¿Cuál es el propósito de conectar a tierra el cable neutro? ¿Cómo difiere la conexión a tierra de la unión en términos de seguridad?

Propósito de la conexión a tierra del neutro

Proporcionar un potencial de referencia

En un sistema de energía, la conexión a tierra del neutro proporciona un potencial de referencia estable para todo el circuito, que generalmente se define como cero potencial. Esto ayuda a determinar el valor de voltaje de otras líneas (como la línea activa) con respecto a este potencial cero, lo que hace que la medición y análisis de voltajes sean más convenientes y precisos. Por ejemplo, en un sistema de distribución de baja tensión trifásico de cuatro hilos (380V/220V), el voltaje entre la línea activa y la línea neutra es de 220V, y este valor de voltaje se determina basándose en el potencial cero de la línea neutra.

Garantizar el funcionamiento estable del sistema

Para cargas trifásicas desequilibradas, la conexión a tierra del neutro puede garantizar la estabilidad relativa del voltaje trifásico. Cuando la carga trifásica está desequilibrada (por ejemplo, en algunas áreas residenciales o escenarios de energía comercial pequeña, el número y la potencia de los equipos eléctricos conectados en diferentes fases son diferentes), la línea neutra puede dirigir la corriente desequilibrada de vuelta al punto neutro de la fuente de alimentación para evitar que el desequilibrio de voltaje trifásico afecte el funcionamiento normal de los equipos eléctricos. Si la línea neutra no está conectada a tierra, el desequilibrio trifásico puede causar fluctuaciones grandes en el voltaje de cada fase, afectando la vida útil del dispositivo o incluso dañándolo.

Protección contra fallos

En caso de un fallo de toma de tierra monofásico, la conexión a tierra del neutro ayuda a que la corriente de fallo fluya rápidamente. Por ejemplo, cuando un hilo activo se conecta accidentalmente a tierra, la línea neutra conectada a tierra proporciona una ruta de retorno de baja impedancia para la corriente de fallo, de modo que el dispositivo de protección (como fusibles, interruptores automáticos, etc.) pueda detectar la corriente de fallo a tiempo y actuar para cortar el circuito, protegiendo así la seguridad personal y la seguridad del equipo.

Diferencias en seguridad entre la conexión a tierra y la conexión a cero

Principios de protección diferentes

• Conexión a tierra (conexión a tierra de protección): La conexión a tierra de protección es la conexión confiable entre la carcasa o el marco metálico del equipo eléctrico y la tierra. Cuando ocurre un fallo de fuga en el equipo, como si el aislamiento del devanado del motor se daña de tal manera que la carcasa se carga, debido a que la carcasa está conectada a tierra, la corriente de fuga fluirá hacia la tierra a través de la resistencia de tierra. Si la resistencia de tierra es lo suficientemente pequeña para que la corriente de tierra alcance el umbral de corriente de operación del dispositivo de protección (como el protector de fugas), el dispositivo de protección actuará para cortar el circuito; Si la resistencia de tierra es grande, aunque el dispositivo de protección no pueda activarse inmediatamente, cuando el cuerpo humano toca la carcasa cargada, debido a que la resistencia del cuerpo humano es mucho mayor que la resistencia de tierra, la mayoría de la corriente de fuga fluirá hacia la tierra a través de la resistencia de tierra, reduciendo así la corriente que pasa por el cuerpo humano y reduciendo el riesgo de electrocución.

• Conexión a cero (conexión a cero de protección): La conexión a cero de protección consiste en conectar la carcasa metálica del equipo eléctrico a la línea neutra (línea neutral). En el sistema de cuatro hilos trifásico, si ocurre una fuga en el equipo, como un cortocircuito entre la línea activa y la carcasa del equipo, entonces la corriente de cortocircuito regresará a la fuente de alimentación a través de la línea neutra, la corriente de cortocircuito suele ser grande, lo que hará que el fusible en la línea se funda rápidamente o que el interruptor automático se active, cortando así la alimentación para prevenir la electrocución humana.

Ámbitos de aplicación diferentes

• Conexión a tierra: Adecuada para sistemas de energía con puntos neutros no conectados a tierra o conectados a tierra mediante alta impedancia, como sistemas de distribución simples en algunas zonas rurales o algunos sistemas de energía industrial especial. En estos sistemas, ya que no se puede lograr una protección efectiva contra fallos a través de la conexión a cero, la conexión a tierra es un medio importante para garantizar la seguridad.

• Conexión a cero: Es principalmente adecuada para sistemas de distribución de baja tensión trifásicos de cuatro hilos con conexión directa a tierra del punto neutro (como el sistema común de 380V/220V). En este tipo de sistema, la línea neutra ya está conectada a tierra, y la protección contra fugas se puede realizar de manera rápida y efectiva utilizando la conexión a cero de protección.

El voltaje en el momento del fallo es diferente

• Conexión a tierra: En un sistema de conexión a tierra de protección, cuando ocurre un fallo de fuga en el dispositivo, el voltaje a tierra de la carcasa del dispositivo es igual a la corriente de fuga multiplicada por la resistencia de tierra. Si la resistencia de tierra es grande, la carcasa del dispositivo puede llevar un alto voltaje a tierra. Aunque la corriente que pasa por el cuerpo humano es relativamente pequeña, aún existe el riesgo de electrocución.

• Conexión a cero: En el sistema de conexión a cero de protección, una vez que ocurre una fuga en el equipo, debido a que la corriente de cortocircuito regresa a la fuente de alimentación a través de la línea neutra, el voltaje teórico a tierra de la carcasa del equipo disminuirá rápidamente a cerca de cero voltios, mejorando enormemente la seguridad.