Compensación de fallas a tierra e inyección de corriente
Soluciones para diferentes topologías de red
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¿Qué Es La Compensación Por Defecto a Tierra?
La compensación de defectos a tierra es un método para limitar la corriente residual en caso de defecto a tierra en una red eléctrica. Una falta a tierra es una falta en la que una fase de la red está en contacto directo con tierra, lo que puede provocar una corriente residual importante. El objetivo de la compensación de las faltas a tierra es minimizar esta corriente de falta utilizando reactancias especiales, conocidas como reactancias de falta a tierra o bobinas de Petersen. Un sinónimo de compensación de defectos a tierra es la puesta a tierra resonante en estrella, a menudo también denominada red anulada.
La puesta a tierra en estrella resonante se basa en el principio de que la inductancia de la bobina de choque resuena con la capacitancia de la red. Como resultado, la corriente capacitiva que fluye en caso de fallo a tierra puede compensarse, lo que reduce en gran medida la corriente de fallo o incluso la lleva casi a cero. Esta forma de puesta a tierra es especialmente común en las redes neutralizadas, donde los fallos a tierra sólo deben provocar corrientes muy bajas para garantizar la seguridad y la estabilidad de la red.
Un ejemplo: Se produce un fallo a tierra en una red de media tensión de 20 kV. Utilizando una bobina Petersen adaptada a la capacidad de la red, la corriente de defecto se reduce hasta tal punto que no es necesario desconectar la red inmediatamente. La red puede seguir funcionando y la avería puede rectificarse durante el mantenimiento planificado sin provocar un fallo de la red.
Instrucciones de uso virtuales
Descripción del procedimiento básico para la puesta en marcha del REG-DP(A)
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Problemas De Las Redes Con Derivaciones a Tierra Sin Utilizar Bobinas De Petersen O Bobinas Diferenciales (Compensación De Derivaciones a Tierra)
- Las redes sin compensación de derivaciones a tierra deben desconectarse en caso de derivación a tierra que provoque un corte del suministro eléctrico.
- Si la red no dispone de compensación de derivaciones a tierra, en el punto de la derivación a tierra fluyen elevadas corrientes eléctricas en el suelo que pueden provocar elevadas tensiones de paso y tensiones de contacto que ponen en peligro la vida de personas y animales. Si no se respetan las tensiones de paso y contacto admisibles en caso de fallo a tierra (en una instalación con puesta a tierra rígida y, por lo general, también en una instalación aislada), la instalación debe desconectarse inmediatamente.
- El fallo a tierra puede provocar chispas y arcos y, por tanto, incendios.
- En un sistema aislado y compensado, las tensiones de los conductores sanos aumentan en caso de defecto a tierra, lo que supone una carga adicional para el aislamiento. Por ello, los sistemas de muy alta tensión funcionan con una puesta a tierra rígida, ya que el esfuerzo adicional de aislamiento no resultaría económico.
Todas Las Tareas De Control, Medición Y Registro
«Todo lo relacionado con la bobina Petersen»
Nuestros reguladores de bobina Petersen libremente programables se utilizan en redes de media y alta tensión para la regulación de bobinas Petersen (también llamada bobina P o bobina de supresión de arco) de ajuste continuo bajo carga. Además, se pueden llevar a cabo todas las demás tareas de control, medición y registro relacionadas con la bobina Petersen.
La regulación clásica, es decir, la búsqueda de la curva de resonancia mediante el procedimiento de la bobina, ya no puede utilizarse para la sintonización satisfactoria de la bobina Petersen en determinadas situaciones de la red.
Especialmente cuando hay una tensión residual inestable y fuertemente influenciada o redes muy simétricas, hemos desarrollado la inyección de corriente para este caso cada vez más frecuente. La inyección de corriente genera una señal que se introduce en la red a través del devanado auxiliar de potencia de la bobina Petersen. A partir de la reacción de la red, la combinación de REG-DP(A) más la inyección de corriente es capaz de calcular una curva de resonancia a pesar de la baja o muy influenciada tensión residual.
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¿Cómo Se Calcula La Compensación Por Defecto a Tierra?
Las bobinas de Petersen (también denominadas bobinas de supresión de derivaciones a tierra) se utilizan en redes de media y alta tensión para que, en caso de derivación a tierra unipolar, la corriente capacitiva a través del punto de derivación se compense con una corriente inductiva de aproximadamente la misma magnitud pero en sentido contrario. Para ello, la bobina debe ajustarse a una resistencia inductiva XL en el estado sano del sistema, que corresponde aproximadamente a la resistencia capacitiva XC del sistema.
La compensación de la falta a tierra en el sistema trifásico se muestra en el siguiente ejemplo análogo al ejemplo para el sistema aislado. Con la compensación total por la bobina de compensación, la corriente capacitiva de defecto a tierra Ice se compensa totalmente y, en caso de defecto a tierra, la corriente en el lugar del defecto pasa a serIF=0.
Por regla general, las redes reales no se compensan totalmente, sino que suelen funcionar ligeramente sobrecompensadas, ya que la tensión homopolar es la más alta con compensación total (en el punto de resonancia) y, por tanto, una de las tensiones del conductor también asume el valor más excesivo.
El grado de sobrecompensación o subcompensación se indica mediante el denominado grado de desafinación v.
v = (IL – IC) / IL
El punto de resonancia y, por tanto, el punto de ajuste ideal para la bobina de supresión de derivaciones a tierra cambia en las redes reales porque la capacidad de la red cambia debido a la conmutación. El control automático de la bobina es importante para garantizar que siempre esté sintonizada de la forma más adecuada posible para el estado actual de la red. Esto puede hacerse con el regulador de bobina de compensación REG-DP de A. Eberle. El REG-DP calcula la compensación correcta de los fallos a tierra de forma automática y continua midiendo la curva de resonancia.
La inductancia necesaria de la bobina se selecciona de modo que resuene con la capacitancia de la red. La condición de resonancia puede describirse matemáticamente mediante la siguiente ecuación:
L = 1/ ω2 * C
Donde L es la inductancia de la bobina, C es la capacitancia de la red y ω es la frecuencia angular de la red (ω=2πf, donde f es la frecuencia de la red).
En la práctica, la bobina se ajusta de modo que compense la capacitancia de la red con la mayor precisión posible. De este modo se minimiza la corriente residual resultante en caso de defecto a tierra. El ajuste exacto también puede realizarse in situ para tener en cuenta las fluctuaciones de la capacidad de la red.
En las redes anuladas, es especialmente importante calcular y ajustar con precisión la compensación de las derivaciones a tierra, ya que la seguridad y la estabilidad de la red dependen en gran medida de la eficacia de la puesta a tierra resonante en estrella.
Esta compensación de fallos a tierra logra un alto grado de fiabilidad operativa, ya que los fallos a tierra pueden compensarse sin desconectar inmediatamente la red, lo que resulta especialmente ventajoso en redes de suministro complejas y de gran escala.
¿Qué Es La Puesta a Tierra (a Corto Plazo) Del Neutro De Baja Resistencia (KNOSPE/NOSPE)?
La puesta a tierra del punto de estrella de baja resistencia es un método de puesta a tierra del punto de estrella de una red eléctrica en el que el punto de estrella se conecta a tierra mediante una resistencia. Esta resistencia tiene un valor relativamente bajo para que, en caso de fallo, circule una corriente de defecto a tierra elevada. Este método de puesta a tierra se utiliza para garantizar la protección de las personas y los sistemas en las redes de distribución eléctrica.
La puesta a tierra del neutro de baja resistencia a corto plazo, a menudo abreviada como KNOSPE o NOSPE, se refiere a un modo específico de funcionamiento en el que la puesta a tierra de baja resistencia sólo está activa durante un breve periodo de tiempo después de que se produzca un fallo a tierra. Esto permite detectar y localizar rápidamente el fallo, al tiempo que la red mantiene un alto nivel de seguridad.
Un ejemplo: Se produce un fallo a tierra en una red de media tensión. Se activa la puesta a tierra momentánea del neutro de baja resistencia, lo que genera una corriente de defecto a tierra definida que los dispositivos de protección pueden detectar fácilmente. Al cabo de poco tiempo, la conexión de baja resistencia se desconecta para minimizar la corriente de defecto y proteger el sistema de daños mayores. A continuación, la red puede seguir funcionando en un modo de mayor resistencia o con otra forma de puesta a tierra.
El método NOSPE se utiliza normalmente en redes en las que se requiere una rápida detección y rectificación de averías. La resistencia de baja impedancia ajusta la corriente de defecto a tierra a un valor tan alto que activa de forma fiable los relés de protección dependientes de la sobreintensidad. El dimensionamiento exacto de la resistencia depende de los parámetros de la red, incluida la tensión de red y los requisitos de corriente de defecto a tierra.
Un valor típico para la resistencia en una toma de tierra en estrella de baja resistencia podría, por ejemplo, seleccionarse para que fluya una corriente de varios cientos de amperios en caso de fallo a tierra. Esta elevada corriente garantiza que se reconozca rápidamente el fallo y se desconecte la línea afectada.
La NOSPE se utiliza a menudo en redes que, por lo demás, están puestas a tierra en estrella no saturada para permitir una rápida detección de averías. En estos sistemas, la puesta a tierra en estrella de baja resistencia a corto plazo ofrece la ventaja de que solo realiza la puesta a tierra temporalmente, lo que significa que las ventajas de otros métodos de puesta a tierra, como la puesta a tierra en estrella resonante, no se ven perjudicadas.
En resumen, la puesta a tierra del neutro de baja resistencia y, en particular, la puesta a tierra del neutro de baja resistencia a corto plazo ofrece un método eficaz de puesta a tierra en las redes de distribución eléctrica que permite tanto una detección rápida de los fallos como un alto nivel de protección.
