Questo tipo di messa a terra viene utilizzato per limitare l'entità della corrente di guasto e per controllare le sovratensioni transitorie che possono verificarsi durante un guasto. La messa a terra con reattanza è adatta per sistemi in cui le correnti di guasto devono essere limitate, ma è richiesta una corrente di guasto più elevata di quella fornita dalla messa a terra ad alta resistenza.
La progettazione e l'installazione di un sistema di messa a terra
La progettazione di un sistema di messa a terra per trasformatori di potenza è un processo complesso che richiede un'attenta considerazione di vari fattori, come il tipo di trasformatore, il livello di tensione, l'ubicazione del trasformatore e le condizioni del terreno.
Il primo passo nel processo di progettazione è condurre un test di resistività del terreno. La resistività del suolo determina la resistenza dell'elettrodo di messa a terra nel terreno. Diversi tipi di terreno hanno resistività diverse e questo valore può variare a seconda di fattori quali il contenuto di umidità, la temperatura e la presenza di minerali. In base alla resistività del terreno è possibile determinare la dimensione e il numero degli elettrodi di terra.
Gli elettrodi di messa a terra sono generalmente realizzati con materiali come rame o acciaio zincato. Vengono installati nel terreno ad una profondità sufficiente per garantire un buon contatto elettrico con la terra. Gli elettrodi di terra vengono quindi collegati al punto neutro del trasformatore e alle altre parti metalliche dell'apparecchiatura mediante conduttori di terra.
Durante il processo di installazione, è importante garantire che tutti i collegamenti siano serrati e resistenti alla corrosione. Collegamenti inadeguati possono aumentare la resistenza del sistema di messa a terra, riducendone l'efficacia.
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Riferimenti
- Blackburn, JL (1993). Relè protettivi: principi e applicazioni. Marcel Dekker.
- Lordo, California (1986). Analisi del sistema energetico. Wiley.
- Stevenson, WD (1982). Elementi di analisi dei sistemi energetici. McGraw-Hill.