Resolución de la Contradicción en el Aterramiento del Bobinado de Supresión de Arco: Aplicaciones de Resistencias Amortiguadoras y Estrategias de Afinación

Puntos de Contradicción

En los bobinados de supresión de arco con seguimiento automático, la precisión de ajuste es alta, la corriente residual es pequeña y la operación se acerca al punto de resonancia.

En un sistema de puesta a tierra con bobinado de supresión de arco de seguimiento automático, se deben considerar dos factores:

• Bajo condiciones normales de operación, el desplazamiento de tensión a largo plazo del punto neutro no debe exceder el 15% de la tensión nominal de fase del sistema;

• En caso de una falla a tierra, la corriente residual de puesta a tierra debe ser pequeña para facilitar la extinción del arco.

Como requisitos de sintonización para un sistema de puesta a tierra con bobinado de supresión de arco, es necesario asegurar que el voltaje de desplazamiento del punto neutro no exceda el 15% de la tensión nominal de fase durante la operación normal, mientras que también se hace lo posible por minimizar el grado de desintonización. Esto es obviamente contradictorio.

Puntos de Solución

Actualmente, se conecta un resistor de amortiguamiento al circuito del bobinado de supresión de arco de compensación automática para resolver esta contradicción.

Durante la operación normal de la red eléctrica, debido a la presencia del resistor de amortiguamiento, la tasa de amortiguamiento d del circuito resonante aumenta significativamente. Incluso si el grado de desintonización es 0 en este momento, el voltaje de desplazamiento del punto neutro puede controlarse básicamente dentro del rango especificado por las regulaciones.

Cuando ocurre una falla a tierra en la red eléctrica, el resistor de amortiguamiento se cortocircuita, de modo que la corriente residual de puesta a tierra puede compensarse bien, resolviendo básicamente la contradicción entre una corriente residual de puesta a tierra pequeña y un voltaje de desplazamiento del punto neutro excesivo más allá del rango especificado.

Para prevenir la sobretensión por resonancia en serie, se agrega un resistor de amortiguamiento al circuito de puesta a tierra del bobinado de supresión de arco para suprimir la generación de sobretensión por resonancia, asegurando que el voltaje de desplazamiento del punto neutro no exceda el 15% de la tensión de fase durante la operación normal del sistema.

Puntos de Análisis

Durante la operación normal de la red eléctrica, el circuito equivalente de secuencia cero de la red eléctrica puesta a tierra a través de un bobinado de supresión de arco es un circuito resonante en serie, como se muestra en la siguiente figura. En la figura, L y gₗ son la inductancia y la conductancia equivalente del bobinado de supresión de arco; C y g son la capacitancia de fase a tierra y la conductancia de fuga de la red eléctrica; U₀₀ es la tensión asimétrica.

El voltaje de desplazamiento del punto neutro derivado de la figura anterior es:

Para cumplir con los requisitos de las regulaciones, a menudo se adopta el método de aumentar el grado de desintonización ν para mantener el sistema alejado del punto de resonancia. Sin embargo, como se puede ver de la fórmula anterior, además de aumentar el grado de desintonización ν, también se puede utilizar el método de aumentar la tasa de amortiguamiento d. Conectar un resistor de amortiguamiento en paralelo o en serie con el bobinado de supresión de arco tiene como objetivo aumentar la tasa de amortiguamiento de la red eléctrica, reduciendo así el voltaje de desplazamiento del punto neutro U₀. Cuando ocurre una falla a tierra en la red eléctrica, al cortocircuitar el resistor de amortiguamiento, se puede compensar bien la corriente residual de puesta a tierra.

Puntos Clave de Atención

Para agregar un resistor de amortiguamiento, se pueden adoptar las formas de conectar el resistor de amortiguamiento en serie con el circuito del bobinado de supresión de arco o en paralelo en el lado secundario del bobinado de supresión de arco. Cuando ocurre una falla a tierra monofásica en el sistema, el voltaje del punto neutro sube y la corriente del punto neutro aumenta. Cuando la corriente excede el valor establecido, el resistor de amortiguamiento debe cortocircuitarse rápidamente para evitar su quemadura. Cuando el sistema vuelve a la normalidad, el punto de cortocircuito del resistor de amortiguamiento debe desconectarse oportunamente, para que el resistor de amortiguamiento esté nuevamente conectado en serie al circuito del bobinado de supresión de arco. De lo contrario, el sistema puede experimentar una sobretensión por resonancia debido a la pérdida del resistor de amortiguamiento.