Seguridad eléctrica: ¿cuál es la diferencia entre puesta a tierra y puesta a tierra?

El contenido del artículo

• El papel de la puesta a tierra en una red trifásica.
• Cómo funciona el bucle de tierra
• Diferencia entre puesta a tierra y puesta a cero
• Tipos de sistemas de puesta a tierra
• Puntos clave de la instalación eléctrica

Algunos aspectos de la seguridad eléctrica no están del todo claros para el profano, y esto es lo que lo distingue de un profesional que tiene permiso para instalar redes eléctricas. Hoy hablaremos sobre los componentes más importantes de cualquier sistema de electrificación: conexión a tierra y neutralización..

El papel de la puesta a tierra en una red trifásica.

Cualquier sistema eléctrico está construido sobre una red de CA trifásica o es parte de ella. Sin profundizar demasiado en la teoría, recordamos las definiciones básicas del funcionamiento de cualquier sistema trifásico..

Se produce un voltaje de 380 V entre dos fases tomadas 50 veces por segundo. Específicamente, en este momento, uno de los conductores se convierte en tierra, una fuente de electrones libres, y el otro conductor acepta estos electrones..

El mismo fenómeno ocurre en los otros dos pares de fases, pero la diferencia de tiempo entre cómo las fases «cambian» es aproximadamente un tercio del período de oscilación en uno de ellos. Este esquema de trabajo debe su apariencia al tipo más popular de máquinas eléctricas. Si organiza las fases en un círculo en el orden correcto, entonces la aparición de corriente en ellas también seguiría en un círculo y podría empujar el núcleo redondo del motor. En la versión más simple de conexiones eléctricas, las tres fases deben estar conectadas en un punto, mientras que en un momento particular en el tiempo, solo dos de ellas estarán en potencia máxima..

El principal problema es que la resistencia de los elementos de trabajo (bobinados del motor o bobinas calefactoras) incluidos en cada una de las fases no puede ser absolutamente igual. Por lo tanto, la corriente en cada uno de los tres circuitos siempre será diferente, y este fenómeno debe compensarse de alguna manera. Por lo tanto, el punto de convergencia de las tres fases está conectado a tierra para llevar el potencial eléctrico residual hacia él..

Cómo funciona el bucle de tierra

Cualquier entrada a un edificio de varios pisos se puede modelar de la misma manera. Pero los apartamentos, distribuidos en las tres fases disponibles, consumen electricidad de forma aleatoria, y este consumo cambia constantemente. Por supuesto, en promedio, en el punto de conexión del cable de la casa en el punto de distribución (RP), la diferencia de corrientes en las fases no es más del 5% de la carga nominal. Sin embargo, en casos raros, esta desviación puede ser superior al 20% y este fenómeno promete serios problemas..

Si por un momento imaginamos que el elevador eléctrico, o más bien, su parte del marco, en la que se atornillan todos los cables neutros, resultó estar aislado del suelo, una diferencia tan alta entre el consumo de los apartamentos en diferentes fases da como resultado el siguiente patrón:

1. En la fase más cargada, se produce una caída de tensión en proporción a la carga..
2. En las fases restantes, este voltaje, respectivamente, aumenta.

El cable neutro, conectado al circuito de tierra, sirve como una fuente de electrones de repuesto para tal caso. Ayuda a eliminar la asimetría de carga y evitar sobretensiones en las ramas adyacentes de un circuito trifásico..

Diferencia entre puesta a tierra y puesta a cero

Si durante el funcionamiento de un solo par de fases, la carga sobre ellas no es la misma, seguramente surgirá un potencial eléctrico positivo en el punto de convergencia. Es decir, si, tras una ruptura en el circuito de conexión a tierra, una persona agarra la carcasa de la entrada, se sorprenderá y la fuerza de este impacto dependerá del grado de asimetría de las cargas..

La mayoría de las máquinas eléctricas están diseñadas de tal manera que las cargas se distribuyen uniformemente en las tres fases; de lo contrario, algunos conductores se calentarán y desgastarán más rápido que otros. Por lo tanto, el punto de conexión de las fases en algunos dispositivos se lleva a un cuarto contacto separado, al que se conecta el conductor neutro..

Y aquí está la pregunta: ¿de dónde sacar este mismo conductor cero? Si presta atención a los polos de las líneas eléctricas de alto voltaje, solo hay tres cables en ellos, es decir, tres fases. Y para el transporte de electricidad, esto es suficiente, porque todos los transformadores en las subestaciones reductoras tienen una carga simétrica en los devanados y cada uno está conectado a tierra independientemente de los demás..

Y este cuarto conductor aparece en las últimas subestaciones transformadoras (TS) de la cadena de transformaciones, donde 6 o 10 kV se convierten en 220/380 V a los que estamos acostumbrados, y existe una probabilidad no ilusoria de carga asíncrona. En este punto, el comienzo de los tres devanados del transformador están conectados y conectados a un sistema de puesta a tierra común y desde este punto se origina el cuarto cable neutro..

Y ahora entendemos que la conexión a tierra es un sistema de varillas sumergidas en el suelo, y la conexión a tierra es una conexión forzada del punto medio al suelo para eliminar el potencial peligroso y la asimetría. En consecuencia, el conductor neutro está conectado al punto de conexión a tierra o más cercano, y el cable de tierra de protección está conectado directamente al bucle de tierra en sí..

Tipos de sistemas de puesta a tierra

¿Ha notado que el hilo neutro en un cable trifásico tiene una sección transversal más pequeña que el resto? Esto es bastante comprensible, porque no toda la carga recae sobre él, sino solo la diferencia de corrientes entre fases. Debe haber al menos un bucle de tierra en la red, y generalmente está cerca de la fuente de corriente: el transformador en la subestación. Aquí, el sistema requiere una puesta a cero obligatoria, pero al mismo tiempo el conductor cero deja de ser protector: lo que sucede si el cero se “quema” en el TP es familiar para muchos. Por esta razón, puede haber varios bucles de conexión a tierra a lo largo de toda la línea de transmisión de energía y, por lo general, este es el caso..

Por supuesto, la nueva conexión a tierra, a diferencia de la conexión a tierra, no es en absoluto necesaria, pero a menudo es extremadamente útil. Por el lugar donde se realiza la puesta a cero común y repetida de la red trifásica, se distinguen varios tipos de sistemas..

En los sistemas denominados I-T o T-T, el conductor de protección se toma siempre independientemente de la fuente, para ello el consumidor dispone su propio circuito. Incluso si la fuente tiene su propio punto de conexión a tierra, al que está conectado el conductor neutro, este último no tiene función de protección y no entra en contacto con el circuito de protección del consumidor de ninguna manera..

Los sistemas sin conexión a tierra del consumidor son más comunes. En ellos, el conductor de protección se transmite desde la fuente al consumidor, incluso a través del cable neutro. Dichos esquemas están designados por el prefijo TN y uno de los tres sufijos:

1. TN-C: los conductores neutros y de protección se combinan, todos los contactos de puesta a tierra en los enchufes están conectados al cable neutro.
2. TN-S: los conductores de protección y neutro no entran en contacto con ningún lugar, pero se pueden conectar al mismo circuito.
3. TN-C-S: el conductor de protección proviene de la propia fuente de corriente, pero allí todavía está conectado al cable neutro.

Puntos clave de la instalación eléctrica

Entonces, ¿cómo puede ser útil toda esta información en la práctica? Los esquemas con la propia conexión a tierra del consumidor son naturalmente preferibles, pero a veces son técnicamente imposibles de implementar, por ejemplo, en apartamentos de gran altura o en terrenos rocosos. Debe tener en cuenta que al combinar los conductores neutros y de protección en un solo cable (denominado PEN), la seguridad de las personas no es una prioridad, por lo que los equipos con los que las personas entran en contacto deben tener protección diferencial..

Y aquí, los instaladores novatos cometen un montón de errores, determinando incorrectamente el tipo de sistema de conexión a tierra / conexión a tierra y, en consecuencia, conectando incorrectamente el RCD. En sistemas con conductor combinado, el RCD se puede instalar en cualquier punto, pero siempre después del lugar de combinación. Este error ocurre a menudo cuando se trabaja con sistemas TN-C y TN-C-S, y especialmente a menudo si en dichos sistemas los conductores neutros y de protección no tienen el marcado apropiado..

Por lo tanto, nunca use cables amarillo-verde donde no sea necesario. Siempre conecte a tierra los gabinetes de metal y las carcasas de equipos, pero no con un conductor PEN combinado, en el que surge un potencial peligroso en caso de rotura cero, sino con un conductor de protección PE, que está conectado a su propio circuito..

Por cierto, si tiene su propio circuito, es muy, muy poco recomendable realizar una conexión a tierra sin protección, a menos que sea un circuito de su propia subestación o generador. El hecho es que con una ruptura cero, toda la diferencia en la carga asincrónica en la red de la ciudad (y esto puede ser varios cientos de amperios) procederá a tierra a través de su circuito, calentando el cable de conexión a blanco..