Comprender o aterramento neutro do transformador

• A seguridade, fiabilidade e economía da rede eléctrica;
• A selección dos niveis de aislamento para o equipo do sistema;
• Os niveis de sobretensión;
• Os esquemas de protección por relevos;
• A interferencia electromagnética nas liñas de comunicación.

• Sistema de corrente de fallo de terra alta: Cando ocorre un fallo de fase única a terra, a corrente de fallo resultante é moi grande. Exemplos inclúen sistemas calificados como 110 kV e superior, así como sistemas trifásicos de catro fios de 380/220 V. Tamén coñecidos como sistemas efectivamente aterrados.
• Sistema de corrente de fallo de terra baixa: Durante un fallo de fase única a terra, non se forma un circuito de curto-circuito completo, polo que a corrente de fallo é moito menor que a corrente de carga normal. Tamén coñecidos como sistemas non efectivamente aterrados.

• Punto neutro aterrado sólidamente
• Punto neutro aterrado a través dun resistor

• Punto neutro non aterrado
• Punto neutro aterrado a través dunha bobina de supresión de arco (bobina de Petersen)

• Un fallo de fase única a terra require a interrupción inmediata do equipo defectuoso, interrompendo o suministro de enerxía e reducindo a fiabilidade.
• A gran corrente de curto-circuito xera unha importante estrés electrodinámico e térmico, potencialmente expandindo o dano.
• Os fortes campos magnéticos das altas correntes de fallo causan interferencia electromagnética nas liñas de comunicación e sinalización próximas.
• Durante un fallo de fase única, a tensión da fase defectuosa desciende a cero, mentres que as tensións das fases non defectuosas permanecen preto da tensión de fase normal. Así, o aislamento do equipo pode deseñarse só para a tensión de fase, reducindo o custo, especialmente beneficioso en niveis de tensión máis altos.

• Aterramento de alta resistencia
• Aterramento de media resistencia
• Aterramento de baixa resistencia

• Permite a limpeza automática de fallos e simplifica a operación e manutención.
• Isola rapidamente os fallos a terra, resultando en baixas sobretensións, eliminando as sobretensións resonantes e permitindo o uso de cabos e equipos de aislamento inferior.
• Reduce o envellecemento do aislamento, estende a vida útil do equipo e mellora a fiabilidade.
• As correntes de fallo a terra (centos de amperios ou máis) aseguran unha alta sensibilidade e selectividade da protección por relevos—non é necesario un complexo seleccionador de liñas de fallo.
• Reduce o risco de incendio.
• Permite o uso de pararrayos ZnO sen brechas con alta absorción de enerxía e baixa tensión residual para a protección contra sobretensións.
• Suprime os componentes harmónicos de quinta orde nas sobretensións de aterramento de arco, evitando a escalada a fallos de fase a fase.

• Aterramento de alta resistencia: Adequado para redes de distribución con corrente de terra capacitiva <10 A, xeradores grandes onde a corrente de fallo de fase única excede os límites permitidos pero permanece <10 A. Os valores de resistencia típicos están no rango de centos a millares de ohms.
• Aterramento de media e baixa resistencia: Sen fronteira estrita, pero xeralmente:
• Media resistencia: Corrente de fallo do neutro entre 10 A e 100 A
• Baixa resistencia: Corrente de fallo do neutro >100 A

Empreganse en redes de distribución urbana dominadas por cables, sistemas auxiliares de centrais eléctricas, e grandes instalacións industriais—onde as correntes capacitivas son altas e os fallos a terra transitórios son raros.

• A corrente de fallo monofásico a terra <10 A; o arco extingúese automaticamente e a aislación pode recuperar automaticamente.
• Mantense a simetría do sistema; o sistema pode operar temporalmente con un fallo para permitir tempo para localizar o fallo.
• Interferencia mínima na comunicación.
• Simple e económico.
• No entanto, se a corrente capacitiva >10 A, poden ocorrer sobretensións intermitentes de arco a terra de alta magnitude. Estas sobretensións son de longa duración, afectan á rede completa e supón unha ameaza grave para equipos con aislación débil, especialmente máquinas rotativas. Estas sobretensións causaron repetidamente fallos de terra múltiples, queimaduras de equipos e grandes cortes de enerxía.
  As sobretensións resonantes provocan frecuentemente a ruptura de fusibles en transformadores de tensión (VTs), a queimadura de VTs ou incluso danos no equipo principal.

• A corrente inductiva da bobina de supresión de arcos compensa a corrente de terra capacitiva do sistema, reducindo a corrente de fallo a <10 A, permitindo a autoextinción do arco.
• A aislación no punto de fallo pode recuperarse automaticamente.
• Reduz a probabilidade de sobretensións intermitentes de arco a terra.
• Mantén a simetría do sistema durante os fallos monofásicos, permitindo a operación temporal para localizar o fallo.
• No obstante, só reduce a probabilidade, pero non elimina, a sobretensión de arco a terra, e non reduci a súa magnitude. O multiplicador de sobretensión permanece alto, supoñendo unha gran tensión no aislamento, especialmente perigoso para armarios compactos e sistemas de cable, que poden sufrir a ruptura do aislamento ou curtos circuitos entre fases, levando a un fallo catastrófico do equipo.

• O lado de alta tensión de 110 kV ou 220 kV dos parques eólicos adoita usar terrado neutro a través dun interruptor de separación (aislador).
• O lado do sistema de recolexión de 35 kV adoita empregar terrado mediante bobina de supresión de arcos ou resistencia.
  • Se o sistema de recolexión usa liñas de cable completas, a corrente capacitiva é relativamente grande; polo tanto, recoméndase o terrado mediante resistencia.