Que é a diferenza entre un transformador de aterramento e unha bobina supresora de arcos

Visión xeral dos transformadores de terra
Un transformador de terra, comúnmente chamado "transformador de terra" ou simplemente "unidade de terra", pode clasificarse en imerso en óleo e seco segundo o medio de aislamento, e en trifásico e monofásico segundo o número de fases. A función principal dun transformador de terra é proporcionar un punto neutro artificial para sistemas eléctricos cuxos transformadores ou xeradores carecen dun punto neutro natural (por exemplo, sistemas conectados en delta). Este punto neutro artificial permite o uso dunha bobina Peterson (bobina de supresión de arcos) ou un método de terra de baixa resistencia, reducindo así a corrente de falla capacitiva ao solo durante fallas de unha liña a terra e mellorando a fiabilidade do sistema de distribución.

Visión xeral das bobinas de supresión de arcos (bobinas Peterson)
Como o nome indica, unha bobina de supresión de arcos está deseñada para extinguir arcos. É unha bobina inductiva con núcleo de ferro conectada entre o punto neutro dun transformador (ou xerador) e a terra, formando un sistema de terra con bobina de supresión de arcos. Esta configuración representa un tipo de sistema de terra de corrente pequena. En condicións normais de funcionamento, non circula corrente pola bobina. No entanto, cando a rede é golpeada por un raio ou experimenta unha falla de terra por arco de unha fase, a tensión no punto neutro asciende á tensión de fase. Nese momento, a corrente inductiva da bobina de supresión de arcos contraresta a corrente de falla capacitiva, compensándoa eficazmente. A corrente residual resultante tornase moi pequena—insuficiente para sostener o arco—permitindo que este se extinga naturalmente. Isto elimina rapidamente a falla de terra sen provocar sobretensións perigosas.

O papel clave da bobina de supresión de arcos é fornecer corrente inductiva que compense a corrente capacitiva no punto de falla durante unha falla de terra de unha fase, reducindo a corrente total de falla a menos de 10 A. Isto axuda a prevenir a reacendida do arco despois do cruce de cero da corrente, logra a extinción do arco, reduce a probabilidade de sobretensións de gran magnitude e prevén a escalada da falla. Cando está adequadamente sintonizada, a bobina de supresión de arcos non só minimiza a probabilidade de sobretensións inducidas por arcos, senón que tamén suprime a súa amplitud e reduce o dano térmico no punto de falla e o aumento de tensión na rede de terra.

A sintonización adecuada significa que a corrente inductiva (IL) coincide ou se aproxima moito á corrente capacitiva (IC). Na práctica de enxeñaría, o grao de destemperatura exprésase polo factor de destemperatura V:

• Cando V=0, chámase compensación completa (condición de resonancia).

• Cando V>0, é subcompensación.

• Cando V<0, é sobrecompensación.

Idealmente, para unha supresión de arcos óptima, o valor absoluto de V debe ser o máis pequeno posible—preferiblemente cero (compensación completa). No entanto, no funcionamento normal da rede, unha pequena destemperatura (especialmente a compensación completa) pode levar a sobretensións de ressonancia en serie. Por exemplo, nun sistema de alimentación de minas de carbón de 6 kV, a tensión de desprazamento do punto neutro baixo compensación completa pode ser 10 a 25 veces maior que nun sistema non aterrado—conocido como sobretensión de ressonancia en serie. Ademais, as operacións de comutación (por exemplo, a energización de grandes motores ou o cierre de interruptores non sincronizados) tamén poden inducir sobretensións perigosas. Polo tanto, cando non existe falla de terra, o funcionamento da bobina de supresión de arcos cerca da ressonancia representa un risco en lugar dun beneficio de seguridade. Na práctica, as bobinas de supresión de arcos que funcionan en ou cerca da compensación completa xeralmente están equipadas cun resistor de amortiguación para suprimir as sobretensións de ressonancia, e a experiencia no campo demostrou que esta abordaxe é moi eficaz.

Diferenza entre transformadores de terra e bobinas de supresión de arcos
Nos sistemas de distribución trifásicos de 10 kV en China, o punto neutro xeralmente non está aterrado. Para evitar que as correntes capacitivas intermitentes durante fallas de terra de unha fase causen arcos sostenidos e oscilacións de tensión—que poden escalarse a incidentes maiores—usa-se un transformador de terra para crear un punto neutro artificial. O transformador de terra xeralmente emprega unha conexión de enrolamento zigzag (tipo Z). O seu punto neutro está conectado a unha bobina de supresión de arcos, que a seguir está aterrada. Durante unha falla de terra de unha fase, a corrente inductiva da bobina de supresión de arcos anula a corrente capacitiva do sistema, permitindo que o sistema continue funcionando ata 2 horas mentres o persoal de mantemento localiza e elimina a falla.

Así, o transformador de terra e a bobina de supresión de arcos son dous dispositivos distintos: a bobina de supresión de arcos é esencialmente un gran inductor, conectado entre o punto neutro proporcionado polo transformador de terra e a terra. Traballan xuntos como un sistema coordinado—pero sirven funcións fundamentalmente diferentes.