Concepto de puesta a tierra neutra

<p style=”text-align: justify;”>El concepto de puesta a tierra del sistema es extremadamente importante, ya que afecta la susceptibilidad del sistema a los transitorios de voltaje, determina los tipos de cargas que el sistema puede aceptar y ayuda a determinar los requisitos de protecci贸n del sistema.

La disposici贸n de puesta a tierra del sistema est谩 determinada por la puesta a tierra de la fuente de poder. Para los sistemas comerciales e industriales, los tipos de fuentes de energ铆a generalmente se dividen en cuatro categor铆as amplias:

Servicio de utilidad 鈥 La puesta a tierra del sistema suele estar determinada por la configuraci贸n del devanado secundario del transformador de la subestaci贸n de servicios p煤blicos aguas arriba.

Generador 鈥 La puesta a tierra del sistema est谩 determinada por la configuraci贸n del devanado del estator.

Transformador鈥 La puesta a tierra del sistema en el sistema alimentado por el transformador est谩 determinada por la configuraci贸n del devanado secundario del transformador.

La puesta a tierra neutra es generalmente de tres tipos:

  • Puesta a tierra s贸lida
  • Puesta a tierra de resistencia
  • Puesta a tierra de reactancia

Cada uno de los m茅todos de conexi贸n a tierra tiene un prop贸sito espec铆fico y, en funci贸n de la idoneidad de nuestra necesidad, utilizamos cualquiera de los m茅todos de conexi贸n a tierra.

Índice de contenidos

Sistemas s贸lidamente puestos a tierra:

El sistema s贸lidamente conectado a tierra es la disposici贸n de sistema m谩s com煤n y una de las m谩s utilizadas. La configuraci贸n m谩s utilizada es la estrella s贸lidamente puesta a tierra, porque soporta cargas monof谩sicas de fase a neutro. En este tipo de m茅todo de conexi贸n a tierra, el punto de estrella est谩 directamente conectado a tierra.

La siguiente figura muestra la relaci贸n entre la fase y el voltaje de l铆nea para un sistema s贸lidamente conectado a tierra.

Se puede ver en la figura anterior que el voltaje del sistema con respecto a tierra est谩 fijado por el voltaje del devanado de fase a neutro. Significa que el nivel de aislamiento de l铆nea a tierra del equipo solo necesita ser tan grande como el voltaje de fase a neutro, que es el 57,7 % (100/1,732 = 57,7 %) del voltaje de fase a fase. Tambi茅n significa que el sistema es menos susceptible a transitorios de voltaje de fase a tierra. Este es un beneficio muy importante del Sistema de Tierra S贸lida.

Una caracter铆stica com煤n del sistema s贸lidamente conectado a tierra es que un cortocircuito a tierra har谩 que fluya una gran cantidad de corriente de cortocircuito. Esta condici贸n se conoce como falla a tierra. Como se puede ver en la figura a continuaci贸n, el voltaje en la fase en falla se reduce y fluye una gran corriente en la fase en falla ya que la impedancia de fase y falla es peque帽a.

El voltaje y la corriente en las otras dos fases no se ven afectados. Por lo tanto, un sistema s贸lidamente conectado a tierra admite una gran corriente de falla a tierra. Estad铆sticamente, el 90-95% de todos los cortocircuitos del sistema son fallas a tierra.

La ocurrencia de una falla a tierra en un sistema s贸lidamente conectado a tierra requiere la eliminaci贸n de la falla lo m谩s r谩pido posible. Esta es la principal desventaja del sistema s贸lidamente conectado a tierra en comparaci贸n con otros tipos de sistemas de conexi贸n a tierra.

Un sistema s贸lidamente conectado a tierra es muy efectivo para reducir la posibilidad de transitorios de voltaje de l铆nea a tierra. Sin embargo, para hacer esto, el sistema debe estar conectado a tierra de manera efectiva. Una medida de la eficacia de la puesta a tierra del sistema es la relaci贸n entre la corriente de falla a tierra disponible y la corriente de falla trif谩sica disponible. Para sistemas conectados a tierra de manera efectiva, esta relaci贸n suele ser de al menos 60%.

Para resumir,

El sistema s贸lidamente conectado a tierra es el m谩s popular, se requiere cuando se deben suministrar cargas monof谩sicas de fase a neutro y tiene las caracter铆sticas de voltaje de fase a tierra m谩s estables. Sin embargo, la gran corriente de falla a tierra es una desventaja y puede ser un obst谩culo para la confiabilidad del sistema.

Sistemas conectados a tierra por resistencia:

En el m茅todo de puesta a tierra por resistencia, el punto neutro se conecta a tierra mediante una resistencia. La resistencia est谩 dimensionada para permitir que 1-10 A fluyan continuamente si ocurre una falla a tierra.

El tama帽o de la resistencia es menor o igual que la magnitud de la capacitancia de carga del sistema a tierra. Si la resistencia tiene este tama帽o, el sistema conectado a tierra de alta resistencia generalmente no es susceptible a las grandes sobretensiones transitorias que puede experimentar un sistema sin conexi贸n a tierra.

Si no hay corriente de falla a tierra, el diagrama fasorial del sistema es el mismo que el de un sistema s贸lidamente conectado a tierra. Sin embargo, si ocurre una falla a tierra en una fase, la respuesta del sistema es como se muestra en la figura a continuaci贸n. Como se puede ver en la figura a continuaci贸n, la corriente de falla a tierra est谩 limitada por la resistencia de puesta a tierra.

Si se hace la aproximaci贸n de que ZA (impedancia del devanado) y ZF (impedancia de falla) son muy peque帽os en comparaci贸n con el valor de resistencia de la resistencia de tierra R, entonces la corriente de falla a tierra es aproximadamente igual al voltaje de fase a neutro de la fase en falla. dividido por r La tensi贸n de fase con falla a tierra en ese caso ser铆a cero y las tensiones de fase sin falla a tierra ser铆an el 173% de sus valores sin la presencia de una falla a tierra.

La corriente de falla a tierra no es lo suficientemente grande como para forzar su eliminaci贸n desconectando el sistema. Por lo tanto, el sistema puesto a tierra de alta resistencia tiene la misma ventaja operativa a este respecto que el sistema no puesto a tierra.

Puesta a tierra de reactancia:

Un sistema conectado a tierra por reactancia es aquel en el que el punto neutro est谩 conectado a tierra a trav茅s de una impedancia que es altamente inductiva. La conexi贸n a tierra de reactancia se encuentra entre la conexi贸n a tierra efectiva y la conexi贸n a tierra resonante (se discutir谩 en la pr贸xima publicaci贸n). Se proporciona reactancia para mantener la corriente de falla dentro del l铆mite seguro. Este m茅todo de conexi贸n a tierra se utiliza cuando la corriente de carga es alta, como en un banco de capacitores, reactores de l铆nea utilizados para el control de voltaje de la l铆nea de transmisi贸n, etc.

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