Principi de funcionament de l'armari de resistència de connexió a terra neutre

ElArmari de resistències de connexió a terra neutreés un dispositiu crític de protecció de seguretat en sistemes de distribució d'energia de mitjana i alta tensió. S'adopta àmpliament en sistemes elèctrics de poca corrent a terra a 6 kV, 10 kV i 35 kV per a plantes industrials i mineres, subestacions, centrals fotovoltaiques i eòliques. La seva funció principal és resoldre problemes com ara la sobretensió, la reencesa de l'arc i l'avaria de l'equip provocada per fallades monofàsiques a terra per garantir un funcionament segur i estable del sistema. El seu principi de funcionament general es basa en les característiques de connexió a terra del punt neutre dels sistemes d'alimentació combinades amb mecanismes de limitació de corrent basats en resistències, estabilització de tensió i retroalimentació del senyal, que funcionen en dues condicions: funcionament normal i condicions de fallada.
En funcionament normal del sistema, les tensions trifàsiques es mantenen simètriques i equilibrades. El potencial de punt neutre dels transformadors i generadors és igual a zero sense diferència de potencial amb la terra. En aquest moment, els components de resistències, els transformadors d'instruments i els mòduls de cablejat dins del gabinet de resistències de connexió a terra neutre funcionen en condicions d'espera sense càrrega sense que hi passi corrent. El dispositiu no genera pèrdues ni calor i només es manté preparat per al servei. No exerceix cap impacte advers en el subministrament d'energia normal i no consumeix energia elèctrica, la qual cosa s'adapta al funcionament del sistema en estat estacionari a llarg termini.
Un cop es produeixen falles monofàsiques a terra, com ara danys a l'aïllament, caiguda del cable a terra o avaria de l'equip, l'equilibri trifàsic es trenca. La tensió de la fase defectuosa cau bruscament mentre augmenten les tensions de les fases no defectuoses, provocant un desplaçament del potencial del punt neutre contra la terra. Es forma un bucle conductor entre el punt neutre i el terra, i el corrent de fallada de terra flueix a través del gabinet de resistència de connexió a terra neutre per construir un camí de descàrrega complet, que serveix com a activador principal per a l'activació del dispositiu.
El seu mecanisme bàsic rau en la limitació de corrent basada en resistències i la supressió de sobretensió. En sistemes de punt neutre purament sense connexió a terra, les falles monofàsiques a terra generen un corrent de falla capacitiva amb una amplitud reduïda però un risc elevat d'arcs elèctrics intermitents, que provoquen a més un pic de sobretensió ressonant a 3-4 vegades la tensió nominal. Aquesta sobretensió pot danyar l'aïllament de cables, aparells de commutació i transformadors i provocar una fallada d'equips a gran escala. Després de posar en servei l'armari de resistències de connexió a terra neutre, el corrent de falla ha de passar a través de resistències d'alta tensió d'alta potència dins de l'armari. Les resistències restringeixen amb precisió l'amplitud del corrent de falla i eviten cops de corrent intens als equips.
A més, les resistències dissipen ràpidament l'energia ressonant generada per fallades, frenen la generació i la reencesa d'arcs intermitents, eliminen la sobretensió de connexió a terra de l'arc i la sobretensió de ferroressonància i estabilitzen les tensions del sistema a terra dins de rangs segurs. A més, els transformadors de corrent integrats recullen senyals de corrent en temps real dels bucles de falla i els transmeten a unitats de protecció basades en microordinadors. En els sistemes tradicionals sense connexió a terra, el corrent de falla feble impedeix que els relés de protecció identifiquin les fallades amb precisió. El gabinet de resistències de connexió a terra neutre augmenta artificialment el corrent de falla activa, permetent als dispositius de protecció capturar informació de fallades ràpidament, localitzar les fallades amb precisió i enviar senyals d'alarma o disparar de manera oportuna.
Segons els valors de resistència, els armaris es divideixen en modes de connexió a terra d'alta resistència, resistència mitjana i baixa resistència per a diferents escenaris d'aplicació. La posada a terra d'alta resistència se centra en la supressió de sobretensió i la protecció d'aïllament i permet un funcionament a curt termini del sistema amb fallades existents. La posada a terra de resistència mitjana i baixa emfatitza la limitació ràpida del corrent i l'activació de protecció fiable per a un aïllament ràpid de fallades, adequat per a llocs que requereixen una alta seguretat d'alimentació i una ràpida velocitat de resposta a fallades. En general, mitjançant la limitació passiva del corrent, l'estabilització de tensió que dissipa l'energia i la retroalimentació del senyal actiu, el gabinet de resistències de connexió a terra neutral elimina fonamentalment els riscos ocults clau en els sistemes de connexió a terra de petit corrent i equilibra la fiabilitat de la font d'alimentació i la seguretat dels equips. Constitueix un aparell de protecció indispensable per a xarxes de distribució d'energia de mitjana tensió.