¿Cuál es la función de un transformador de puesta a tierra?

En una red eléctrica trifásica, existe capacitancia entre cada conductor de fase y entre cada fase y tierra. Cuando el punto neutro de la red no está sólidamente conectado a tierra, la tensión fase a tierra de la fase única conectada a tierra es cero, mientras que la tensión fase a tierra de las otras dos fases aumenta a √3 veces. Aunque el aumento en el voltaje de fase no excede la resistencia de aislamiento diseñada, conduce a un aumento en la capacitancia de tierra. En el caso de conexión a tierra monofásica, la corriente de capacitancia es tres veces mayor que la corriente de capacitancia de operación normal entre fase y tierra.

Cuando la corriente de capacitancia es grande, es propensa a arcos intermitentes, lo que resulta en sobretensión que afecta los circuitos oscilantes de inductancia y capacitancia de la red, con valores que alcanzan de 2.5 a 3 veces la tensión de fase. Cuanto mayor sea la tensión de la red, mayor será el peligro de sobretensión provocada por la misma. Por lo tanto, sólo los sistemas de suministro de energía con puntos neutros por debajo de 60 kV pueden permanecer sin conexión a tierra porque su corriente de capacitancia de conexión a tierra monofásica es relativamente pequeña. De lo contrario, el punto neutro debe conectarse a tierra a través de un transformador de puesta a tierra utilizando conexión a tierra por impedancia.

Cuando un lado del transformador principal de la subestación (por ejemplo, lado de 10 kV) tiene un devanado conectado en delta o estrella y no hay un punto neutro para la conexión a tierra, se necesita un transformador de puesta a tierra (reactor con un devanado en zigzag) cuando la corriente de capacitancia monofásica al suelo es grande. Esto crea un punto neutro artificial en la red para conexión a tierra a través de una bobina desenergizada, como se muestra en la Figura 114-1. El objetivo del transformador de puesta a tierra es establecer un punto neutro artificial en la red.

Durante el funcionamiento normal de la red eléctrica, el transformador de puesta a tierra soporta la tensión simétrica de la red, fluyendo sólo una pequeña corriente de excitación en estado sin carga. En este momento, la diferencia de potencial entre el punto neutro y tierra es cero (ignorando el voltaje de desplazamiento del punto neutro de la bobina desenergizada) y no fluye corriente a través de la bobina desenergizada.

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