La conexión a tierra de baja-corriente es una práctica estándar en los sistemas de distribución en el extremo medio del rango de voltaje: el punto neutro no está conectado a tierra en absoluto o está conectado únicamente a través de una bobina Petersen. Una falla monofásica-a-tierra va acompañada de pequeñas corrientes de falla; por lo tanto, el sistema de protección no se dispara inmediatamente y el sistema continúa funcionando. De esta manera se mejora la continuidad, pero con bastante frecuencia se subestiman los riesgos.
El efecto más directo es el aumento de tensión en las fases sin falla. El voltaje de fase se eleva al nivel de línea-a-línea. Si el aislamiento ya es débil en alguna parte, operar a aproximadamente 1,73 veces el voltaje de fase normal durante un período prolongado puede provocar una segunda falla a tierra o una falla de fase-a-fase. Muchas fallas de equipos no son repentinas; El aislamiento se deteriora gradualmente bajo sobretensión hasta su rotura.
Si se produce un arco intermitente en el punto de falla, es aún peor. El arco muere y se restablece una y otra vez, creando oscilaciones de alta-frecuencia, así como sobretensiones a tierra con picos de varias veces el voltaje de fase nominal. Estas sobretensiones se propagan a través del sistema y son capaces de penetrar transformadores, terminaciones de cables, devanados de motores y otros dispositivos. El arco también genera armónicos en el bus, perturbando los VFD, PLC, dispositivos de precisión y otras cargas sensibles.
Una falla de una sola-fase-a-tierra también crea un desequilibrio de voltaje y un claro aumento en el voltaje de secuencia cero-. Incluso sin un disparo del alimentador, la calidad de la energía ya se ha degradado. Para equipos sensibles, el desequilibrio y los armónicos pueden causar operación falsa, apagado o errores de datos. Algunos procesos no pueden tolerar esa condición.
También existe un riesgo para la seguridad. Pueden existir potenciales de paso y contacto cerca de la falla, especialmente alrededor de líneas aéreas, zanjas para cables y recintos de equipos. Si la falla está en un área al alcance de las personas, el peligro persiste mientras el sistema permanezca energizado.
La ubicación de la falla es otro problema. Debido a que la corriente de falla es pequeña, la protección contra sobrecorriente convencional rara vez funciona. La distribución de corriente de secuencia cero-depende de la capacitancia de la línea, por lo que la selección del alimentador es propensa a errores. El cambio de prueba manual es directo, pero interrumpe brevemente los alimentadores sanos y altera los procesos continuos. La grabación transitoria y el juicio direccional de secuencia cero-mejoran la precisión de la ubicación.
Un mejor enfoque es el monitoreo en capas y la localización de fallas más rápida, no solo buscar después de una interrupción. A nivel de bus, el voltaje de secuencia cero-, el desequilibrio de voltaje y el contenido de armónicos pueden indicar si existe una falla a tierra. A nivel del alimentador, la dirección de la corriente de secuencia cero-y las características de forma de onda transitoria pueden identificar la línea con falla. Combinar esto con la compensación de la bobina Petersen o la conversión de conexión a tierra de baja-resistencia mantiene la corriente de falla y la sobretensión dentro de límites aceptables.
Los monitores de calidad de energía se pueden utilizar para registrar continuamente voltaje trifásico,-voltaje de secuencia cero, armónicos de corriente y formas de onda transitorias en circuitos críticos. Cuando el voltaje de secuencia cero-excede un umbral pre-establecido o cambia drásticamente, el dispositivo activará automáticamente la captura de forma de onda y registrará datos antes y después del evento. El personal de mantenimiento puede comparar tendencias para identificar conexiones a tierra esporádicas, deterioro del aislamiento o formación de arcos. Este tipo de dispositivo se puede utilizar en subestaciones, transformadores tipo plataforma-, almacenamiento local y carga remota para implementar en alimentadores críticos.
Cómo no ignorar nunca las fallas de fase-a-tierra si el sistema aún puede funcionar para sistemas de conexión a tierra de baja corriente. Si se detectan con suficiente antelación, puede implicar el simple reemplazo de un aislador o la reparación de la terminación del cable. Si se convierte en una falla de fase-a-fase o falla del equipo, el costo se vuelve significativamente mayor. Peor aún, el monitoreo en línea no reemplaza la protección; da alerta temprana y pruebas. Observe el voltaje de secuencia cero-, el desequilibrio de voltaje y las tendencias armónicas en el bus y en los alimentadores críticos si su red utiliza un neutro sin conexión a tierra o una bobina Petersen. La mayoría de los problemas de conexión a tierra monofásicos-pueden detectarse antes de que se agraven.
