¿Qué es el voltaje de transferencia de falla y qué lo causa en los sistemas de baja tensión?

Tensión de fallo transferida

En los sistemas de distribución de baja tensión, existe un tipo de accidente de electrocución personal en el que el punto de ocurrencia del accidente y el punto de fallo del sistema no están en la misma ubicación. Este tipo de accidente ocurre porque, después de que se produce un fallo a tierra en otro lugar, la tensión de fallo generada se conduce a las cajas metálicas de otros equipos a través del cable PE o PEN. Cuando la tensión de fallo en la caja metálica del equipo es superior a la tensión segura para el cuerpo humano, se producirá un accidente de electrocución cuando el cuerpo humano entre en contacto con la caja metálica del equipo. Esta tensión de fallo se transfiere desde otros lugares, por lo que se llama tensión de fallo transferida.

Existen principalmente dos razones por las cuales la tensión de fallo transferida hace que el punto de fallo a tierra y el punto de accidente no estén en la misma ubicación:

• Un fallo a tierra en el sistema de media tensión causa una tensión de fallo transferida en el sistema de baja tensión;

• La carcasa de un dispositivo en el sistema TN falla y se electrifica, causando que las carcasas de todos los demás electrodomésticos tengan la tensión de fallo transferida;

1. Tensión de fallo transferida del sistema de baja tensión al sistema de baja tensión

En el sistema TN, las carcasas de todos los electrodomésticos están conectadas juntas. En este caso, si un dispositivo falla y su carcasa se electrifica, también causará una diferencia de potencial a tierra en otros dispositivos, resultando en una tensión de fallo transferida.

El tipo de sistema de puesta a tierra de baja tensión es el sistema TN. Cuando se produce un fallo a tierra monofásico en un circuito de línea de salida monofásica de baja tensión, la corriente de fallo a tierra pasa por el punto de fallo a tierra, la tierra y la resistencia de puesta a tierra del transformador de distribución y vuelve al transformador formando un bucle. Debido a la gran resistencia en el punto de fallo a tierra, la corriente de fallo es pequeña e insuficiente para hacer que su interruptor automático funcione. La corriente de fallo pasa a través de la resistencia de puesta a tierra del transformador de distribución, y se generará una tensión de fallo en su resistencia de puesta a tierra. Esta tensión de fallo se conducirá a las cajas metálicas del equipo a lo largo del cable PE, generando así una tensión de fallo transferida y causando que ocurra el punto de accidente de electrocución;

2. Transferencia de tensión de fallo del sistema de media tensión al sistema de baja tensión

Un transformador de distribución de 10/0,4 kV debe tener dos dispositivos de puesta a tierra independientes: puesta a tierra de protección para el transformador y puesta a tierra de trabajo para el sistema de baja tensión. Sin embargo, para simplificar la puesta a tierra y reducir los costos de construcción, la puesta a tierra de protección de la mayoría de los transformadores de distribución de media tensión comparte un solo electrodo de puesta a tierra con la puesta a tierra de trabajo del sistema de baja tensión. Esto significa que, si se produce un fallo en la carcasa del tanque en la parte de media tensión del transformador de distribución, se inducirá una tensión de fallo transferida en las líneas del sistema de baja tensión e incluso en las carcasas de todos los equipos.

Este fallo es esencialmente debido a un fallo a tierra monofásico en el sistema de media tensión.

Cuando se produce un fallo en la carcasa del tanque del transformador de distribución, se genera una corriente de fallo a tierra. Si el sistema de baja tensión utiliza el método de puesta a tierra TN, la puesta a tierra repetitiva del cable PE hace que la corriente de fallo se divida. Una parte fluye de vuelta a la tierra a través de la resistencia de puesta a tierra de trabajo del sistema de baja tensión del transformador, mientras que otra parte regresa a la tierra a través de la resistencia de puesta a tierra repetitiva a lo largo del cable PE antes de volver a la fuente de energía de media tensión. La corriente de fallo pasa a través de la resistencia de puesta a tierra de trabajo del sistema de baja tensión, creando una caída de tensión a través de esta resistencia. Esto causa una diferencia de potencial entre el punto neutro de la fuente de alimentación del sistema de baja tensión y la tierra. Esta diferencia de potencial se propaga a las líneas de distribución de baja tensión, resultando en una sobretensión transferida. En un sistema de puesta a tierra TN, esta sobretensión transferida puede incluso propagarse a las carcasas de todos los equipos de baja tensión a través del cable PE.

La magnitud de la corriente de fallo depende principalmente del método de puesta a tierra del sistema de media tensión y de la corriente de capacitancia distribuida. La amplitud de la tensión de fallo transferida está estrechamente relacionada con los métodos de puesta a tierra tanto del sistema de media tensión como del sistema de baja tensión, siendo decisivo el método de puesta a tierra del sistema de media tensión.

Clasificación de la amplitud de la tensión de fallo transferida: Sistema de puesta a tierra de baja resistencia > Sistema sin puesta a tierra > Sistema de puesta a tierra con bobina de supresión de arco;
Un sistema de media tensión con punto neutro puesto a tierra a través de una resistencia pequeña y un sistema de baja tensión utilizando el método de puesta a tierra TN son más propensos a accidentes de electrocución, representando una amenaza significativa para la seguridad personal de los usuarios.

Conclusión

• La tensión de fallo transferida hace que el punto de fallo a tierra y el punto de accidente no coincidan en dos escenarios principales: 1) Un fallo a tierra en el sistema de media tensión induce una tensión de fallo transferida en el sistema de baja tensión; 2) Una carcasa de dispositivo defectuosa y electrificada en un sistema TN causa una tensión de fallo transferida en las carcasas de todos los demás electrodomésticos;

• Para estos dos tipos de tensión de fallo transferida, el punto de fallo a tierra y el punto de accidente de electrocución no coinciden. El punto de puesta a tierra es difícil de detectar, y la causa raíz del accidente de tensión de fallo transferida es difícil de analizar. Con las carcasas metálicas de los equipos cargadas por la tensión de fallo transferida, el riesgo de electrocución para las personas aumenta en cierto grado.