Cómo elegir el punto de conexión a tierra del sistema y cuál es la práctica en todo el mundo

Ho'oponopono: Todo es Vibración, por Mª José Cabanillas (Junio 2019).

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Elegir el punto de conexión a tierra

Normalmente, en los sistemas conectados a tierra directamente y con tierra, cada punto neutro disponible está conectado a tierra. Las desviaciones de esto ocurren cuando los puntos neutros de los transformadores se dejan desenterrados.

Cómo elegir el punto de conexión a tierra del sistema y cuál es la práctica en todo el mundo (en la foto: Resistencia de puesta a tierra neutral; crédito: swedishneutral.se)

Esto se hace para limitar la corriente de falla a tierra máxima que puede surgir a valores razonables. En estos casos, el punto neutro está equipado con descargadores de sobretensiones. Esto solo es aceptable si la red en todos los modos de operación todavía se puede considerar conectada a tierra ( X0≤3X1 ).

Para los otros métodos de puesta a tierra es algo más complicado.

Por ejemplo, el deseo de mantener la corriente de falla a tierra más o menos constante, al mismo tiempo que la red siempre debe estar conectada a tierra independientemente del modo de operación, da contradicciones y opciones difíciles.

Contenido:

  • Elegir punto de puesta a tierra del sistema
    1. Puesta a tierra individual en cada punto neutral de las fuentes de poder
    2. Puesta a tierra común a través de una barra colectora neutral
    3. Puesta a tierra común a través de un transformador de puesta a tierra en la barra colectora
  • Práctica de puesta a tierra en todo el mundo
    1. Voltajes superiores a 100 kV
    2. Voltajes entre 25 y 100 kV
    3. Tensiones entre 1 y 25 kV para distribución con o sin generadores conectados directamente
    4. Red de generadores
    5. Voltajes por debajo de 1 kV

1. Puesta a tierra individual en cada punto neutral de las fuentes de poder

Cuando solo hay unos pocos generadores o transformadores en una estación, a menudo se usan impedancias individuales de punto neutro. De este modo, la conexión del punto neutro se fija sin dispositivos de conexión intermedios.

Cuando solo se utilizan dos fuentes de alimentación, se prefieren las impedancias de punto neutro individuales a una impedancia de puesta a tierra común.

Figura 1 - Punto neutro individual de puesta a tierra con impedancias

Cuando se utilizan varias fuentes de alimentación, la corriente de falla a tierra aumenta cada vez que se conecta una fuente de alimentación y puede alcanzar valores no deseados. En la puesta a tierra de la resistencia, cada resistencia debe dimensionarse para una corriente lo suficientemente alta como para satisfacer la operación del equipo de relés, cuando esto funciona solo.

En consecuencia, la corriente de falla a tierra total en varios agregados llega a ser varias veces el valor requerido para una función de relé satisfactoria. Por lo tanto, a menudo se proporciona un seccionador para permitir la desconexión de las resistencias cuando el sistema está en condiciones de servicio paralelas.

El método con puesta a tierra individual se utiliza normalmente en puesta a tierra de resistencia y reactancia, pero también se puede utilizar en puesta a tierra de alta resistencia . Para la conexión a tierra de resonancia, el método es muy inadecuado.

Junto con generadores o motores, la puesta a tierra múltiple puede ser inadecuada debido al peligro de circulación de corrientes de armónicos.

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2. Puesta a tierra común a través de una barra colectora neutral

Cuando hay más de dos generadores o transformadores en una estación, puede ser preferible usar solo un aparato de punto neutro. El punto neutro de cada fuente de alimentación se conecta a través de un dispositivo de acoplamiento, interruptor o seccionador, a una barra colectora neutra común que se pone a tierra a través de una resistencia o un reactor.

Esta disposición mantiene la corriente de falla a tierra en el tamaño óptimo, ya que nunca debe ser más alta que lo que se necesita para evitar sobretensiones o para proporcionar una operación segura de protección de relevo. Siempre existe la misma corriente de falla a tierra independiente de la condición del servicio.

En las figuras 2 y 3 se muestran dos conexiones diferentes con barras colectoras de punto neutro.

Conexión n. ° 1

Puesta a tierra de la resistencia, del punto neutro del generador, con una barra neutra y interruptores de punto neutro individuales.

Figura 2 - Puesta a tierra de la resistencia, del punto neutro del generador, con una barra neutra y interruptores de punto neutro individuales

Conexión # 2

Puesta a tierra de resonancia, del punto neutro del transformador, con una barra colectora neutra y seccionadores individuales.

Figura 3 - Puesta a tierra de resonancia, del punto neutro del transformador, con una barra colectora neutra y seccionadores individuales

Debido al problema del tercer armónico, solo uno de los interruptores en la figura 2 resp. 3 debe ser cerrado a la vez. Cuando uno de los generadores se pone fuera de servicio, es importante que se abra el interruptor de punto neutro correspondiente (o seccionador).

Esto debido a que la barra colectora neutral será portadora de corriente en una falla a tierra y alcanzará la tensión de fase a tierra .

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3. Puesta a tierra común a través de un transformador de puesta a tierra en la barra colectora

Una manera efectiva y, a menudo, económica de asegurarse de que el sistema siempre esté correctamente conectado a tierra es conectar cualquier transformador de puesta a tierra a la barra colectora. Vea la Figura 4 que muestra la misma red que en la Figura 1 pero con un método alternativo de puesta a tierra .

Figura 4 - Conexión a tierra, con un transformador conectado a Z / O en la barra colectora

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Práctica de puesta a tierra

La práctica de la puesta a tierra difiere mucho de un país a otro. Sin embargo, es posible distinguir países como Alemania, Holanda y Suecia, etc., donde la dirección principal ha sido proteger las redes telefónicas y las personas .

También es posible distinguir países como Estados Unidos, Canadá e Inglaterra, donde la protección de la red eléctrica se ha considerado primero. Los primeros países mencionados se han centrado en limitar las corrientes de faltas a tierra a valores bajos, mientras que los últimos países han aceptado las corrientes de faltas a tierra más altas para evitar sobretensiones en el sistema de potencia y simplificar la eliminación de fallas.

Lamentablemente, una suma de las prácticas en diferentes países sería muy extensa, especialmente porque las redes difieren incluso dentro de los países.

Sin embargo, a continuación se incluye un resumen simplificado.

  1. Voltajes superiores a 100 kV
  2. Voltajes entre 25 y 100 kV
  3. Tensiones entre 1 y 25 kV para distribución con o sin generadores conectados directamente
  4. Red de generadores
  5. Voltajes por debajo de 1 kV

1. Voltajes superiores a 100 kV

A altos voltajes existe una ventaja económica al poner a tierra la red de manera directa (efectiva). Al hacerlo, los transformadores y aisladores, etc. pueden construirse con un voltaje de prueba más bajo en neutro y un aislamiento graduado, lo que permite ahorros considerables en los costos.

En la mayoría de los países , es normal con una puesta a tierra directa a tensiones superiores a 100 kV . En, por ejemplo, Alemania, Holanda y Noruega, sin embargo, hay redes de 130 kV con conexión a tierra por resonancia.

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2. Voltajes entre 25 y 100 kV

  • EE . UU . : la mayoría de las partes del país están conectadas directamente a tierra, pero se producen conexiones a tierra de reactancia y resistencia.
  • Reino Unido : la mayoría de las partes del país tienen una resistencia puesta a tierra en el punto neutro de la fuente de energía. La resistencia da una corriente de falla a tierra del mismo tamaño que la corriente nominal en el transformador. Sin embargo, algunas redes de 33 kV pueden estar conectadas a tierra por resonancia.
  • Alemania, Suiza, Austria, Holanda, Bélgica, España, Irlanda, Noruega, Dinamarca, Suecia y Japón - Utilice puesta a tierra de resonancia.
  • Francia y Sudáfrica : la mayoría de las partes de los países están conectadas a tierra por resistencia (se produce conexión a tierra por reactancia). Francia está investigando las posibilidades de un cambio en la puesta a tierra de resonancia (con protección de falla a tierra de medición transitoria).
  • Australia - Utiliza puesta a tierra directa y puesta a tierra de resonancia. Sin embargo, algunas redes de 33 kV pueden tener una conexión a tierra de resistencia.
  • Nueva Zelanda - Utiliza puesta a tierra directa
  • India y Malasia - La conexión a tierra por resonancia es la conexión a tierra más común, pero también se produce la conexión a tierra por resistencia. Y en la India también puede producirse una puesta a tierra directa.

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3. Voltajes entre 1 y 25 kV para distribución con o sin generadores conectados directamente

En la mayoría de los países, pueden ocurrir varios tipos de puesta a tierra, pero la conexión a tierra por resonancia es la más común . Sin embargo, pueden producirse redes sin conexión a tierra, así como tierras con alta resistencia.

La puesta a tierra de resistencia es más común en EE. UU. E Inglaterra. La puesta a tierra directa es más común en Australia y Canadá, pero también puede ocurrir en EE. UU. Y Finlandia.

La puesta a tierra en Suecia, es decidida principalmente por §73 en los estándares de Kommer-skollegi, que dice que es prácticamente imposible utilizar la conexión a tierra directa o de reactancia con respecto a estos niveles de tensión. Esto se debe a los altos requisitos de detección de resistencias a fallas en fallas a tierra . Valores de resistencia a fallas de 3000 resp. 5000 Ω se mencionan dependiendo del tipo de alimentador.

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4. Red de generadores

Las redes de generadores son el tipo de redes limitadas que constan de uno o varios generadores conectados a un transformador primario, pero sin conexión directa a las líneas de distribución .

Estas redes limitadas son casi siempre de alta resistencia con conexión a tierra . Sin embargo, en las construcciones nuevas raramente se producen redes descubiertas.

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5. Voltajes por debajo de 1kV

Estas redes normalmente están conectadas a tierra directamente. En industrias con redes motoras puras, principalmente se utilizan redes conectadas a tierra o sin conexión a tierra.

Un tipo especial de puesta a tierra, es utilizado por el tablero de energía estatal sueco en su red de motor "desenterrada" . La red de alta resistencia ha sido reemplazada por una resistencia dependiente de voltaje. En fallas a tierra, se crea una pequeña corriente a través de la resistencia y la red se puede considerar desenterrada.

En el destello de la red, en el lado primario del transformador (normalmente una red de 10 kV conectada a tierra de alta resistencia), la resistencia en la resistencia será tan baja que la sobretensión en la red de baja tensión estará limitada a 2 kV.

Ver la figura 5 a continuación.

Figura 5 - Puesta a tierra con una resistencia dependiente de la tensión, para limitar la sobretensión, en una avería de una red de alta tensión

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Referencia // Manual de aplicaciones de protección - BA THS / BU Sistemas de transmisión y subestaciones de ABB

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