Resolvendo a Contradição no Aterramento do Bobinamento de Supressão de Arco: Aplicações de Resistores Amortecedores e Estratégias de Afinamento

Pontos de Contradição

Nos bobinas de supressão de arco com rastreamento automático, a precisão de ajuste é alta, a corrente residual é pequena e a operação está próxima do ponto de ressonância.

Em um sistema de aterramento com bobina de supressão de arco de rastreamento automático, dois fatores devem ser considerados:

• Em condições normais de operação, o deslocamento de tensão a longo prazo do ponto neutro não deve exceder 15% da tensão nominal de fase do sistema;

• No caso de uma falha de aterramento, a corrente residual de aterramento deve ser pequena para facilitar a extinção do arco.

Como requisitos de sintonia para um sistema de aterramento com bobina de supressão de arco, é necessário garantir que o deslocamento de tensão do ponto neutro não exceda 15% da tensão nominal de fase durante a operação normal, ao mesmo tempo em que o grau de dessintonia seja o menor possível. Isso é obviamente contraditório.

Pontos de Solução

Atualmente, uma resistência de amortecimento é conectada ao circuito da bobina de supressão de arco de compensação automática para resolver essa contradição.

Durante a operação normal da rede elétrica, devido à presença da resistência de amortecimento, a taxa de amortecimento d do circuito ressonante aumenta significativamente. Mesmo que o grau de dessintonia seja 0 nesse momento, a tensão de deslocamento do ponto neutro pode ser basicamente controlada dentro do intervalo especificado pelo regulamento.

Quando ocorre uma falha de aterramento na rede elétrica, a resistência de amortecimento é curto-circuitada, para que a corrente residual de aterramento possa ser bem compensada, basicamente resolvendo a contradição entre a corrente residual de aterramento pequena e a tensão de deslocamento do ponto neutro excessiva além do intervalo especificado.

Para prevenir a sobretensão por ressonância em série, uma resistência de amortecimento é adicionada ao circuito de aterramento da bobina de supressão de arco para suprimir a geração de sobretensão por ressonância, garantindo que a tensão de deslocamento do ponto neutro não exceda 15% da tensão de fase durante a operação normal do sistema.

Pontos de Análise

Durante a operação normal da rede elétrica, o circuito equivalente de sequência zero da rede elétrica aterrada por meio de uma bobina de supressão de arco é um circuito ressonante em série, conforme mostrado na figura a seguir. Na figura, L e gl são a indutância e a condutância equivalente da bobina de supressão de arco; C e g são a capacitância e a condutância de fuga por fase em relação ao solo da rede elétrica; U₀₀ é a tensão assimétrica.

A tensão de deslocamento do ponto neutro derivada da figura acima é:

Para atender aos requisitos do regulamento, o método de aumentar o grau de dessintonia ν para manter o sistema afastado do ponto de ressonância é frequentemente adotado. No entanto, como se pode ver pela fórmula acima, além de aumentar o grau de dessintonia ν, também pode-se usar o método de aumentar a taxa de amortecimento d. Conectar uma resistência de amortecimento em paralelo ou em série com a bobina de supressão de arco visa aumentar a taxa de amortecimento da rede elétrica, reduzindo assim a tensão de deslocamento do ponto neutro U₀. Quando ocorre uma falha de aterramento na rede elétrica, a curto-circuito da resistência de amortecimento permite que a corrente residual de aterramento seja bem compensada.

Pontos de Atenção

Para adicionar uma resistência de amortecimento, podem ser adotadas as formas de conectar a resistência de amortecimento em série com o circuito da bobina de supressão de arco ou em paralelo no lado secundário da bobina de supressão de arco. Quando ocorre uma falha de aterramento monofásico no sistema, a tensão do ponto neutro aumenta e a corrente do ponto neutro aumenta. Quando a corrente excede o valor definido, a resistência de amortecimento deve ser rapidamente curto-circuitada para evitar sua queima. Quando o sistema retorna à normalidade, o ponto de curto-circuito da resistência de amortecimento deve ser desconectado de forma oportuna, para que a resistência de amortecimento esteja novamente conectada em série ao circuito da bobina de supressão de arco. Caso contrário, o sistema pode experimentar sobretensão por ressonância devido à perda da resistência de amortecimento.