Metodo della caduta di tensione, con strumento
Questo metodo utilizza un misuratore della resistenza di terra portatile ed è adottato per il rilievo della resistenza totale di terra di elettrodi di modeste dimensioni (es. singolo picchetto o combinazione di picchetti, dispersori per tralicci di linee aeree, dispersori per piccoli impianti in MT o BT quali cabine elettriche, impianti con superficie sino a 20.000 m2, pozzi artesiani, centraline idroelettriche fino a 5 MVA). Si raccomanda che la frequenza di alimentazione del circuito di misura sia prossima a 50 Hz, ad es.55 Hz e che non superi i 150 Hz: date le caratteristiche di reattanza induttiva o capacitiva degli impianti che ne variano la lettura al variare della frequenza adottata, a priori non valutabile, è preferibile utilizzare strumenti che eroghino correnti di prova a più frequenze, per valutare l’influenza di cui sopra.
È assai preferibile utilizzare strumenti che permettano di eseguire la media delle letture in automatico.
A questo proposito si precisa che:
- tutti gli strumenti di misura, tramite il convertitore interno, danno una corrente di prova di tipo alternato, avente frequenza diversa da 50 Hz, (a parte rare eccezioni per strumenti utilizzabili in paesi o continenti laddove la frequenza di rete sia di 60 Hz) giusto per non accoppiarsi con essa: viceversa il riscontro sarebbe deleterio, poiché la corrente da esso erogata potrebbe essere verosimilmente inferiore a quella del disturbo e quindi anche la conseguente lettura espressa in ohm;
- la frequenza generalmente adottata è di 128 Hz; alcuni strumenti dispongono di una gamma di frequenze selezionabili assai maggiore, che potrebbe andare dai circa 40 a oltre 5.000 Hz;
- gli impianti di terra non sempre hanno solo componente resistiva, ma specialmente in quelli di medie ed ampie dimensioni, la componente reattiva non è trascurabile. Più aumenta, pertanto, la frequenza della corrente di prova iniettata sul dispersore in prova, più il valore letto dallo strumento si discosta da quello effettivo a 50 Hz: ciò non dovrebbe essere accettato in quanto inutilmente restrittivo (es. far concludere che sia necessario rilevare le tensioni di contatto, di inserire “traslatori telefonici” sulle linee di telecomunicazione entranti, ecc.);
- a causa delle variazioni nel tempo delle tensioni di disturbo sempre presenti tra l’impianto in esame e le sonde, la misura deve essere ripetuta più volte: strumenti che effettuano da soli la media delle misure rendono meno incerta la definizione del valore da utilizzare – funzione AVG Average o perlomeno Smooth;
- strumenti definiti “multifunzione” non possiedono queste prestazioni, dovendo in una custodia di volume assai limitato contenere circuiti che fanno altre tipologie di prove (continuità, isolamento, differenziali, loop, sequenza fase, prova diodi, ecc.); inoltre spesso hanno connessioni a soli 3 morsetti, anziché a 4, e di questo si parlerà più avanti. Sono pertanto preferibili strumenti dedicati, tanto più l’impianto di terra diventi esteso e con molti disturbi.
Sotto si riporta quale esempio, una tabella con le frequenze generabili da uno strumento di gamma superiore.
| 41 | 43 | 46 | 49 | 50 | 55 | 60 | 61 | 64 | 67 | 69 | 73 | 79 | 82 | 85 |
| 92 | 98 | 101 | 110 | 119 | 122 | 128 | 134 | 137 | 146 | 159 | 165 | 171 | 183 | 195 |
| 201 | 220 | 238 | 244 | 256 | 269 | 275 | 293 | 317 | 330 | 342 | 366 | 391 | 403 | 439 |
| 476 | 488 | 513 | 549 | 586 | 635 | 584 | 732 | 781 | 806 | 879 | 952 | 977 | 1025 | 1074 |
| 1099 | 1172 | 1270 | 1318 | 1367 | 1465 | 1563 | 1611 | 1758 | 1904 | 1953 | 2051 | 2148 | 2197 | 2344 |
| 2539 | 2637 | 2734 | 2930 | 3125 | 3223 | 3516 | 3809 | 4102 | 4297 | 4395 | 4688 | 5078 |
Interessante notare come sia possibile eseguire misure con frequenze anche inferiori a 50 Hz, sì che volendo essere precisi, si possa su un diagramma costruire l’andamento della impedenza letto, al variare della frequenza e individuare quella esatta a 50 Hz.
La configurazione corretta da adottare prevede il posizionamento della sonda di tensione e dell’elettrodo ausiliario di corrente lungo direttrici geometriche diverse, preferibilmente in opposizione tra loro rispetto all’impianto da provare, come dalle due figure sottostanti
Posizionamento della sonda di tensione e dell’elettrodo ausiliario di corrente lungo direttrici geometriche diverse
Queste disposizioni permettono di renderle più indipendenti tra loro; in tal modo, inoltre, viene eliminato il problema del mutuo accoppiamento elettromagnetico dei conduttori di prova causato dal loro parallelismo – in ossequio alla legge di Lenz – e capace di introdurre notevoli errori nelle letture, come più avanti, su un prossimo articolo, dimostrato con alcune esperienze in campo. Tutti gli strumenti funzionano facendo circolare una corrente alternata, peraltro non di forma sinusoidale – il che amplifica questo indesiderato effetto (leggasi errore).
Si deve accertare che la resistenza delle sonde ausiliarie rimanga nel campo previsto dal costruttore dello strumento e che le connessioni siano effettivamente continue (eseguendo una preliminare prova di continuità sui due circuiti di misura allestiti, se lo strumento già non lo facesse in automatico).
Qui sotto una tabella che riporta l’errore percentuale F di uno strumento di misura, in funzione della resistenza verso terra RH e RE delle sonde utilizzate.
Nel caso ciò non sia verificato, occorre abbassare la resistenza, infiggendole di più, o mettendone in parallelo altre o bagnando il suolo nel loro dintorno: l’acqua salata produce ottimi miglioramenti.
Ci si potrebbe chiedere: cosa succede se non valuto o tengo in considerazione la resistenza delle sonde ausiliarie? Semplice: è come utilizzare una Ferrari con del carburante diesel, anziché benzina 100 ottani; forse l’auto va ugualmente ma con prestazioni certamente ridotte. In pratica lo strumento perde la sua sensibilità e capacità di fare misure accurate, legge uno o due decimali in meno dopo la virgola, sul display. La corrente di prova erogata diminuisce drasticamente – di uno o due ordini di grandezza in funzione della R – e di conseguenza il segnale voltmetrico da essa generata.
Si registrano e memorizzano, inoltre, con voltmetro avente elevata impedenza di ingresso, le tensioni e correnti di disturbo – già trattate sopra – alternate e continue applicate a cavallo dei morsetti dello strumento, sempre al fine di asseverare che lo strumento lavori nel campo nominale di scuscettibilità stabilito dal costruttore.
Or dunque veniamo alla misura vera e propria.
Si collega lo strumento nelle zone di impianto elettrico dove può avvenire il guasto a terra (in pratica nella cabina MT o al nodo collettore generale in impianti BT): non si dovrebbero ritenere accettabili altri punti che, a causa delle resistenze trasversali e della differente ripartizione della corrente di prova, porterebbero a risultati di variabilità incontrollata.
Abbiamo saputo di operatori che in un grosso stabilimento e per comodità logistica di stendimento cavi, si erano collegati ad un palo luce perimetrale, anziché in cabina elettrica.
Si osservi, come regola generale valevole per tutti i metodi di misura, come nel caso l’impianto abbia dimensioni sostenute (ad esempio, a titolo puramente indicativo, maggiore di 300 m) la misura sia da ripetere anche sulle altre cabine, come meglio precisato dalla Guida CEI 99-5 della quale qui sotto riportiamo un estratto:
Nel prossimo articolo vi faremo qualche esempio pratico, state sintonizzati!
