Relè di dispersione verso terra e trasformatori di corrente a fase zero

I guasti a terra o le correnti di dispersione rappresentano un grave pericolo negli impianti elettrici. Gli interruttori di sovracorrente standard potrebbero non rilevare piccole perdite che bypassano il conduttore neutro e fluiscono verso terra.

Per rilevare questa categoria di guasti utilizziamo trasformatori di corrente a fase zero e relè differenziali. Questi dispositivi monitorano la corrente residua e attivano azioni di protezione in caso di squilibrio.

Ruolo del relè di dispersione verso terra (ELR) o relè di guasto a terra

Il relè differenziale monitora l'uscita ZCT. Quando il relè rileva una corrente di dispersione superiore alla soglia preimpostata, attiva un segnale di sgancio. Tale segnale può azionare un interruttore automatico, interrompendo l'alimentazione al circuito difettoso. Ciò protegge la vita umana e previene potenziali incendi o danni alle apparecchiature dovuti alla corrente di dispersione.

Rispetto ai primi dispositivi di rilevamento della tensione, i moderni dispositivi ZCT + ELR (o dispositivi di corrente residua) rilevano le perdite anche quando il percorso di terra non passa attraverso un conduttore di protezione dedicato. Ad esempio, quando una persona entra in contatto con un conduttore sotto tensione e con la terra. Le soglie di intervento sono spesso impostate su poche decine di milliampere per garantire la sicurezza delle persone.

Che cosa è la corrente residua (di fase zero) e perché è importante

In un circuito trifase o monofase correttamente funzionante, la corrente che entra attraverso i conduttori di fase dovrebbe tornare esattamente attraverso il conduttore neutro. La somma delle correnti in tutti i conduttori attivi e nel neutro dovrebbe essere pari a zero.

In caso di guasto del cablaggio o dell'isolamento, o se un conduttore entra in contatto con la terra o con l'alloggiamento dell'apparecchiatura, parte della corrente potrebbe fluire verso terra anziché verso il neutro. Questa differenza è chiamata corrente residua o di fase zero.

La normale protezione da sovracorrente non reagisce a perdite così piccole, ma queste possono causare scosse elettriche, danni alle apparecchiature o rischio di incendio. Rilevare tempestivamente la corrente residua aiuta a prevenire questi pericoli.

Come funzionano i trasformatori di corrente a fase zero (ZCT)

Un trasformatore di corrente a fase zero racchiude tutti i conduttori di un circuito (fasi e neutro) attraverso il suo nucleo toroidale. In condizioni di equilibrio, la somma vettoriale del flusso magnetico è zero e non si verifica alcun segnale sul suo avvolgimento secondario.

Quando una dispersione o un guasto a terra causano uno squilibrio di corrente, il flusso cambia e una corrente viene indotta nell'avvolgimento secondario. Tale corrente indotta è proporzionale alla corrente di dispersione. L'uscita ZCT viene inviata a un relè di protezione o a un meccanismo di attivazione dell'interruttore automatico.

Poiché lo ZCT rileva lo squilibrio vettoriale anziché la grandezza assoluta su un singolo conduttore, è in grado di rilevare correnti di dispersione molto piccole. Gli ZCT sono compatti e progettati per la misurazione ad alta precisione della corrente residua.

Dove è consigliata la protezione ZCT + ELR

ZCT con rilevamento delle dispersioni verso terra è altamente raccomandato per circuiti come

• Circuiti in zone umide, bagni, cucine, prese esterne, motori di pompe, ecc.
• Circuiti che alimentano utensili portatili, apparecchiature con carcassa metallica, pompe, compressori, azionamenti motore
• Installazioni in cui l'isolamento può invecchiare, usurarsi o degradarsi nel tempo
• Installazioni commerciali o industriali con cablaggi complessi, lunghe tratte di cavi, più sottocircuiti
• Ambienti in cui la sicurezza del personale o delle attrezzature è prioritaria o è richiesta la conformità alle norme di sicurezza

Per queste applicazioni, affidarsi esclusivamente alla protezione da sovracorrente è inadeguato. ZCT + ELR aggiunge un livello di protezione contro le perdite e il rischio di guasto a terra che altrimenti potrebbero passare inosservati.

Cosa controllare quando si implementa la protezione ZCT e contro le dispersioni verso terra

Quando si progetta o si adatta la protezione con ZCT e relè di dispersione verso terra, considerare i seguenti punti

Assicurarsi che tutti i conduttori di fase e il neutro passino attraverso lo stesso nucleo ZCT (inclusi eventuali conduttori di protezione, se richiesti dal tipo di sistema). Lasciare i cavi fuori dal nucleo compromette l'affidabilità del rilevamento.

Selezionare un relè con una sensibilità adatta all'applicazione. Per i circuiti in cui il contatto umano o le basse correnti di dispersione sono rilevanti, scegliere una soglia di intervento bassa (ad esempio 30 mA). Per i circuiti delle apparecchiature con tolleranze più elevate, la soglia può essere regolata di conseguenza.

Assicurarsi che il cablaggio di messa a terra sia correttamente implementato e conforme alle normative. Gli ZCT/ELR si basano su una corretta messa a terra per garantire che guasti o correnti di dispersione abbiano percorsi di ritorno definiti. Una messa a terra difettosa può rendere inefficace la protezione dalle perdite.

Abbinare la protezione dalle perdite alla protezione da sovracorrente o cortocircuito. I relè differenziali proteggono dalle correnti residue, ma non limitano i sovraccarichi o le elevate correnti di cortocircuito. Uno schema di protezione completo combina il rilevamento delle perdite e l'interruzione per sovracorrente.

Testare regolarmente il sistema. La maggior parte dei relè di dispersione include un pulsante di prova. I test periodici assicurano che il relè e il trasformatore funzionino correttamente e che il cablaggio rimanga intatto. Senza test, i dispositivi di protezione potrebbero non attivarsi in caso di guasto.

Vantaggi per persone, attrezzature e manutenzione

I trasformatori di corrente a fase zero con relè di dispersione offrono un ulteriore livello di protezione per le persone. Se parti sotto tensione toccano accidentalmente un telaio metallico, la corrente di dispersione risultante verrà rilevata e il circuito si disconnetterà prima che la tensione di contatto diventi pericolosa.

Per le apparecchiature, questo sistema aiuta a individuare tempestivamente i problemi di isolamento. Interventi ripetuti o frequenti allarmi di perdite spesso indicano che cavi o dispositivi stanno iniziando a degradarsi. I team di manutenzione possono quindi ispezionare e riparare prima che il guasto provochi tempi di fermo o incendi.

Anche dal punto di vista della manutenzione, questi dispositivi sono pratici. Test regolari, utilizzando le funzioni di test integrate in molti relè, consentono di verificare in modo semplice che il sistema di protezione funzioni ancora correttamente dopo anni di servizio.

I trasformatori di corrente a fase zero e i relè di dispersione a terra lavorano insieme per monitorare la corrente residua ed eliminare guasti a terra che gli interruttori standard non vedono.

Se state pianificando di ammodernare i quadri elettrici, progettare nuovi pannelli di distribuzione o migliorare la protezione dei circuiti esistenti, valutate l'aggiunta di una protezione differenziale basata su trasformatori ZCT. Per assistenza nella scelta di trasformatori, relè e interruttori adatti alla vostra applicazione, contattate il nostro team di vendita e richiedete un preventivo.