O resistor de aterramento do neutro do transformador é um dos tipos de ferramenta mais vitais, sendo um novo produto resistivo aplicado em sistemas de energia. Além disso, ele é conectado entre o ponto neutro do transformador do sistema de energia e a terra. Em caso de ocorrência de um defeito à terra no sistema, o sistema resistor limitará a corrente de defeito e removerá a linha defeituosa ou emitirá um sinal de alarme de falha através do sinal de corrente transformado. Isso é feito conforme o sistema é conectado ao resistor; enquanto isso, o isolador da linha e do equipamento pode ser preservado e a perda econômica pode ser reduzida.
A essência do aterramento do neutro do transformador é estabelecer um ponto de potencial de referência para regular a tensão do sistema e garantir a segurança dos equipamentos. Seu princípio depende do método de aterramento e dos requisitos da rede, e suas funções centrais podem ser classificadas em três aspectos principais:
1. Estabilizar a tensão do sistema e suprimir sobretensões
Aterramento direto do neutro (sistema aterrado de alta corrente): Em redes de alta tensão de 110 kV e acima, o ponto neutro do transformador é conectado diretamente à terra. Quando ocorre um defeito monofásico à terra, a corrente de defeito flui diretamente para o solo através do dispositivo de aterramento, fazendo com que a tensão da fase defeituosa caia rapidamente para próximo de zero. Enquanto isso, as tensões das fases não defeituosas permanecem em seu valor nominal fase-terra (tensão de linha/√3), evitando assim a elevação excessiva da tensão das fases saudáveis. Por exemplo, em um sistema de 220 kV, durante um defeito monofásico à terra, a tensão da fase não defeituosa não excederá 250 kV, prevenindo efetivamente a ruptura do isolamento devido à sobretensão.
Aterramento do neutro do transformador por resistência: Este método é uma forma intermediária entre os sistemas de aterramento direto e não aterrado, realizada pela inserção de um resistor de aterramento. Sua função principal é limitar a corrente de defeito monofásico à terra a 100–1000 A, evitando assim o alto impacto da corrente de defeito do aterramento direto, resolvendo problemas de sensibilidade de proteção em sistemas não aterrados e dissipando a energia de defeito para suprimir sobretensões. É amplamente aplicado em redes de distribuição urbanas (10 kV/20 kV), sistemas auxiliares de energia de plantas industriais, bem como em instalações de mineração e químicas, onde ajuda a reduzir o escopo de interrupção, proteger equipamentos e diminuir riscos de segurança.
Aterramento por bobina de supressão de arco (sistema aterrado de baixa corrente): Em redes de média tensão, como 35 kV e 10 kV, o ponto neutro do transformador é aterrado através de uma bobina de supressão de arco. Quando ocorre um defeito monofásico à terra, a bobina gera uma corrente de compensação na direção oposta à corrente de defeito, neutralizando a corrente capacitiva de terra. Isso extingue rapidamente o arco de defeito (evitando sobretensões por re-ignição repetida) e limita a corrente de defeito à terra a menos de 5 A. O sistema pode continuar operando com o defeito por 1–2 horas, permitindo tempo para manutenção.
2. Facilitar a detecção de falhas e a operação de proteção
Com o aterramento do neutro, o sistema pode usar proteção de corrente de sequência zero e proteção de tensão de sequência zero para identificar rapidamente defeitos à terra. Por exemplo, em um sistema solidamente aterrado, um defeito monofásico à terra gera uma grande corrente (até vários quiloamperes), que pode ser imediatamente detectada por relés de corrente de sequência zero, acionando o desligamento do disjuntor para isolar a linha defeituosa. Em contraste, em um sistema não aterrado, a corrente de defeito é muito pequena (apenas a corrente capacitiva, tipicamente algumas dezenas de amperes), dificultando a detecção pelos dispositivos de proteção, o que pode levar à escalada do defeito.
3. Reduzir os riscos de tensão de passo e tensão de toque
Quando um transformador ou linha de transmissão sofre um defeito à terra, a corrente de terra produz um gradiente de potencial na superfície do solo. O aterramento do neutro, juntamente com uma malha de aterramento, dispersa a corrente de defeito na terra, reduzindo as diferenças de potencial no solo:
Tensão de passo: Diferença de potencial entre os dois pés de uma pessoa ao caminhar próximo a um ponto de falta à terra. Com aterramento eficaz, a tensão de passo pode ser controlada abaixo de 50 V (limite seguro), prevenindo choques elétricos.
Tensão de toque: Diferença de potencial entre a carcaça do equipamento e o solo quando uma pessoa toca o equipamento durante uma falta. O aterramento do neutro combinado com o aterramento do equipamento (como aterramento da carcaça) garante que a tensão de toque permaneça dentro de uma faixa segura, protegendo o pessoal contra choques elétricos.
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