Funciones principales del interruptor de puesta a tierra y por qué es obligatorio en los circuitos de alta tensión

En primer lugar, un punto básico de orientación: dependiendo de la aplicación, los seccionadores de tierra se dividen en dos categorías: el seccionador de tierra de mantenimiento y el seccionador de tierra de acción rápida (FES). El primero se encarga de la puesta a tierra de mantenimiento rutinario.

Además de la puesta a tierra de mantenimiento, puede soportar y cerrar sobre la corriente de cortocircuito, y en las líneas de extra alta tensión/ultra alta tensión (EHV/UHV) también asume la tarea de eliminar la corriente de arco secundario. De las cinco funciones que se describen a continuación, las tres primeras son compartidas por ambos tipos, mientras que las dos últimas son realizadas por el seccionador de tierra de acción rápida.

Interruptor de puesta a tierra de alta tensión para interior de alta fiabilidad

1. Funciones principales del seccionador de tierra

Estas funciones se detallan a continuación.

1. Puesta a tierra segura para mantenimiento: cuando un equipo o una línea se desenergiza para mantenimiento, el seccionador de tierra conecta de forma fiable el equipo o circuito aislado a tierra, creando un punto de puesta a tierra mecánico visible. Esto no solo previene eficazmente la reenergización repentina causada por una operación incorrecta, sino que también corta firmemente el punto de mantenimiento a tierra, eliminando o debilitando enormemente la amenaza de tensión inducida de las líneas energizadas adyacentes, protegiendo así al personal de mantenimiento.

2. Descarga de carga estática residual: después de que el equipo de alta tensión (por ejemplo, cables y condensadores) se desenergiza, puede permanecer una gran cantidad de carga estática en su interior. El seccionador de tierra la descarga rápidamente a tierra, eliminando la tensión residual y protegiendo al personal de descargas eléctricas cuando tocan el equipo.

3. Conmutación de corrientes inducidas: en las líneas de transmisión aéreas en paralelo, cuando un circuito se desenergiza para mantenimiento, la inducción electromagnética y electrostática producen tensión y corriente inducidas en el circuito desenergizado, lo que puede causar arcos eléctricos cuando se conectan o desconectan los cables de puesta a tierra temporales. El seccionador de tierra cierra y abre de forma segura estas corrientes inducidas en condiciones de vacío o baja corriente.

4. Cierre sobre corriente de cortocircuito (específico de los seccionadores de tierra de acción rápida): en condiciones anormales (por ejemplo, un cortocircuito en la línea), un seccionador de tierra de acción rápida con capacidad de cierre en cortocircuito nominal puede soportar y cerrar sobre la corriente de cortocircuito, convirtiendo la falla en una falla de tipo tierra para su eliminación rápida y protegiendo así tanto al equipo como al personal. Los seccionadores de tierra de mantenimiento ordinarios no tienen esta capacidad.

5. Eliminación de la corriente de arco secundario (seccionador de tierra de acción rápida, para líneas EHV/UHV): en términos sencillos, después de que se elimina una falla monofásica, aunque la fase defectuosa se aísla de la fuente, las fases energizadas adyacentes continúan inyectando energía en ella a través de la capacitancia entre fases y el acoplamiento electromagnético, lo que dificulta la autoextinción del arco en el punto de falla; esta es la "corriente de arco secundario". El seccionador de tierra de acción rápida se cierra automática y rápidamente, descargando la corriente de arco secundario y ayudando a que el arco en el punto de falla se extinga, mejorando así significativamente la tasa de éxito del reconectado automático.

2. Por qué los circuitos de alta tensión deben estar configurados con un seccionador de tierra

Hay cuatro razones principales:

1. Protección de la vida del personal (el núcleo de las "Cinco Prevenciones"): la alta tensión es extremadamente peligrosa. El seccionador de tierra es un componente central de la función de enclavamiento de las "Cinco Prevenciones" de los equipos de maniobra de alta tensión, a saber, evitar el cierre y apertura incorrectos de los interruptores automáticos; evitar la apertura/cierre de los seccionadores bajo carga; evitar la conexión a tierra o el cierre de los seccionadores de tierra con el sistema energizado; evitar el cierre sobre un sistema puesto a tierra; y evitar el acceso a compartimentos con tensión.

A través del enclavamiento mecánico y eléctrico, el seccionador de tierra solo puede cerrarse después de que se abra el interruptor automático y se haya abierto el seccionador, previniendo fundamentalmente operaciones incorrectas fatales como la puesta a tierra con el sistema energizado o la energización con la tierra conectada, siendo la última barrera de seguridad para el personal de mantenimiento.

2. Sustitución de las conexiones temporales a tierra manuales: antes del mantenimiento con el sistema desenergizado, los cables de puesta a tierra temporales conectados manualmente también pueden proporcionar descarga y puesta a tierra, pero el proceso es engorroso y no puede enclavarse contra operaciones incorrectas, por lo que la seguridad es menor. Un seccionador de tierra puede integrar el enclavamiento eléctrico para una operación estandarizada, segura y fiable, siendo la medida de seguridad estándar para los sistemas de alta tensión.

3. Prevención de lesiones por voltaje inducido y voltaje residual: después de que las líneas de alta tensión (por ejemplo, cables largos y bancos de condensadores) se desenergizan, los efectos capacitivos pueden mantener los conductores a un potencial elevado durante mucho tiempo. Sin una descarga completa y una puesta a tierra firme a través del interruptor de puesta a tierra, el personal de mantenimiento puede sufrir fácilmente una descarga eléctrica grave al tocar el equipo.

4. Mejora de la estabilidad de operación del sistema: en las redes de transmisión de EHV, la configuración de interruptores de puesta a tierra de acción rápida junto con la protección por relé resuelve eficazmente el problema de la corriente de arco secundario después de fallas monofásicas a tierra, evita fallos de reconexión y, por lo tanto, garantiza la fiabilidad y estabilidad de toda la red.

3. Resumen

En general, el interruptor de puesta a tierra desempeña un papel vital de "guardián de seguridad" en los sistemas de energía de alta tensión, y cada una de sus funciones descritas anteriormente responde a un requisito real para los circuitos de alta tensión. La puesta a tierra segura para mantenimiento y la descarga de carga estática forman la última línea de defensa física que protege al personal de mantenimiento de descargas eléctricas; el enclavamiento eléctrico fiable es el medio central para implementar los requisitos de las "Cinco Prevenciones" y prevenir operaciones incorrectas graves.

Y las capacidades de cierre en cortocircuito y eliminación de arco secundario del interruptor de puesta a tierra de acción rápida proporcionan soporte para la protección contra fallas y la operación estable de la red. Por lo tanto, los circuitos de alta tensión deben estar equipados con interruptores de puesta a tierra, un requisito obligatorio para salvaguardar al personal y el equipo, y una elección necesaria para mantener la operación estable del sistema de energía.

Editado de: Garca