Información general
A continuación se describe brevemente el uso, la configuración y el efecto de la bobina de compensación de derivaciones a tierra en la localización de derivaciones a tierra.
La bobina de compensación de derivaciones a tierra, también llamada bobina de Petersen en honor a su inventor, se conecta entre el punto neutro (punto cero) de la red y tierra. Una red que funcione de este modo se denomina red compensada de derivación a tierra. Las redes de media tensión compensadas son comunes en los países de habla alemana y en otros países europeos también ha surgido recientemente una tendencia hacia este tipo de tratamiento del punto neutro.
Para más información, véanse las referencias (1) y (2).
Las redes más pequeñas utilizan una bobina móvil que puede ajustarse por etapas o incluso infinitamente. En las redes de mayor tamaño se utilizan varias bobinas que se conectan en paralelo en el punto de alimentación o que están directamente asociadas a las distintas zonas de la red. La conexión a la red suele realizarse a través de su propio punto neutro.
Tratamiento del punto neutro
La puesta a tierra del punto neutro de la red mediante una bobina inductiva no afecta al funcionamiento sin problemas de la red. Sólo en caso de defecto a tierra adquiere importancia la bobina. Mientras que con una conexión fija o de baja resistencia entre neutro y tierra el fallo monofásico es un fallo a tierra y provoca una interrupción del suministro, en las redes compensadas sólo circula una pequeña corriente por el lugar del fallo. La red puede seguir funcionando y suele haber tiempo suficiente para localizar la avería y aislarla mediante una acción de conmutación.
Ajustes de la bobina E
En funcionamiento sin perturbaciones, las capacitancias entre los conductores y tierra nunca son iguales. La capacitancia asimétrica resultante impulsa una corriente a través de la conexión en paralelo de las capacitancias de la bobina inductiva y de la red.
Se puede medir una tensión en la bobina inductiva que alcanza su valor máximo en resonancia. Se determina la curva de resonancia, ajustada por la bobina inductiva y la tensión medida en su devanado auxiliar.
Si se ajusta una corriente en la escala de la bobina-e, que es mayor que la corriente resultante de la capacitancia de la red, esto se denomina funcionamiento sobrecompensado; si se ajusta una corriente menor, esto se denomina funcionamiento de la red subcompensado. En las redes de media tensión, es habitual una corriente, teniendo en cuenta las condiciones locales de tierra (Il – ICe) de hasta 25 A.
En la referencia (3) se incluyen, en particular, notas sobre la distribución de la corriente en la red y los diagramas fasoriales correspondientes.
No siempre es fácil configurar la bobina inductiva. El alto nivel de simetría de la construcción del cable en las redes de cables genera sólo una pequeña tensión homopolar y, por tanto, una curva de resonancia plana.
En las referencias (4) y (5) se ofrecen ayudas de instalación para casos críticos.
En primer lugar, se describe cómo, midiendo las tensiones fase-tierra, se puede calcular una curva de resonancia universal y, en segundo lugar, se muestra cómo utilizando capacitancias asimétricas el punto de resonancia recibe una expresión más clara. De este modo, el ajuste necesario cerca del punto de resonancia puede realizarse de forma más segura.
En caso de fallo a tierra, la capacitancia de la red forma un circuito resonante paralelo con la bobina inductiva, a la que se aplica toda la tensión del punto neutro. Si la bobina-e se ajusta cerca de la resonancia, la corriente a través del punto de fallo sigue siendo pequeña y se evitan daños en el lugar de la falta a tierra. El objetivo de un dispositivo de localización de faltas a tierra es encontrar la trayectoria de esta pequeña corriente. Un ajuste distinto al punto de resonancia de la bobina-e aumenta la corriente en el lugar de la avería y puede facilitar la localización de averías.
Detección de faltas a tierra
Si las operaciones de carga han remitido después de una falta a tierra (falta a tierra persistente), la localización de la falta puede determinarse con equipos de localización de faltas a tierra. En el mercado existen relés de localización de faltas a tierra que miden y evalúan el contenido efectivo, reactivo y/o armónico.
Dado que la corriente en el lugar de la falta también tiene que fluir a través de la bobina inductiva, este es el lugar central para ejercer una influencia sobre la corriente de falta.
Un método sencillo de detección de faltas a tierra es el principio de localización por impulsos. En este proceso, la corriente reactiva de la bobina inductiva se modula. Esta corriente así identificada fluye hacia el punto de fallo y puede detectarse en su camino desde el relé de localización de fallo a tierra y visualizarse.
Mantenimiento
Las operaciones de conmutación o los cambios de mayor envergadura en la red dan lugar a una nueva corriente de tierra capacitiva de la red conectada galvánicamente y requieren el ajuste de la bobina inductiva. La bobina-e sólo puede realizar su función protectora si se comprueba el ajuste para tales intervenciones y se corrige en caso necesario.
Referencias:
[1] Punto estrella
Hubensteiner, H. et al: Schutztechnik in elektrischen Netzen Vol. 11993 VDE-Verlag Página 59 … 74
[2] Punto neutro
Handschin, E.; König, D.: Tratamiento del punto neutro en media tensión
Fundamentals NMT Conference Booklet Nov.1995, Mulhouse Sección: A.1.
[3] Bobina E en general
Speck, D.: Protección de redes Neckarwerke Elektrizitätsversorgungs-AG 1981 Página 14 … 23
[4] Ajuste
Hauser, G.; Rüger, R. y Schelski, U. Düren: Determinación de la curva de resonancia con ayuda de las tensiones conductor-tierra Elektrizitätswirtschaft, Jg. 85 (1986) Heft 11 Página 427, 428
[5] Problemas de ajuste
Schäfer, H. D. et al: Aumento de la tensión homopolar en redes de cables de media tensión con compensación de derivaciones a tierra Elektrizitätswirtschaft, Jg. 93 (1994) Heft 21 Seite 1295 …1302
