El sistema de puesta a tierra sólido es esencial en cualquier instalación eléctrica. Aunque muchas personas pueden no estar familiarizadas con este término, su importancia no puede subestimarse. En este artículo, exploraremos en detalle qué es exactamente el sistema de puesta a tierra sólido y por qué es crucial para garantizar la seguridad y el correcto funcionamiento de cualquier sistema eléctrico. Después de leer esta guía, tendrás una comprensión clara de cómo funciona este sistema y por qué es vital para protegerte a ti y a tus dispositivos de los peligros eléctricos.
Cuando el punto vivo del sistema de suministro de energía eléctrica, que tiene un potencial cero en condiciones normales, se conecta al punto de tierra, se denomina puesta a tierra. La puesta a tierra se puede realizar mediante resistencia, reactancia y puesta a tierra sólida. Cada método de puesta a tierra tiene sus pros y sus contras.
Definición
Cuando el punto neutro del sistema trifasico está conectado a tierra a través de una resistencia despreciable se llama puesta a tierra sólida o puesta a tierra efectiva. El punto Y (estrella) del transformador, el punto neutro del generador de herida en estrella están conectados a tierra de manera efectiva o sólida.
En una puesta a tierra sólida, el potencial neutro está en potencial cero en condiciones normales y, en condiciones defectuosas, el voltaje neutro aumenta hasta el voltaje de fase. El voltaje de las fases sanas no aumenta cuando hay falla en el sistema si el sistema eléctrico tiene una conexión a tierra sólida y perfecta.
En una puesta a tierra sólida, la corriente de falla fluye a través de una ruta de menor resistencia porque el punto neutro está sujeto a tierra, que tiene una resistencia muy baja, por lo que se desea que la impedancia del sistema sea lo suficientemente grande para limitar la corriente de falla. Se prefiere la conexión a tierra sólida cuando la impedancia del circuito es lo suficientemente grande como para limitar la corriente de falla. Se prefiere el sistema sólido de puesta a tierra cuando;
- La impedancia de secuencia positiva del sistema de suministro es igual o mayor que la impedancia de secuencia cero.
- La reactancia de secuencia positiva es tres veces mayor o igual a la reactancia de secuencia cero.
Considere un sistema de suministro trifásico con su neutro conectado a tierra. Si ocurre una falla de fase a tierra en una fase a, su voltaje de fase se vuelve cero. Sin embargo, dos fases saludables b y C tiene el mismo voltaje que antes y, estas fases sanas continuar suministrando la corriente de falla.
La corriente de falla a tierra no debe exceder el 80 % de la falla trifásica. El voltaje de las fases sanas no aumenta en el sistema de puesta a tierra sólido. La corriente de falla If es de naturaleza inductiva y la suma de las corrientes (Ib+yoC )es capacitivo. Por lo tanto, la corriente capacitiva se anula con la corriente inductiva y, debido a esto, no se produce un voltaje de arco ni una condición de sobrevoltaje.
En un sistema de puesta a tierra sólido, la corriente de falla está limitada por la impedancia del sistema. Por lo tanto, la puesta a tierra sólida se utiliza para voltajes inferiores o superiores a 33 kV con una capacidad de potencia total que no exceda los 5 MVA.
Ventajas de la puesta a tierra sólida
- El neutro se mantiene en el potencial cero.
- El voltaje de la fase saludable bajo falla en cualquiera de las fases permanece constante y, por lo tanto, no se producen condiciones de voltaje de arco y sobrevoltaje.
- El transformador de corriente puede detectar fácilmente la corriente intensa que fluye a través de la tierra y la sección defectuosa se puede aislar rápidamente mediante un disyuntor o fusibles.
- La conexión a tierra sólida reduce la posibilidad de sobretensiones.
- El voltaje de las fases saludables permanece igual que antes de la falla y, por lo tanto, se requiere menos aislamiento para el equipo y se ahorra en el costo del equipo.
- Es fácil localizar el punto de falla.
- El sistema de puesta a tierra sólido permite usar voltaje de fase para cargas monofásicas porque el voltaje de fase a neutro es aproximadamente el 58,7% del voltaje de línea a línea.
Desventajas de la puesta a tierra sólida
- La fuerte corriente de falla a tierra fluye en el caso de un sistema sólidamente conectado a tierra y, por lo tanto, el sistema sufre una gran tensión eléctrica y mecánica. Incluso puede causar daño al equipo si la corriente de falla no es interrumpida a tiempo por el disyuntor.
- La fuerte corriente de falla a tierra es eliminada por un disyuntor y esto puede causar daños en los contactos del disyuntor a largo plazo. El interruptor debe ser de servicio pesado para un sistema de puesta a tierra sólido.
- La fuerte corriente de falla puede crear interferencias en el circuito de comunicación vecino.
- La corriente de falla a tierra está limitada únicamente por la impedancia del sistema y, por lo tanto, la magnitud de la corriente de falla a tierra es muy alta. Esta alta corriente puede provocar un arco eléctrico en el punto de falla y causar daños graves.
- El voltaje en el punto de falla puede exceder los 100 voltios cuando fluye una alta corriente de falla desde el punto de falla a tierra. La magnitud del voltaje en falla es igual al producto de la corriente de falla y la impedancia de tierra.