Que vantaxes ofrece o uso dun sistema de aterramento común na distribución de enerxía e que precaucións deben tomarse

Que é o terra común?

O terra común refírese á práctica na que o terra funcional (de traballo) dun sistema, o terra protector do equipo e o terra de protección contra os raios comparten un único sistema de electrodos de terra. Alternativamente, pode significar que os conductores de terra de múltiples dispositivos eléctricos están conectados xuntos e ligados a un ou máis electrodos de terra comúns.

1. Ventajas do terra común

• Sistema máis simple con menos conductores de terra, facilitando a manutención e inspección.

• A resistencia de terra equivalente de múltiples electrodos de terra conectados en paralelo é menor que a resistencia total de sistemas de terra separados e independentes. Cando se usa o acero estrutural do edificio ou as varillas de armadura como electrodos de terra comúns—debido á súa resistencia inherentemente baixa—os beneficios do terra común son aínda máis pronunciados.

• Fiabilidade mellorada: se falla un electrodo de terra, outros poden compensar.

• Número reducido de electrodos de terra, diminuíndo os custos de instalación e materiais.

• En caso de fallo de aislamento que causa un curto circuito entre fase y carcasa, fluye unha corrente de fallo maior, asegurando que os dispositivos protectores actúen rapidamente. Isto tamén reduce a tensión de contacto cando o persoal toca o equipo defectuoso.

• Mitiga os perigos das sobretensións por raios.

Teoricamente, para prevenir os retrocortos inducidos por raios, o terra de protección contra raios debe mantense a unha distancia segura das estruturas do edificio, dos equipos eléctricos e dos seus sistemas de terra. No entanto, na práctica de enxeñería, isto é a miúdo impracticable. Os edificios xeralmente teñen numerosas liñas de servizos (enerxía, datos, auga, etc.) distribuídas sobre áreas amplias. Especialmente cando se usan as varillas de armadura de hormigón armado como conductores ocultos de protección contra raios, resulta case imposible isolar electricamente o sistema de protección contra raios das tuberías do edificio, as carcasas dos equipos ou o sistema de terra da rede eléctrica.

Nestes casos, recoméndase o terra común—conectando o neutro do transformador, todos os terras funcionais e protectores dos equipos eléctricos e o sistema de protección contra raios ao mesmo sistema de electrodos de terra. Por exemplo, nos edificios altos, integrar o terra eléctrico co sistema de protección contra raios forma eficazmente unha xaula de Faraday usando o marco interno de acero do edificio. Todo o equipo eléctrico interno e os conductores ligados a esta xaula están así protexidos das diferenzas de potencial e os retrocortos inducidos por raios.

polo tanto, cando se utiliza a estrutura metálica dun edificio para terra, o terra común para múltiples sistemas non só é factible, senón vantaxoso, sempre que a resistencia de terra global se mantega por debaixo de 1 Ω.

2. Consideracións clave para o terra común

Natureza das correntes de terra:
O risco asociado co aumento de potencial de terra (GPR) depende da magnitude, duración e frecuencia das correntes de terra. Por exemplo, os pararrayos ou varas de pararrayos poden levar correntes moi altas durante un raio, pero estes eventos son breves e infrecuentes—por tanto, o GPR resultante supón un risco limitado.

No entanto, a resistencia de terra común debe satisfacer o requisito máis rigoroso entre todos os sistemas conectados, idealmente ≤1 Ω.

Nos sistemas de distribución de baixa tensión con neutros solidamente aterrados, o electrodo de terra común pode levar correntes de fuga continuas de todas as cargas conectadas, formando correntes circulares de terra. Se a resistencia de terra se desvia por encima dos límites seguros, pode poner en perigo tanto o equipo como o persoal.

Ademais, co uso xeneralizado de ordenadores e equipos electrónicos sensibles, adoita ser necesaria a filtraxe de terra. Os grandes filtros EMI/RFI de línea a terra introducen correntes de fuga capacitivas significativas a terra, que tamén contribúen á corrente total de terra.

Impacto do aumento de potencial de terra no equipo conectado:
Tomemos como exemplo unha subestación compacta interior. Tradicionalmente, o neutro do transformador, a carcasa metálica e a carcasa do equipo de carga estaban todos conectados a un terra común. Entretanto, os pararrayos adoitan ter un terra separado para evitar un aumento de potencial perigoso durante a descarga.

No entanto, se un dispositivo de carga desenvolve un fallo de aislamento e fuga corrente, toda a corrente de bucle de fallo fluye a través do electrodo de terra común, aumentando o potencial de terra local—ando, a tensión da carcasa do conmutador. Se o persoal de manutención abre a porta do armario nestas condicións, corre o risco de sufrir un choque eléctrico. Estes incidentes ocorreron repetidamente.

Como resultado, a práctica moderna adoita isolar o terra funcional (por exemplo, o neutro do transformador) do terra protector e do terra de protección contra raios nas subestacións interiores—aínda que isto aumente a complexidade da instalación.

3. Normas e regulacións relevantes (China)

• Segundo as actuais normas da industria eléctrica chinesa:

• Para as instalações eléctricas de clase B, se o transformador de distribución que alimenta non está situado nun edificio que conteña equipos de clase B, e o seu lado de alta tensión opera nun sistema non aterrado, aterrado con bobina de Petersen (bobina de supresión de arcos) ou aterrado con alta resistencia, entón o terra de traballo do sistema de baixa tensión pode compartir o mesmo electrodo de terra que o terra protector do transformador, sempre que a resistencia de terra satisfaga R ≤ 50/I (Ω) e R ≤ 4 Ω.

• Para as instalações eléctricas de clase A que operan en sistemas efectivamente aterrados, o terra de traballo do transformador debe situarse fóra da grella de terra protectora—ou sexa, non se permite o terra común.

• Se o transformador de distribución está instalado dentro dun edificio con instalações eléctricas de clase B, e o seu lado de alta tensión usa aterrado de baixa resistencia, entón o terra de traballo de baixa tensión pode compartir o terra protector se:

• A resistencia de terra cumple R ≤ 2000/I (Ω), e

• O edificio implementa un sistema de equipotencial principal (MEB).

• Ademais, para sistemas superiores a 1 kV clasificados como sistemas de corrente de cortocircuito de terra grande, o terra común é permitido se se asegura a eliminación rápida de fallos, pero a resistencia de terra debe ser < 1 Ω.

• O terra protector dos transformadores de distribución en instalações de clase A pode compartir o mesmo electrodo de terra que o terra asociado ao pararrayos.

4. Conclusión

A experiencia práctica mostra que nos sistemas de distribución de baixa tensión públicos, onde a separación completa dos sistemas de terra a miúdo non é alcanzable, o terra común—combinando o terra de traballo, protector e contra raios—é máis seguro, económico, simple de instalar e fácil de manter.

Para mitigar os potenciais riscos do terra común, os enxeñeiros deben:

• Utilizar plenamente o acero estrutural do edificio como electrodo de terra natural,

• Manter a resistencia de terra total por debaixo de 1 Ω, e

• Implementar unha liga equipotencial comprehensiva en todo o recinto.

Estas medidas minimizan eficazmente os perigos e aseguran a operación segura e fiábel das instalacións eléctricas modernas.