Puesta a tierra de protección en instalaciones eléctricas

Se denomina puesta a cero a la conexión eléctrica de partes metálicas no conductoras de instalaciones eléctricas con el neutro puesto a tierra del devanado secundario de un transformador o generador reductor trifásico, con la salida puesta a tierra de una fuente de corriente monofásica, con el punto medio en redes DC.

El principio de funcionamiento del reinicio se basa en la ocurrencia de un cortocircuito durante una ruptura de fase de la parte no actual del dispositivo o dispositivo, lo que conduce a la operación del sistema de protección (disyuntor o fusibles quemados).

La puesta a cero es la principal medida de protección contra contactos indirectos en instalaciones eléctricas de hasta 1 kV con red neutra puesta a tierra. Dado que el neutro está conectado a tierra, la conexión a tierra puede considerarse un tipo específico de conexión a tierra.

Un cable de protección neutral se denomina cable que conecta las partes neutralizadas (cajas, estructuras, carcasas, etc.) con el neutro conectado a tierra de la fuente de alimentación (transformador, generador). Ver aquí para más detalles: Conductores de protección en instalaciones eléctricas (conductores PE).

En redes de 380/220 V según Requisitos de PUE Se aplica puesta a tierra de neutros (puntos cero) de transformadores o generadores.

Considere primero una red de 380 V con un neutro conectado a tierra. Tal red se muestra en la Fig. 1.

Si una persona toca un conductor de esta red, entonces, bajo la influencia del voltaje de fase, se forma un circuito de falla que se cierra a través del cuerpo humano, los zapatos, el piso, la tierra, la tierra neutra (ver flechas). El mismo circuito se forma si una persona toca la carcasa con aislamiento dañado. Sin embargo, es imposible simplemente conectar a tierra la carcasa del receptor eléctrico.

Arroz. 1. Tocar un cable en una red con neutro puesto a tierra

Arroz. 2. Puesta a tierra del receptor eléctrico en una red con neutro puesto a tierra

Para comprender esto, supongamos que, no obstante, se realiza dicha conexión a tierra (Fig. 2) y que la instalación se cortocircuita con la carcasa del motor. La corriente de cortocircuito fluirá a través de dos interruptores de puesta a tierra: un receptor eléctrico Rc y un neutro R® (ver flechas).

De Ley de Ohm la tensión de fase de la red Uf se distribuirá entre los electrodos de puesta a tierra Rz y Ro en proporción a sus valores, es decir, cuanto mayor sea la resistencia del electrodo de puesta a tierra, mayor será la caída de tensión en el mismo.

Si, por ejemplo, la resistencia Ro = 1 ohmio, Rz = 4 ohmios y Uf = 220 V, entonces la caída de tensión se distribuirá de la siguiente manera: en la resistencia Rz tendremos 176 V, y en la resistencia Ro tendremos = 44 voltios

Esto crea un voltaje peligroso entre la carcasa del motor y tierra. Una persona que toque el gabinete podría recibir una descarga eléctrica.Si existe una relación inversa de resistencias, es decir, Ro será mayor que Rz, puede surgir una tensión peligrosa entre la tierra y los marcos de los equipos instalados cerca del transformador y que tienen una tierra común con el neutro.

Arroz. 3… Restablecimiento del receptor eléctrico en una red con neutro puesto a tierra

Por este motivo, en instalaciones con neutro puesto a tierra con una tensión de 380/220 V, se utiliza un tipo diferente de sistema de puesta a tierra: todas las carcasas y estructuras metálicas se conectan eléctricamente al neutro puesto a tierra del transformador a través del hilo neutro de la red. o un cable neutro especial (Fig. 3), por lo tanto, cualquier cortocircuito en la carcasa se convierte en un cortocircuito y la sección de emergencia se apaga mediante un fusible o un disyuntor. Tal sistema de puesta a tierra se llama desaparecer.

De esta forma, la puesta a tierra de seguridad se consigue desconectando el tramo de red en el que se ha producido un cortocircuito en la carcasa.

El efecto protector de la puesta a tierra consiste en desconectar automáticamente la parte del circuito con el aislamiento dañado y al mismo tiempo en reducir el potencial de la carcasa durante el tiempo que transcurre desde el momento del cortocircuito hasta el momento de la desconexión. Después de que una persona toca el cuerpo de un receptor eléctrico que no está apagado por algún motivo, aparecerá una rama de corriente en el circuito a través del cuerpo humano.

Además, si se instala un RCD en esta línea, también funciona, pero no por una gran corriente, sino porque la corriente en el cable de fase se vuelve desigual a la corriente en el cable de trabajo neutral, ya que la mayor parte de la corriente tiene lugar en un circuito de protección a tierra más allá del RCD.Si se instalan un RCD y un disyuntor en esta línea, uno o ambos funcionarán, según la velocidad y la magnitud de la corriente de falla.

Así como no todas las puestas a tierra proporcionan seguridad, no todas las puestas a tierra son adecuadas para proporcionar seguridad. El restablecimiento debe realizarse de manera que la corriente de cortocircuito en la sección de emergencia alcance un valor suficiente para fundir el fusible del fusible más cercano o apagar la máquina. Para ello, la resistencia de cortocircuito debe ser lo suficientemente baja.

Si no se produce el disparo, la corriente de falla fluirá por el circuito durante mucho tiempo y se producirá una tensión con respecto a tierra no solo en el caso de falla, sino también en todos los casos de reinicio (ya que están conectados eléctricamente). Esta tensión es igual a la magnitud del producto de la corriente de falla por la resistencia del hilo neutro de la red o el hilo neutro y puede ser de magnitud significativa y por tanto peligrosa, especialmente en lugares donde no existe compensación de potencial. Para evitar tal peligro, es necesario seguir cuidadosamente los requisitos de PUE para el dispositivo de puesta a tierra.

La acción protectora de neutralización es proporcionada por la operación confiable de la corriente de sobrecorriente para desconectar rápidamente la sección de red con aislamiento dañado. De PUE el tiempo de apagado automático de la línea dañada para la red de 220 / 380V no debe exceder los 0,4 s.

Para esto, es necesario que la corriente de cortocircuito en el circuito de fase cero cumpla la condición ITo > k az nom, donde k es el factor de confiabilidad, Inom — corriente nominal de la configuración del dispositivo de desconexión (fusible, automático físico cambiar).

El coeficiente de confiabilidad k según PUE debe ser como mínimo: 3 — para fusibles o interruptores con disparo térmico (termo-relé) para locales normales y 4 — 6 — para áreas explosivas, 1,4 — para interruptores automáticos con disparo electromagnético en todos los locales.

La resistencia de propagación del dispositivo de puesta a tierra del neutro Ro (tierra de trabajo) no debe ser superior a 2, 4 y 8 ohmios respectivamente a las tensiones nominales de 660, 380 y 220 V de las instalaciones eléctricas trifásicas.