Com la isolació i la puesta a tierra ajuden a prevenir accidents elèctrics en sistemes d'alta tensió

L'aislament i la puesta a tierra són dues mesures crítiques que ajuden a prevenir els accidents elèctrics en sistemes d'alta tensió. Funcionen a través de mecanismes diferents per assegurar la seguretat del sistema, reduint el risc d'electrocucions, circuits curts i altres falles elèctriques. A continuació es presenta una explicació detallada de com l'aislament i la puesta a tierra contribueixen a la seguretat dels sistemes d'alta tensió.

1. El paper de l'aislament

L'aislament implica l'ús de materials no conductors (com ceràmica, vidre o plàstics) per aïllar les components elèctriques en funcionament de l'entorn, evitant que la corrent circuli per camins no intencionats. Els propòsits principals de l'aislament són:

• Prevenir electrocucions: Els materials aïllants eviten que la corrent flueixi des de les parts en funcionament cap al cos humà o altres objectes conductors, protegint el personal i l'equipament d'electrocucions.

• Prevenir circuits curts: L'aislament evita el contacte directe entre conductors a diferents potencials, evitant circuits curts que poden causar increments bruts de corrent, amb el risc de provocar incendis o daños a l'equipament.

• Mantenir nivells de tensió: Els materials aïllants poden suportar altes tensions sense trencar-se, assegurant que el sistema operi de manera segura dins del rang de tensió dissenyat.

Aplicacions de l'aislament:

• Aislament de cables: Els cables d'alta tensió solen estar envoltats amb capes gruixudes d'aislament per evitar la fuga de corrent cap a l'entorn extern.

• Aïlladors: Utilitzats per suportar les línies de transmissió d'alta tensió, els aïlladors eviten que la corrent flueixi des del conductor cap a terra o les estructures de suport.

• Interruptors i disjuntors: Aquests dispositius utilitzen materials aïllants entre els contactes interns i els conductors per evitar descàrregues accidentals durant l'operació.

2. El paper de la puesta a tierra

La puesta a tierra implica connectar les parts metàl·liques no en funcionament de l'equipament elèctric (com caixes, suports, etc.) a terra, creant un camí de baixa impedància per la corrent. Els propòsits principals de la puesta a tierra són:

• Proporcionar un camí segur per a les corrents de falla: Si es produeix una falla i la corrent fugi cap a la caixa metàl·lica o altres parts no en funcionament, la puesta a tierra proporciona un camí segur per aquesta corrent per fluir cap a terra en lloc de passar per una persona o equipament vulnerable.

• Estabilitzar el potencial del sistema: La puesta a tierra fixa el potencial del sistema al potencial de terra, evitant fluctuacions causades per acumulació estàtica o impacts de llamps, que podrien danyar l'equipament.

• Protecció contra sobretensions: Durant impacts de llamps o falles del sistema d'energia, la puesta a tierra ajuda a absorir i dissipar sobretensions, protegint l'equipament de danys.

• Detecció de falles: En cas de falla de fase única a terra, el sistema de puesta a tierra pot detectar canvis en la corrent, activant dispositius protectors (com interruptors o relés) per aïllar ràpidament el circuit defectuós i prevenir danys addicionals.

Aplicacions de la puesta a tierra:

• Puesta a tierra de caixes d'equipament: Totes les caixes metàl·liques d'equipament d'alta tensió haurien de ser posades a terra per prevenir electrocucions. Fins i tot si es produeix una falla interna, la corrent fluirà a través del fil de puesta a tierra cap a terra, no a través del cos de l'operador.

• Puesta a tierra del neutre del transformador: En els sistemes de potència trifàsic, el punt neutre dels transformadors sovint es posa a terra per estabilitzar el potencial del sistema i proporcionar un punt de referència.

• Paraigües i protecció contra llamps: En subestacions i línies de transmissió d'alta tensió, es instal·len paraigües i sistemes de protecció contra llamps per prevenir eficientment sobretensions causades per impacts de llamps, protegint tant l'equipament com el personal.

3. Efectes sinèrgics de l'aislament i la puesta a tierra

L'aislament i la puesta a tierra no són mesures aïllades, sinó que funcionen juntes per formar un sistema de seguretat elèctrica multinivel:

• Doble protecció: L'aislament evita que la corrent flueixi per camins no intencionats, mentre que la puesta a tierra proporciona un camí segur per les corrents de falla. Fins i tot si el material aïllant falla, el sistema de puesta a tierra encara protegeix el personal i l'equipament.

• Detecció de falles i aïllament: Quan els materials aïllants es degraden per envelheciment, danys o altres factors, el sistema de puesta a tierra pot detectar canvis en la corrent i activar dispositius protectors (com interruptors) per aïllar la falla, prevenint la escalada de l'incident.

• Estabilització del potencial: La puesta a tierra assegura un potencial de sistema estable, reduint el risc de trencament de l'aislament degut a fluctuacions de potencial. Això allarga la vida útil dels materials aïllants i redueix els costos de manteniment.

4. Consideracions pràctiques en l'aplicació

• Inspecció i manteniment regulars: Els materials aïllants es poden degradar amb el temps, per tant, són necessàries inspeccions i substitucions regulars. Els sistemes de puesta a tierra també han de ser provats periòdicament per assegurar-se que la seva resistència roman dins dels límits segurs.

• Elecció de materials aïllants adequats: Seleccioneu materials aïllants adequats basant-se en el nivell de tensió del sistema i l'entorn d'operació. Per exemple, en entorns de temperatura alta, humitats o polosos, trieu materials aïllants amb forta resistència a les condicions meteorològiques.

• Disseny de puesta a tierra adequat: El disseny del sistema de puesta a tierra ha de tenir en compte factors com la resistivitat del sòl i la disposició de l'equipament per assegurar que la resistència de puesta a tierra és suficientment baixa per a descarregar eficientment les corrents de falla.

5. Resum

L'aislament i la puesta a tierra són mesures de seguretat indispensables en els sistemes d'alta tensió. L'aislament aïlla físicament les components en funcionament per prevenir fugues de corrent, mentre que la puesta a tierra proporciona un camí segur per les corrents de falla, protegint el personal i l'equipament. Junts, formen un sistema de seguretat elèctrica complet, prevenint eficientment electrocucions, circuits curts, sobretensions i altres accidents elèctrics. Amb un disseny, manteniment i ús correcte d'aquestes mesures, la seguretat i la fiabilitat dels sistemes d'alta tensió es pot millorar significativament.