Entendre el aterrament neutre del transformador

• La seguretat, la fiabilitat i l'economia de la xarxa elèctrica;
• La selecció dels nivells d'aislament per a l'equipament del sistema;
• Els nivells de sobretensió;
• Els esquemes de protecció per relés;
• La interferència electromagnètica amb les línies de comunicació.

• Sistema d'alta corrent de faltas a terra: Quan es produeix una falta unifàsica a terra, la corrent de falla resultant és molt gran. Exemples inclouen sistemes de 110 kV i superior, així com sistemes trifàsics cuatrefilars de 380/220 V. També coneguts com a sistemes efectivament aterrats.
• Sistema de baixa corrent de faltas a terra: Durant una falta unifàsica a terra, no es forma un circuit de curto-circuit complet, per tant, la corrent de falla és molt menor que la corrent de càrrega normal. També coneguts com a sistemes no efectivament aterrats.

• Punt neutre aterrado solidàriament
• Punt neutre aterrado a través d'una resistència

• Punt neutre sense aterrar
• Punt neutre aterrado a través d'una bobina de supressió d'arc (bobina de Petersen)

• Una falta unifàsica a terra requereix el desconnecte immediat de l'equipament defectuós, interrompent el subministrament d'energia i reduint la fiabilitat.
• La gran corrent de curto-circuit genera un estrès electrodinàmic i tèrmic significatiu, ampliant potencialment el danys.
• Els forts camps magnètics de les altes corrents de falla causen interferències electromagnètiques als circuits de comunicació i senyalització propers.
• Durant una falta unifàsica, la tensió de la fase defectuosa disminueix a zero, mentre que les tensions de les fases no defectuoses romand pròximes a la tensió de fase normal. Així, l'aislament de l'equipament es pot dissenyar només per la tensió de fase, reduint el cost, especialment beneficiós en nivells de tensió més alts.

• Aterrado a través d'una resistència alta
• Aterrado a través d'una resistència mitjana
• Aterrado a través d'una resistència baixa

• Permet la eliminació automàtica de falles i simplifica l'operació i manteniment.
• Isola ràpidament les falles a terra, resultant en baixes sobretensions, eliminant les sobretensions resonants i permetent l'ús de cables i equipaments amb aïllament inferior.
• Redueix l'envegiment de l'aislament, allarga la vida útil de l'equipament i millora la fiabilitat.
• Les corrents de falla a terra (centenars d'amperes o més) asseguren una sensibilitat i selectivitat altes de la protecció per relés, sense necessitat de complexos sistemes de selecció de línia de falla.
• Redueix el risc d'incendi.
• Permet l'ús de paralitzadors de sobretemps ZnO sense espai de descàrrega amb alta capacitat d'absorció d'energia i baixa tensió residual per a la protecció contra sobretensions.
• Suprimeix els components harmònics de 5a ordre en les sobretensions d'arc, prevenint la escalada a falles interfàsiques.

• Aterrado a través d'una resistència alta: Adequat per a xarxes de distribució amb corrent capacitiva a terra <10 A, generadors grans on la corrent unifàsica a terra excedeix els límits permessos però roman <10 A. Els valors de resistència solen estar entre centenars a milers d'ohms.
• Aterrado a través d'una resistència mitjana i baixa: No hi ha un límit estrict, però generalment:
• Resistència mitjana: Corrent de falla al punt neutre entre 10 A i 100 A
• Resistència baixa: Corrent de falla al punt neutre >100 A

S'utilitzen en xarxes de distribució urbana dominades per cables, sistemes auxiliars de centrals elèctriques, i grans instal·lacions industrials—on les corrents capacitatives són altes i els defectes transitoris a terra són rars.

• La corrent de fàcula unifàsica <10 A; l'arc s'apaga automàticament i l'aïllament pot recuperar-se automàticament.
• Es manté la simetria del sistema; el sistema pot funcionar temporalment amb una fàcula per permetre temps per localitzar-la.
• Interferència mínima en les comunicacions.
• Simple i econòmic.
• No obstant això, si la corrent capacitiva >10 A, poden produir-se sobretensions d'arc intermitents d'alta magnitud. Aquestes sobretensions són llargues, afecten tota la xarxa i suposen amenaçes serioses per a l'equipament amb aïllament feble, especialment les màquines rotatives. Aquestes sobretensions han causat repetidament fàcules de terra multipunts, quemat de l'equipament i grans baixades de tensió.
  Les sobretensions resonants sovint provoquen el fusament de fusibles en transformadors de tensió (TT), el quemat dels TT o fins i tot danys en l'equipament principal.

• La corrent inductiva de la bobina de supressió d'arc compensa la corrent de terra capacitiva del sistema, reduint la corrent de fàcula a <10 A, permetent l'extinció automàtica de l'arc.
• L'aïllament al punt de fàcula pot recuperar-se automàticament.
• Redueix la probabilitat de sobretensions d'arc intermitents.
• Manté la simetria del sistema durant les fàcules unifàsiques, permetent la continuïtat temporal de l'operació per localitzar la fàcula.
• No obstant això, només redueix la probabilitat, però no elimina, la sobretensió d'arc a terra, i no redueix la seva magnitud. El multiplicador de sobretensió roman alt, suposant una gran tensió a l'aïllament, especialment perillosa per a sistema compacte de commutació i sistemes de cable, que podrien patir ruptura de l'aïllament o curts circuits entre fases, provocant fallides catastròfiques de l'equipament.

• El costat de alta tensió de 110 kV o 220 kV dels parcs eòlics sol utilitzar la connexió a terra mitjançant un interruptor de separació (isolador).
• El costat del sistema de recol·lecció de 35 kV sol utilitzar connexió a terra mitjançant una bobina de supressió d'arc o una resistència.
  • Si el sistema de recol·lecció utilitza línies totalment de cable, la corrent capacitiva és relativament gran; per tant, es recomana la connexió a terra mitjançant una resistència.