Una subestación prefabricada es un componente crucial en los sistemas modernos de distribución de energía. Combina varios equipos eléctricos, como transformadores, aparemetros y dispositivos de control en una unidad probada previamente ensamblada y probada de fábrica. Uno de los aspectos más importantes de una subestación prefabricada es su sistema de conexión a tierra. En este blog, como proveedor de subestaciones prefabricado, profundizaré en lo que es el sistema de conexión a tierra de una subestación prefabricada, su importancia y cómo funciona.
¿Qué es un sistema de conexión a tierra en una subestación prefabricada?
El sistema de conexión a tierra de una subestación prefabricada es una red de conductores y electrodos que conectan equipos eléctricos y la estructura metálica de la subestación a la Tierra. Proporciona una ruta de resistencia baja para que la corriente eléctrica fluya hacia el suelo en condiciones de falla. Este sistema generalmente consiste en electrodos de conexión a tierra, conductores de conexión a tierra y conductores de unión.
Los electrodos de conexión a tierra son las partes del sistema que están en contacto directo con la Tierra. Los tipos comunes de electrodos de conexión a tierra incluyen varillas de tierra, que generalmente están hechas de acero recubierto de cobre o cobre sólido. Estas varillas se conducen al suelo a una cierta profundidad, a menudo alrededor de 2.5 a 3 metros, para garantizar un buen contacto eléctrico con el suelo. Otro tipo de electrodo de conexión a tierra es la cuadrícula de conexión a tierra, que es una red de conductores horizontales enterrados en el suelo. La cuadrícula de conexión a tierra está diseñada para cubrir un área grande para reducir la resistencia general a la conexión a tierra.
Los conductores de conexión a tierra se utilizan para conectar el equipo eléctrico y la estructura metálica de la subestación a los electrodos de conexión a tierra. Por lo general, están hechos de cobre o aluminio y tienen un área cruzada suficiente para transportar la corriente de falla de manera segura. Los conductores de unión, por otro lado, se utilizan para conectar diferentes partes metálicas de la subestación para garantizar la continuidad eléctrica. Esto ayuda a prevenir posibles diferencias entre las diferentes partes de la subestación, lo que podría provocar descarga eléctrica o daños al equipo.
Importancia del sistema de conexión a tierra
El sistema de conexión a tierra en una subestación prefabricada cumple varias funciones importantes. En primer lugar, protege al personal de la descarga eléctrica. En condiciones de funcionamiento normales, las partes metálicas del equipo eléctrico en la subestación tienen el mismo potencial que la Tierra. Sin embargo, en el caso de una falla, como un circuito corto entre el conductor vivo y el recinto metálico del equipo, el sistema de conexión a tierra proporciona una ruta para que la corriente de falla fluya hacia el suelo. Esto mantiene el voltaje en las partes metálicas del equipo en un nivel seguro, reduciendo el riesgo de descarga eléctrica al personal que puede entrar en contacto con el equipo.
En segundo lugar, el sistema de conexión a tierra protege los equipos eléctricos del daño. Las corrientes de fallas pueden ser muy grandes, y si no se desvían adecuadamente, pueden causar sobrecalentamiento, arcos y daños mecánicos en el equipo eléctrico. El sistema de conexión a tierra proporciona una ruta de resistencia baja para la corriente de falla, lo que le permite fluir de manera segura al suelo. Esto ayuda a limitar la magnitud de la corriente de falla y reduce el estrés en el equipo eléctrico, extendiendo así su vida útil.
En tercer lugar, el sistema de conexión a tierra ayuda a mantener la estabilidad del sistema de energía. En un sistema de energía, la base del punto neutral del transformador es esencial para el funcionamiento adecuado del sistema. Ayuda a controlar los niveles de voltaje, reducir el riesgo de sobretensión y garantizar el funcionamiento adecuado de los relés protectores. El sistema de conexión a tierra en la subestación prefabricada también ayuda a reducir la interferencia electromagnética (EMI) e interferencia de radio -frecuencia (RFI). Al proporcionar una ruta de baja impedancia para la corriente de retorno de los circuitos eléctricos, ayuda a minimizar la generación de campos electromagnéticos y reduce la interferencia con otros equipos eléctricos y electrónicos.
Cómo funciona el sistema de conexión a tierra
La operación del sistema de conexión a tierra en una subestación prefabricada se puede entender en el contexto de las condiciones de falla. Cuando se produce una falla en el sistema eléctrico, como un circuito corto entre un conductor vivo y el recinto metálico del equipo, una gran corriente de falla fluye a través de los conductores de conexión a tierra a los electrodos de conexión a tierra y luego en el suelo.
La efectividad del sistema de conexión a tierra depende de su resistencia a la base. La resistencia a la conexión a tierra es la resistencia entre el electrodo de conexión a tierra y la tierra. Es deseable una baja resistencia a tierra porque permite que la corriente de falla fluya fácilmente al suelo. Los factores que afectan la resistencia a la conexión a tierra incluyen el tipo de suelo, la profundidad y la longitud de los electrodos de conexión a tierra y el área cruzada de los conductores de conexión a tierra.
Para garantizar el funcionamiento adecuado del sistema de conexión a tierra, se requieren pruebas y mantenimiento regulares. La resistencia a la base debe medirse periódicamente para garantizar que esté dentro del rango aceptable. Si se encuentra que la resistencia a la conexión a tierra es demasiado alta, se pueden tomar medidas como agregar más electrodos de conexión a tierra o usar materiales de relleno conductor para reducirlo.
Diferentes tipos de sistemas de conexión a tierra en subestaciones prefabricadas
Existen varios tipos de sistemas de conexión a tierra que se pueden usar en subestaciones prefabricadas. Los tipos más comunes incluyen el sistema TN, el sistema TT y el sistema de TI.
En el sistema TN, el punto neutral de la fuente de alimentación está directamente conectado a tierra, y las partes metálicas del equipo eléctrico están conectadas al conductor neutro (TN - C), a un conductor protector separado (TN - S), o a un conductor neutro y protector combinado (TN - C). El sistema TN se usa ampliamente en sistemas de distribución de bajo voltaje porque proporciona una buena protección contra la descarga eléctrica y es relativamente fácil de instalar y mantener.
El sistema TT tiene el punto neutral de la fuente de alimentación directamente conectada a tierra, y las partes metálicas del equipo eléctrico se conectan independientemente. Este sistema a menudo se usa en áreas rurales o en situaciones donde la instalación eléctrica está lejos de la fuente de alimentación. La ventaja del sistema TT es que proporciona un alto nivel de protección contra la descarga eléctrica incluso en caso de una falla en el conductor neutral.
El sistema de TI tiene el punto neutral de la fuente de alimentación, ya sea sin tierra o conectado a tierra a través de un dispositivo de alta impedancia. En este sistema, las partes metálicas del equipo eléctrico se conectan independientemente. El sistema de TI se usa comúnmente en instalaciones eléctricas críticas, como hospitales y centros de datos, donde la fuente de alimentación continua es esencial. Proporciona una buena protección contra fallas de una sola fase a tierra y permite que el sistema continúe operando por un corto período de tiempo después de que ocurra una falla.
Nuestras ofertas como proveedor de subestaciones prefabricados
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Referencias
- "Guía de instalación eléctrica", Comisión Electrotécnica Internacional (IEC).
- "Código Eléctrico Nacional (NEC)", Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA).
- "Power System Caseing and Transients: una introducción", A. Greenwood.