La resistencia de puesta a tierra del neutro del transformador es una de las herramientas más vitales, un tipo de nuevo producto de resistencia que se aplica en el sistema eléctrico. Además, se conecta entre el punto neutro del transformador del sistema eléctrico y la tierra. En caso de que ocurra una falla a tierra en el sistema, el sistema de resistencia limitará la corriente de falla y desconectará la línea defectuosa o emitirá una señal de alarma de falla a través de la señal de corriente transformada. Esto se logra al conectar el sistema a la resistencia; así se puede evitar el daño al aislante de la línea y del equipo, y se pueden reducir las pérdidas económicas.
La esencia de la puesta a tierra del neutro del transformador es establecer un punto de potencial de referencia para regular el voltaje del sistema y garantizar la seguridad del equipo. Su principio depende del método de puesta a tierra y de los requisitos de la red, y sus funciones principales se pueden clasificar en tres aspectos:
1. Estabilizar el voltaje del sistema y suprimir las sobretensiones
Puesta a tierra directa del neutro (sistema de puesta a tierra de corriente elevada): En redes de alta tensión de 110 kV y superiores, el punto neutro del transformador se conecta directamente a tierra. Cuando ocurre una falla monofásica a tierra, la corriente de falla fluye directamente a tierra a través del dispositivo de puesta a tierra, haciendo que el voltaje de la fase fallida caiga rápidamente hasta cerca de cero. Mientras tanto, los voltajes de las fases no fallidas se mantienen en su valor nominal fase-tierra (voltaje de línea/√3), evitando así un aumento excesivo del voltaje en las fases sanas. Por ejemplo, en un sistema de 220 kV, durante una falla monofásica a tierra, el voltaje de la fase no fallida no superará los 250 kV, previniendo eficazmente la ruptura del aislamiento debido a sobretensiones.
Puesta a tierra del neutro del transformador mediante resistencia: Este método es una forma intermedia entre los sistemas de puesta a tierra directa y los no conectados a tierra, y se logra insertando una resistencia de puesta a tierra. Su función principal es limitar la corriente de falla monofásica a tierra a un rango de 100–1000 A, evitando así el alto impacto de la corriente de falla de la puesta a tierra directa, resolviendo los problemas de sensibilidad de protección en sistemas no conectados a tierra, y disipando la energía de la falla para suprimir sobretensiones. Se aplica ampliamente en redes de distribución urbanas (10 kV/20 kV), sistemas de energía auxiliar de plantas, así como en instalaciones mineras y químicas, donde ayuda a reducir el alcance de las interrupciones, proteger el equipo y disminuir los riesgos de seguridad.
Puesta a tierra mediante bobina de compensación (sistema de puesta a tierra de corriente reducida): En redes de media tensión, como 35 kV y 10 kV, el punto neutro del transformador se conecta a tierra a través de una bobina de compensación (extinción de arco). Cuando ocurre una falla monofásica a tierra, la bobina genera una corriente de compensación en dirección opuesta a la corriente de falla, compensando la corriente capacitiva a tierra. Esto extingue rápidamente el arco de falla (evitando sobretensiones por reignición repetida) y limita la corriente de falla a tierra a menos de 5 A. El sistema puede continuar operando con la falla durante 1–2 horas, permitiendo tiempo para el mantenimiento.
2. Facilitar la detección de fallas y la operación de las protecciones
Con el neutro conectado a tierra, el sistema puede utilizar protección de corriente de secuencia cero y protección de voltaje de secuencia cero para identificar rápidamente las fallas a tierra. Por ejemplo, en un sistema con neutro sólidamente conectado a tierra, una falla monofásica a tierra genera una corriente elevada (hasta varios kiloamperios), que puede ser detectada inmediatamente por relés de corriente de secuencia cero, activando la apertura del interruptor para aislar la línea defectuosa. En contraste, en un sistema no conectado a tierra, la corriente de falla es muy pequeña (solo la corriente capacitiva, típicamente varias decenas de amperios), lo que dificulta su detección por los dispositivos de protección, pudiendo llevar a una escalada de la falla.
3. Reducir los riesgos de tensión de paso y tensión de contacto
Cuando un transformador o una línea de transmisión experimenta una falla a tierra, la corriente a tierra produce un gradiente de potencial en la superficie del terreno. La puesta a tierra del neutro, junto con una malla de tierra, dispersa la corriente de falla en el terreno, reduciendo las diferencias de potencial:
Tensión de paso: Diferencia de potencial entre los dos pies de una persona al caminar cerca de un punto de falla a tierra. Con una puesta a tierra efectiva, la tensión de paso puede controlarse por debajo de 50 V (límite seguro), evitando descargas eléctricas.
Tensión de contacto: Diferencia de potencial entre la carcasa de un equipo y el suelo cuando una persona toca el equipo durante una falla. La conexión a tierra del neutro combinada con la puesta a tierra del equipo (como la conexión a tierra de la carcasa) garantiza que la tensión de contacto se mantenga dentro de un rango seguro, protegiendo al personal de descargas eléctricas.
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