Nei sistemi simmetrici e piu' o meno equilibrati tra il punto N e la terra T non circola corrente. L'esempio in figura è un TT con neutro collegato direttamente a terra. Sarebbe stato del tutto del tutto equivalente se si fosse rappresentato un sistemaTN-S o un TT con neutro messo a terra con impedenza.
Nel caso il sistema presenti un certo grado di squilibrio, la corrente che fluisce nel corpo è data dal parallelo tra le resistenze Rn e Ru, dove:
Rn = resistenza del tratto di neutro compreso fra il centro stella del trasformatore e il punto di contatto dal corpo umano
Ru = resistenza della serie tra il corpo umano e la terra compresa fra i piedi e il centro stella del trasformatore.
Assumendo Ru ≈ 1000 Ohm e Rn ≈ 0.1 Ohm, si ha nel corpo la circolazione di una corrente di 1 mA, se lo squilibrio comporta nel neutro la circolazione di una corrente di 10A.
Se, pero', si ha un corto circuito fase-neutro, la corrente nel neutro è molto maggiore e puo' raggiungere valori pericolosi nel corpo di una persona che venga in contatto con il neutro. Una corrente di guasto di 1 kA fa fluire nel corpo umano in contatto con il neutro sopra descritto una corrente di 100 mA, che puo' provocare fibrillazione ventricolare, se applicata per circa 500 ms o piu'.
Occorre comunque considerare che l'intervento delle protezioni apre rapidamente gli interruttori, eliminando cosi' la situazione di pericolo.
Tuttavia, in alcuni casi il neutro può andare in tensione e per tale motivo esso va sezionato, come si fa per i conduttori di fase.
Distinguiamo vari casi:
Caso 1: Non c’è guasto a terra e non vi sono masse in tensione, ma il neutro viene interrotto, per esempio per guasto o rimozione del fusibile installato a sua protezione.
In un circuito quadripolare accade quanto riportato nei disegni qui sotto:
Se il fusibile f è guasto o rimosso, i punti b e c non sono piu' al potenziale di terra. In altri termini, il neutro va in tensione, con conseguente rischio per le persone, in caso di contatto con esso.
Inoltre, siccome tra i punti a e d è applicata la tensione V, gli utilizzatori R₁ e R₂ sono alimentati in serie dalla tensione concatenata V. Per tali motivi le norme vietano nei circuiti quadripolari l'utilizzo del fusibile sul neutro.
Per gli interruttori non vi sono analoghe restrizioni, perchè la probabilità che si guasti solo un polo, in
particolare quello sul neutro, sono molto piu' basse.
I = -E₂ /(R + R₂)
questa è la corrente che fluisce nel corpo dovuta al generatore E₂, se, nel caso esemplificativo in figura, si viene in contatto con il conduttore di neutro.
I = -E₃ /(R1 + R)
questa è la corrente che fluisce nel corpo dovuta al generatore E3, se, nel caso esemplificativo in figura, si viene in contatto con il conduttore di neutro.
I = -E₂ /(R + R₂) -E₃/(R₁ + R)
questa è la corrente totale che fluisce nel corpo della persona, nel caso dell'esempio considerato
Quindi la situazione è simile, sia che il fusibile rotto sia sul circuito quadripolare a monte che su quello bipolare. In pratica, la persona che tocca il neutro chiude il circuito che si era aperto per la rottura del fusibile, mettendosi per così dire in parallelo al fusibile guasto.
Ciò vale sia per il sistema TT, che per quello TN. Se il fusibile non fosse guasto (o rimosso, per esempio), non ci sarebbe grande pericolo venendo in contatto con il neutro, perché questo sarebbe al potenziale di terra.
Caso 2: Guasto a terra
Se il neutro è posto francamente a terra, la corrente di guasto è elevata (paragonabile al guasto trifase), soprattutto se il circuito di guasto ha una via di richiusura metallica (sistemi TN-S o TT con rete di terra unica, come per esempio nelle cabine MT/BT). L’intervento delle protezioni interrompe rapidamente l’alimentazione. Se, come accade nella distribuzione pubblica italiana, la via di chiusura della corrente di guasto è nel terreno, il valore di tale corrente (induttiva e quindi in ritardo rispetto alla tensione) è più basso rispetto al caso precedente.
Il punto N, cioè il neutro, si porta ad una tensione data dal prodotto della corrente di guasto x la resistenza del neutro Rn. Quanto piu' il collegamento a terra del centro stella approssima un collegamento con resistenza nulla, tanto piu' il neutro rimane al potenziale di terra anche in caso di guasto su una massa.
Caso 3: contatto tra una fase di MT con una di BT
Questo caso puo' verificarsi quando, a causa del cedimento dell'isolamento, c'è un contatto tra il primario e il secondario di un trasformatore MT/BT.
Si stabilisce una corrente di corto circuito di notevole entità, per cui il neutro si porta alla tensione data dal prodotto tra la resistenza del neutro x corrente di guasto. Questo vale sia che il neutro lato MT sia francamente a terra, sia che si colleghi a terra tramite impedenza.
La differenza è nell'intensità della corrente.
Se, per esempio, Rn = 2.5 Ohm e la corrente di guasto a terra (della rete MT) Ig = 20 A, Vn = 50 V.
Se Ig = 5000 A, come puo' accadere se il neutro MT è francamente a terra (o comunque tramite resistenza di basso valore), nei pochi millisecondi prima che intervengano le protezioni, si porta alla tensione di 12.5 kV, che è tale da provocare un cedimento dell'isolamento nell'impianto BT.
Caso 4: guasto a terra lato MT in cabina con impianto di terra unico
In questo caso il neutro viene attraversato dalla corrente di guasto, come indicato in figura e va in tensione, piu' o meno elevata a seconda della sua resistenza.
Abbiamo fin qui visto i principali casi in cui, nei sistemi BT in configurazione TT e TN, che ricoprono la grande maggioranza dei casi in Italia, il neutro puo' andare in tensione.
Se ne deduce che esso deve essere sezionabile. In verità le norme non obbligano il sezioanamento del neutro nei sistemi TN-S.
La domanda ora è se il neutro debba essere anche protetto.
Quando la sua sezione è uguale a quella die conduttori di fase, la protezione del neutro non è obbligatoria. Se la sezione del neutro è inferiore a quella di fase, occorre la rilevazione delle sovracorrenti e l'interruzione, aprendo per lo meno la fase.
Non si menzionato in questa sede il comportamento die sistemi IT, perchè sono di scarsa applicazione in Italia, cosi' come il TN-C.
E' possibile, quindi installare su uncircuito trifase con neutro, cosi' come su un circuito monofase, un
interruttore con il polo di neutro non protetto.
