In IEC 60050-195 “Vocabolario Elettrotecnico Internazionale. Parte 195. Messa a terra e protezione contro le scosse elettriche, il termine "corrente di dispersione" è definito: elettricità in un percorso indesiderato in normali condizioni di funzionamento. In un'altra parte dell'International Electrotechnical Vocabulary (IEC), la norma IEC 60050-826 “... Part 826. Installazioni elettriche» questo termine è definito in modo simile. Nella definizione in esame vengono stabilite con precisione le condizioni per il flusso della corrente di dispersione. Tuttavia, la definizione di un termine non contiene le stesse informazioni univoche sul percorso lungo il quale scorre.
La precedente norma IEC 60050-826:1982 definiva il termine "corrente di dispersione (in un'installazione)": la corrente in un circuito che in assenza di danno, flussi a terra o a parti conduttive di terze parti.
Il termine in esame è definito anche in altre parti del MES. La norma IEC 60050-151 "... Parte 151: Dispositivi elettrici e magnetici" definisce il termine "corrente di dispersione" come: corrente elettrica in un percorso conduttivo indesiderato diverso da un circuito cortocircuitato. Questa definizione non contiene alcuna informazione sulle condizioni o sui percorsi della corrente di dispersione. Inoltre, la definizione corrisponde alla corrente di guasto a terra quando il guasto a terra si è verificato attraverso un qualche tipo di resistenza.
La norma IEC 60050-442 "... Parte 442 Accessori elettrici" definisce il termine "corrente di dispersione verso terra" come segue: flusso di corrente da parti in tensione, installazione nel terreno in assenza di danneggiamento dell'isolamento. In questa definizione sono indicate sia le condizioni in cui scorre la corrente di dispersione che il percorso principale del suo flusso.
IEC 61140 "Protezione contro le scosse elettriche. Disposizioni generali per installazioni e apparecchiature”, IEC 60519-1 “Sicurezza negli impianti di riscaldamento elettrico. Parte 1. Requisiti di base "e altri, viene utilizzata la definizione del termine" corrente di dispersione ", mutuata dalla norma IEC 60050-195.
IEC 60519-2 "...Parte 2: Requisiti particolari per apparecchiature di riscaldamento a resistenza" ha definito il termine "corrente di dispersione (in un'installazione)" sulla base della definizione di IEC 60050-195: corrente elettrica che scorre a terra oa parti conduttive estranee in condizioni di funzionamento normali. La definizione in esame, oltre a indicare le condizioni per il flusso della corrente di dispersione, stabilisce le principali vie del suo flusso.
La definizione del termine "corrente di dispersione" nelle norme IEC 60050-195, IEC 60050-826 e IEC 60050-151 ha una forma teorica poco adatta all'uso nella documentazione normativa che stabilisce i requisiti per gli impianti elettrici a bassa tensione. Inoltre, le definizioni di questi standard contengono la frase chiave "percorso indesiderabile", che necessita di una spiegazione dettagliata. Più accettabili per l'uso nella documentazione normativa sono le definizioni dei termini "corrente di dispersione (nell'installazione)" da IEC 60050-826:1982 e IEC 60519-2, "corrente di dispersione verso terra" da IEC 60050-442. Sulla base di queste definizioni, è possibile elaborare una definizione del termine generale "corrente di dispersione" per la documentazione normativa nazionale. Diamo un'occhiata ai punti chiave.
Dalle definizioni presentate, ne consegue che la corrente di dispersione si verifica in condizioni operative normali, quando l'isolamento delle parti in tensione dell'impianto elettrico o delle apparecchiature elettriche non è danneggiato. Tali condizioni sono chiamate condizioni normali. La corrente di dispersione fluisce dalle parti sotto tensione a terra o parti conduttive di terze parti. In questo caso, va tenuto conto del fatto che la corrente di dispersione delle apparecchiature elettriche di classe I fluisce dalle parti in tensione nelle sue parti conduttive esposte e nei conduttori di protezione ad esse collegati.
La resistenza di isolamento delle parti in tensione delle apparecchiature elettriche non può essere infinitamente grande e la loro capacità relativa alla terra o alle parti conduttive collegate a terra non può essere uguale a zero. Pertanto, in condizioni normali, da qualsiasi parte in tensione a terra, nonché alle parti conduttive collegate elettricamente da conduttori di protezione al dispositivo di messa a terra di un impianto elettrico a bassa tensione e alla parte in tensione messa a terra del generatore, un piccolo la corrente scorre costantemente, che nella documentazione normativa è chiamata corrente di dispersione.
Il percorso della corrente di dispersione dipende dal tipo di messa a terra dell'impianto. Nelle installazioni a bassa tensione conformi ai tipi di messa a terra dei sistemi TT e IT, la corrente di dispersione delle apparecchiature elettriche di classe I scorre attraverso l'isolamento di base intatto dalle parti sotto tensione alle parti conduttive esposte. Dalle parti conduttive esposte attraverso i conduttori di protezione, la barra di messa a terra principale, i conduttori di messa a terra e il conduttore di messa a terra, la corrente di dispersione fluisce nel terreno. Se l'impianto elettrico a bassa tensione è conforme ai tipi di messa a terra Sistemi TN-C, TN-S e TN-C-S, quindi la maggior parte della corrente di dispersione non fluisce nel terreno, ma attraverso i conduttori di protezione e i conduttori PEN dell'installazione e della distribuzione elettrica a bassa tensione rete elettrica fluisce verso la parte in tensione collegata a terra dell'alimentazione.
La corrente di dispersione delle apparecchiature elettriche delle classi 0, II e III scorre attraverso un percorso conduttivo meno definito, ad esempio attraverso l'involucro di apparecchiature elettriche nella terra o parti conduttive di terze parti. Inoltre, una parte del percorso conduttivo può essere il corpo di una persona che tiene in mano apparecchiature elettriche portatili o vi si trova dentro contatto elettrico con parti accessibili di apparecchiature elettriche mobili o fisse. La corrente di dispersione può fluire attraverso pavimenti, pareti e altri elementi dell'edificio se per qualche motivo (ad esempio a causa di alta umidità) la loro resistenza è notevolmente diminuita, così come in altri percorsi conduttivi indesiderati.
Le correnti di dispersione si verificano sempre nei circuiti elettrici in condizioni normali. I loro valori nei circuiti elettrici finali dipendono poco dal tipo di messa a terra del sistema e raramente superano diverse decine di milliampere (di solito non più di 10 mA). Se si utilizzano apparecchiature elettriche con correnti di dispersione maggiori (oltre 10 mA) in un impianto elettrico a bassa tensione, vengono adottate misure di protezione elettrica aggiuntive per proteggere le persone dai loro effetti negativi.
Per l'uso nella documentazione normativa nazionale, si consiglia di definire il termine in questione come segue:
corrente di dispersione: Corrente elettrica che fluisce verso terra, parti conduttrici esposte, di terzi e conduttori di protezione in condizioni normali.
Ecco come viene definito il termine "corrente di dispersione" in GOST IEC 61140–2012 "Protezione contro le scosse elettriche. Disposizioni generali per la sicurezza di impianti e apparecchiature "(vedi) e GOST 30331.1-2013 (IEC 60364-1: 2005)" Impianti elettrici a bassa tensione. Parte 1. Disposizioni di base, valutazione caratteristiche generali, termini e definizioni" (vedi , ).

Conclusione. Le correnti di dispersione fluiscono in condizioni normali, quando non vi sono danni all'isolamento delle parti in tensione. Dalle parti sotto tensione, le correnti di dispersione fluiscono verso terra, parti conduttrici esposte di terze parti e conduttori di protezione.

Centro di sicurezza elettromagnetica
Petukhov VS
Ph.D., membro di IEEE
Sokolov V.A.
Merkulov AV
Krasilov I.A.

Sembrano aver cominciato a concretizzarsi ripetute affermazioni su una possibile crisi di una parte significativa delle infrastrutture tecniche nel settore dei servizi di pubblica utilità, oltre che nell'industria, come uno dei principali fattori del “problema del 2003”.

introduzione

Sembrano aver cominciato a concretizzarsi ripetute affermazioni su una possibile crisi di una parte significativa delle infrastrutture tecniche nei servizi di pubblica utilità, oltre che nell'industria, come uno dei principali fattori del “problema del 2003”. La Russia si trova ad affrontare un forte deterioramento dello stato dei sistemi ingegneristici di edifici e strutture di tipo residenziale e ufficio. In questo contesto, c'è un aumento del consumo di energia, l'introduzione del moderno sistemi tecnici operando in modalità automatiche (ventilazione, condizionamento, estinzione incendi, rimozione fumi, ecc.), il numero di computer e altri uffici digitali e elettrodomestici. Da più di 7 anni, il Centro di Sicurezza Elettromagnetica si esibisce in maniera esperta e opere di ingegneria in edifici residenziali e per uffici a Mosca. I propri dati, l'analisi dei materiali pubblicati nella letteratura scientifica e tecnica nazionale ed estera, nonché forniti dall'International Society of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), hanno permesso di identificare le caratteristiche dello stato dei sistemi di alimentazione dei moderni edifici per uffici a Mosca, che influiscono direttamente sull'infrastruttura tecnica dell'edificio, comprese le apparecchiature informatiche e di comunicazione, il sistema di tubazioni dell'edificio e direttamente sulla salute delle persone.

Formulazione del problema

Durante la progettazione e l'installazione di nuovi sistemi di alimentazione per edifici, così come durante la ricostruzione di quelli vecchi, viene introdotto uno schema di collegamento delle apparecchiature elettriche a tre e cinque fili, ovvero alla fase viene aggiunto un conduttore di protezione zero e zero conduttori funzionanti. Quasi ogni errore non evidente nel collegamento di apparecchiature elettriche in questi circuiti (il collegamento più comune del conduttore di lavoro zero al terminale di protezione zero e viceversa, o il collegamento di entrambi i conduttori a un morsetto) porta a una diffusione incontrollata di correnti attraverso strutture metalliche e condotte di approvvigionamento idrico e sistemi di riscaldamento per edifici (Fig.1, 2). Pertanto, gli errori nell'installazione degli impianti elettrici degli edifici possono essere considerati la principale causa di correnti di dispersione.

Oltre agli errori di installazione, ci sono una serie di altri motivi che portano al verificarsi di correnti di dispersione:

• danni all'isolamento dei conduttori di lavoro zero, che possono verificarsi sia a causa del surriscaldamento di quest'ultimo, sia a causa di danni meccanici;
• deterioramento dello stato delle connessioni di contatto nei circuiti di conduttori di lavoro zero;
• danneggiamento dell'isolamento delle utenze elettriche.

Fig. 1. Collegamento corretto zero lavoro e zero conduttori di protezione

Fig. 2. Collegamento errato dei conduttori di lavoro zero e di protezione zero

Conseguenze della presenza di correnti di dispersione negli impianti elettrici dell'edificio

Campi magnetici a frequenza di rete

Riso. 3. Distribuzione delle fonti per tipologia da numero totale locali censiti

L'impatto dei campi elettromagnetici sulla salute umana

"Si ritiene che le conseguenze mediche come il cancro, i cambiamenti comportamentali, la perdita di memoria e molte altre condizioni, incluso l'aumento del numero di suicidi, siano il risultato dell'esposizione ai campi elettromagnetici" (dalla motivazione dell'International Science Program (1996 2005) dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) sugli effetti biologici dei campi elettromagnetici). Secondo i risultati degli studi effettuati dai nostri specialisti in locali tipo uffici dotati di PC, nel 70% dei casi presso i luoghi di lavoro del personale, i livelli standard sono stati superati di 1,5-10 volte per il campo elettrico e di 2- 40 volte per il campo magnetico. Tenendo conto del potenziale pericolo dei campi elettromagnetici per la salute pubblica, il nostro Paese si è sviluppato e messo in atto Standard sanitari, secondo una serie di parametri, essendo il più duro del mondo.

Effetto dei campi elettromagnetici sulle apparecchiature informatiche

Se un personal computer si trova in una stanza, lungo le pareti, dietro il soffitto o sotto il pavimento di cui sono presenti cavi con correnti di dispersione, causando un aumento del livello del campo magnetico, l'immagine sul monitor video potrebbe essere notevolmente distorto ("fluttuare" o "tremare"). Ci sono casi in cui il raster è coperto da macchie colorate di varie sfumature e talvolta l'immagine scompare completamente o parzialmente per alcuni secondi e riappare. È ovvio che è impossibile e dannoso lavorare dietro un monitor del genere. Si precisa che in accordo con i requisiti di SanPiN 2.2.2.542-96" Requisiti igienici ai videoterminali, ai personal computer elettronici e all'organizzazione del lavoro "il valore massimo consentito della densità del flusso magnetico generato da un computer sul posto di lavoro dell'utente non deve superare 0,25 μT nell'intervallo di frequenza 5-2000 Hz, ovvero la presenza di "jitter " le immagini del monitor video indicano un eccesso di almeno 2-4 volte di questi requisiti.

Oltre al "jitter" dell'immagine, il campo magnetico causato dalle correnti di dispersione attraverso le linee dei cavi, nonché il flusso di correnti attraverso le strutture metalliche e le tubazioni dell'edificio, in determinate condizioni, possono indurre nei conduttori di informazioni cavi correnti alternate frequenza industriale. Pertanto, anche con un sistema di messa a terra adeguatamente implementato per le apparecchiature informatiche, all'interno di una singola sezione di una rete locale, la presenza dei suddetti problemi in altre parti dell'edificio può molto probabilmente portare a guasti nel funzionamento dei sistemi informatici e informatici in tutto l'edificio.

Il flusso di correnti attraverso il sistema di messa a terra dell'edificio, e quindi attraverso il sistema principale di equalizzazione del potenziale, comporta anche una serie di conseguenze negative, sia per i sistemi informatici che per i sistemi di alimentazione in genere. Poiché il sistema di equalizzazione del potenziale principale comprende conduttori di protezione zero (PE), tubi metallici di tutte le utenze, parti metalliche del telaio dell'edificio, dispositivo di messa a terra di protezione contro i fulmini, guaine metalliche dei cavi di telecomunicazione, il flusso di correnti alternate attraverso di essi può causare guasti e " blocchi" delle reti di computer, la comparsa di correnti di interferenza lungo i cavi di interfaccia, informazioni e segnali, nonché l'impossibilità del normale funzionamento di altre apparecchiature elettroniche ed elettroniche (Fig. 4.)

Fig.4. Cavo di interfaccia stampante porta corrente tramite porta parallela (LPT).

Impatto delle correnti di dispersione sulle prestazioni esigenze moderne per garantire la sicurezza antincendio ed elettrica negli edifici

La presenza di correnti di dispersione nelle linee in cavo non consente l'uso di mezzi moderni per garantire la sicurezza antincendio e elettrica - dispositivi spegnimento protettivo prescritta Standard statali Federazione Russa, lettere istruttive del Glavgosenergonadzor della Federazione Russa e della Direzione principale dei vigili del fuoco statali del Ministero delle situazioni di emergenza della Russia.

Il 1 luglio 2000 è entrata in vigore una nuova (7a edizione) sezione 6 e capitoli 7.1 e 7.2 della sezione 7 delle "Norme di installazione elettrica (PUE)". In particolare, indica la necessità di installare dispositivi differenziali che forniscano il livello di sicurezza elettrica e antincendio attualmente richiesto e, di conseguenza, l'inammissibilità delle correnti di dispersione nei sistemi di alimentazione degli edifici.

Effetto corrosivo delle correnti di dispersione

L'effetto delle correnti di dispersione sui sistemi di tubazioni porta alle stesse conseguenze dell'effetto corrosivo delle correnti vaganti dirette e alternate. Nel periodo dal 1996 al 2002, sono state eseguite misurazioni oscillografiche dirette delle correnti che fluiscono attraverso le tubazioni interne dei sistemi di riscaldamento e approvvigionamento idrico degli edifici in più di 200 oggetti a Mosca. Nel corso dei lavori, è stato registrato che correnti alternate di frequenza industriale da 0,1 a 18,2 A fluiscono attraverso le tubazioni, la distribuzione delle correnti è mostrata in Fig. cinque.

Riso. Fig. 5. Istogramma della distribuzione delle correnti registrate nelle condotte interne degli edifici (2095 misurazioni in totale).

Sulla base dei nostri dati, nonché delle opinioni degli esperti dell'Istituto di ricerca russo sulla corrosione e dell'Associazione degli sviluppatori e dei produttori di protezione anticorrosione per il complesso di combustibili ed energia (KARTEK), possiamo concludere che esiste un correlazione tra il tasso di corrosione delle tubazioni interne degli edifici e l'entità delle correnti alternate e continue che le attraversano.

Recentemente, al fine di escludere danni da corrosione alle tubazioni interne degli edifici, si è diffusa la tendenza a sostituire i tubi dell'acqua in metallo con quelli in plastica. Al riguardo vanno fatte le seguenti considerazioni:

1. La causa della corrosione accelerata pitting (pitting) dei tubi nel 98% dei casi è il flusso di corrente attraverso di essi, ovvero i tubi sono elementi de facto del sistema di alimentazione.
2. Quando si sostituisce tubi metallici sulla plastica si risolve il problema della loro eliminazione corrosione elettrochimica, ma allo stesso tempo, il carico sui conduttori di lavoro zero può aumentare in modo significativo e la resistenza dell'anello fase-zero può aumentare in modo significativo, il che porta a una diminuzione dell'entità delle correnti di cortocircuito.
3. Le circostanze di cui sopra possono portare a un aumento inaccettabile della resistenza e / o al burnout dei conduttori di lavoro zero, a seguito del quale la tensione ai consumatori delle fasi meno caricate aumenta bruscamente, il che spesso porta al guasto delle apparecchiature elettriche e agli incendi.
4. Con un aumento della resistenza del loop "fase-zero", è possibile che i dispositivi di protezione si oppongano corto circuiti (interruttori) per la discrepanza tra le regolazioni degli interruttori e le ridotte correnti di cortocircuito che si sono verificate dopo la sostituzione delle tubazioni.

Il PUE consente l'uso di tubi dell'acqua come conduttore di messa a terra di protezione. Pertanto, al fine di garantire la sicurezza elettrica in caso di sostituzione di tubi metallici con tubi in plastica, è necessario verificare attentamente la presenza di messa a terra e messa a terra e misurare il valore della resistenza in questi circuiti.

Aspetti tecnici ed economici della soluzione del problema

Vediamo che il problema del verificarsi di correnti di dispersione riguarda un'intera gamma di problemi tecnici e tecnici e problemi relativi alla salute umana. Ecco perché è necessario avvicinarli professionalmente, confrontandoli tutti opzioni possibili soluzioni in termini tecnici e di fattibilità economica.

Consideriamo un esempio illustrativo. Di norma, quando viene rilevata una sorgente di un livello maggiore di campo magnetico, la prima reazione è il desiderio di "schermare" la sorgente. Tuttavia, in pratica, la schermatura magnetica è un problema tecnico e ingegneristico piuttosto complesso, ma può essere risolto in linea di principio. Per implementare questo metodo, è necessario eseguire il monitoraggio a lungo termine dei valori della densità del flusso magnetico nei locali. Quindi, in base ai dati ottenuti, calcolare i parametri dello schermo magnetico. Sfortunatamente, i materiali per schermare il campo magnetico non sono attualmente prodotti in Russia. Per eseguire la schermatura magnetica di un'area linea via cavo Lungo 50 m con una corrente di dispersione fino a 10 A e riduce la densità del flusso magnetico, è necessario realizzare uno schermo con un'area di 550 mq. m. Il costo di acquisto del solo materiale dello schermo sarà di US $ 203.500,00. Inoltre, è necessario tenere conto dei costi del sopralluogo pre-progetto dei locali e della progettazione dello schermo, della sua consegna, sdoganamento e installazione, che richiederanno circa 1-2 mesi con una completa interruzione dei lavori in i locali in questione. Pertanto, la schermatura dei campi magnetici, nelle condizioni del nostro Paese, è una misura economicamente non redditizia.
Per risolvere il problema nella situazione sopra descritta, il metodo più razionale è ridurre la corrente che crea il campo magnetico, ad es. eliminazione della causa principale. Questo metodo richiede la diagnostica del sistema di alimentazione dell'edificio, vale a dire un esame dei sistemi di messa a terra e azzeramento di protezione e il successivo lavoro per rilevare ed eliminare le correnti di dispersione su strutture metalliche e tubazioni.

In conformità con la documentazione normativa nazionale e internazionale, nonché sulla base di una vasta esperienza pratica nell'eliminazione delle correnti di dispersione, possono essere proposte le seguenti misure tecniche:

1. Determinare le fonti più probabili di correnti e la possibilità che penetrino sulle strutture metalliche e sulle tubazioni dell'edificio.
2. Eseguire una serie di lavori per identificare ed eliminare le correnti di dispersione.
3. Eseguire una gamma completa di ispezioni standard dell'impianto elettrico dell'edificio.
4. Verificare la presenza, la corretta selezione delle sezioni e l'installazione di zero conduttori di protezione.
5. Al fine di prevenire il verificarsi di correnti di dispersione e garantire i moderni requisiti per la sicurezza antincendio e elettrica, sviluppare un progetto per l'installazione di dispositivi di corrente residua (RCD).

Termini e definizioni (GOST R 50571.1-93)

• La corrente di dispersione è la corrente che fluisce verso terra o verso parti conduttrici di terze parti in un circuito elettricamente intatto.
• Parte conduttiva di terze parti: una parte conduttiva che non fa parte dell'installazione elettrica, comprese le strutture metalliche di edifici, reti metalliche del gas, tubi dell'acqua, tubi del riscaldamento, ecc. e apparecchi non elettrici ad essi collegati elettricamente (radiatori, fornelli non elettrici, lavelli, ecc.), pavimenti, pareti in materiale non isolante.
• Terra protettiva- messa a terra eseguita ai fini della sicurezza elettrica.
• Conduttore di protezione zero (PE): un conduttore di protezione in installazioni elettriche fino a 1 kV, progettato per collegare parti conduttive aperte a un neutro di una fonte di alimentazione con messa a terra solida.
• Campo di lavoro- messa a terra di un punto o di punti di parti portanti corrente di un impianto elettrico, eseguita per garantire il funzionamento di un impianto elettrico (non ai fini della sicurezza elettrica).
• Conduttore (N) a funzionamento zero: un conduttore in installazioni elettriche fino a 1 kV, progettato per alimentare ricevitori elettrici e collegato al neutro con messa a terra di un trasformatore o generatore in reti di corrente trifase.

Letteratura

1. 1. Yu.G. Grigoriev, V.S. Stepanov, O.A. Grigoriev, AV Merkulov //Sicurezza umana elettromagnetica. Comitato nazionale russo per la protezione dalle radiazioni non ionizzanti, 1999.
2. O.A. Grigoriev, V.S. Petukhov, VA Sokolov // Influenza dei guasti nel sistema di alimentazione degli edifici sulla corrosione accelerata delle condutture. Notizie di fornitura di calore, 2002, n. 7, pp. 44-46.
3. O.A. Grigoriev, V.S. Petukhov, VA Sokolov //Sulla corrosione accelerata del "pitting" delle condutture interne degli edifici. Pratica della protezione anticorrosione, 2002, n. 3, pp. 15-19.
4. Norme per l'installazione degli impianti elettrici. Edizione 7. Sezione 6, Sezione 7, Capitoli 7.1, 7.2 M., Casa editrice NTs ENAS 1999.
5. Norme per l'installazione degli impianti elettrici. Edizione 7. Sezione 1, Sezione 7, Capitoli 1.1, 1.2, 1.7, 1.9, 7.5, 7.6, 7.10 M., Casa editrice NTs ENAS 2002.
6. Lettera dell'Istituto di ricerca sulla corrosione tutto russo n. 87 del 06.11.2001
7. Lettera dell'Associazione degli sviluppatori e produttori di protezione anticorrosiva per il complesso di combustibili ed energia (KARTEK) n. 01/2007 del 04.12.2000
8. Petukhov VS Danni da corrosione alle tubazioni degli edifici causati dal flusso di correnti che li attraversano. Pratica della protezione anticorrosione, n. 4 (10), 1998.
9. Norme per l'installazione degli impianti elettrici. Edizione 6. M., GLAVGOSENERGONADZOR DELLA RUSSIA, 1998.