Breve discusión sobre a selección de transformadores de aterramento en subestacións de refuerzo

Os transformadores de aterramento, comúnmente chamados de "transformadores de aterramento" ou simplemente "unidades de aterramento", operan sen carga durante a operación normal da rede e experimentan sobrecarga durante os fallos de curto circuito. Con base no medio de recheo, son comúnmente categorizados en tipos de inmersión en óleo e seco; con base no número de fases, poden ser transformadores de aterramento trifásicos ou monofásicos.

Un transformador de aterramento crea artificialmente un punto neutro para conectar un resistor de aterramento. Cando ocorre un fallo de aterramento no sistema, presenta alta impedancia para as correntes de secuencia positiva e negativa, pero baixa impedancia para a corrente de secuencia cero, asegurando así o funcionamento fiábel da protección contra fallos de aterramento. A selección adecuada e racional dos transformadores de aterramento é de gran significado para a extinción do arco durante os cortocircuitos, a eliminación das sobrexunturas electromagnéticas resonantes e a garantía da operación segura e estable da rede eléctrica.

A selección dos transformadores de aterramento debe ser avaliada comprehensivamente baseándose nos seguintes criterios técnicos: tipo, capacidade nominal, frecuencia, valores de tensión e corrente, nivel de aislamento, coeficiente de subida de temperatura e capacidade de sobrecarga. Tamén deben ser consideradas cuidadosamente as condicións ambientais, incluíndo a temperatura ambiente, a altitud, a variación de temperatura, a gravedade da contaminación, a intensidade sísmica, a velocidade do vento e a humidade.

Cando o punto neutro do sistema pode ser accedido directamente, prefírese un transformador de aterramento monofásico; caso contrario, debe usarse un transformador de aterramento trifásico.

Selección da Capacidade do Transformador de Aterramento

A selección da capacidade do transformador de aterramento depende principalmente do seu tipo, as características do equipo conectado ao punto neutro e se hai carga no lado secundario. Xeralmente, xa se incorporou unha margen suficiente no cálculo da capacidade do equipo conectado ao punto neutro (por exemplo, a bobina de supresión de arco), polo que non se require ningunha redución adicional ou factor de seguridade durante a selección.

Nas centrais fotovoltaicas, o lado secundario do transformador de aterramento xeralmente alimenta cargas auxiliares. Polo tanto, o autor explica brevemente como determinar a capacidade do transformador de aterramento cando hai unha carga secundaria presente.

Nesta condición, a capacidade do transformador de aterramento determinase principalmente baseándose na capacidade da bobina de supresión de arco conectada ao punto neutro e na capacidade da carga secundaria. O cálculo realiza-se usando unha duración nominal de 2 horas equivalente á capacidade da bobina de supresión de arco. Para cargas críticas, a capacidade tamén pode determinarse baseándose no tempo de operación continuo. A bobina de supresión de arco trátase como potencia reactiva (Qₓ), mentres que a carga secundaria calculase separando a potencia activa (Pf) e a potencia reactiva (Qf). A fórmula de cálculo é a seguinte:

Cando se usa a protección contra fallos de aterramento baseada no compoñente activo inverso da corrente de secuencia cero, engádese un resistor de aterramento de valor apropiado ao lado primario ou secundario da bobina de supresión de arco para aumentar a sensibilidade e a precisión selectiva da protección de aterramento. Aínda que este resistor consume potencia activa durante a súa operación, o seu tempo de uso é breve e o aumento resultante da corrente é pequeno; polo tanto, non se require un aumento adicional da capacidade do transformador de aterramento.