Principio de funcionamiento del gabinete de resistencia de puesta a tierra neutra

ElGabinete de resistencia de puesta a tierra neutraEs un dispositivo de protección de seguridad fundamental en sistemas de distribución de energía de media y alta tensión. Se adopta ampliamente en sistemas eléctricos de puesta a tierra de pequeña corriente a 6 kV, 10 kV y 35 kV para plantas industriales y mineras, subestaciones, centrales fotovoltaicas y eólicas. Su función principal es resolver problemas que incluyen sobretensión, reencendido de arco y averías de equipos provocados por fallas monofásicas a tierra para garantizar un funcionamiento seguro y estable del sistema. Su principio de funcionamiento general se basa en las características de puesta a tierra del punto neutro de los sistemas de energía combinadas con mecanismos de limitación de corriente, estabilización de voltaje y retroalimentación de señal basados ​​en resistencias, que funcionan en dos condiciones: funcionamiento normal y condiciones de falla.
En condiciones normales de funcionamiento del sistema, las tensiones trifásicas permanecen simétricas y equilibradas. El potencial del punto neutro de transformadores y generadores es igual a cero sin diferencia de potencial con respecto a la tierra. En este momento, los componentes de resistencia, los transformadores de instrumentos y los módulos de cableado dentro del gabinete de resistencia de conexión a tierra neutra funcionan en condiciones de espera sin carga y sin flujo de corriente. El dispositivo no genera pérdidas ni calor y simplemente se mantiene listo para el servicio. No ejerce ningún impacto adverso sobre el suministro de energía normal y no consume energía eléctrica, lo que se adapta al funcionamiento del sistema en estado estable a largo plazo.
Una vez que se producen fallas monofásicas a tierra, como daños en el aislamiento, caída del cable a tierra o avería del equipo, se rompe el equilibrio trifásico. La tensión de la fase defectuosa cae bruscamente mientras que la tensión de las fases no defectuosas aumenta, lo que provoca un desplazamiento del potencial del punto neutro respecto a tierra. Se forma un bucle conductor entre el punto neutro y tierra, y la corriente de falla de conexión a tierra fluye a través del gabinete de resistencia de conexión a tierra neutral para construir una ruta de descarga completa, que sirve como disparador central para la activación del dispositivo.
Su mecanismo principal radica en la limitación de corriente y la supresión de sobretensión basadas en resistencias. En sistemas de punto neutro puramente sin conexión a tierra, las fallas monofásicas a tierra generan una corriente de falla capacitiva con pequeña amplitud pero alto riesgo de arcos eléctricos intermitentes, que además causan picos de sobretensión resonantes de 3 a 4 veces la tensión nominal. Dicha sobretensión puede dañar el aislamiento de cables, interruptores y transformadores y provocar fallas de equipos a gran escala. Después de poner en servicio el gabinete de resistencia de conexión a tierra neutra, la corriente de falla debe pasar a través de resistencias de alto voltaje y alta potencia dentro del gabinete. Las resistencias restringen con precisión la amplitud de la corriente de falla y evitan descargas de corriente intensa al equipo.
Además, las resistencias disipan rápidamente la energía resonante generada por fallas, restringen la generación y el reencendido de arcos intermitentes, eliminan la sobretensión de la conexión a tierra del arco y la sobretensión de ferrorresonancia y estabilizan las tensiones del sistema a tierra dentro de rangos seguros. Además, los transformadores de corriente incorporados recopilan señales de corriente en tiempo real de los bucles de falla y las transmiten a unidades de protección basadas en microcomputadoras. En los sistemas tradicionales sin conexión a tierra, la corriente de falla débil impide que los relés de protección identifiquen las fallas con precisión. El gabinete de resistencia de conexión a tierra neutra aumenta artificialmente la corriente de falla activa, lo que permite que los dispositivos de protección capturen información de fallas rápidamente, ubiquen fallas con precisión y envíen señales de alarma o activen disparos de manera oportuna.
Según los valores de resistencia, los gabinetes se dividen en modos de conexión a tierra de alta resistencia, resistencia media y baja resistencia para diferentes escenarios de aplicación. La conexión a tierra de alta resistencia se centra en la supresión de sobretensión y la protección del aislamiento y permite el funcionamiento del sistema a corto plazo con fallas existentes. La conexión a tierra de media y baja resistencia enfatiza la rápida limitación de corriente y el disparo de protección confiable para un rápido aislamiento de fallas, adecuado para sitios que requieren alta seguridad del suministro de energía y rápida velocidad de respuesta a fallas. En general, a través de la limitación de corriente pasiva, la estabilización de voltaje con disipación de energía y la retroalimentación activa de la señal, el gabinete de resistencia de conexión a tierra neutra elimina fundamentalmente riesgos ocultos clave en sistemas de conexión a tierra de corriente pequeña y equilibra la confiabilidad del suministro de energía y la seguridad del equipo. Constituye un aparato de protección indispensable para las redes de distribución de energía de media tensión.