Estudio del fenómeno de la falta de un solo conductor a tierra

Falla a tierra de un solo conductor

Los sistemas eléctricos desempeñan un papel fundamental en la alimentación de nuestro mundo moderno, alimentando hogares, industrias e infraestructura. Sin embargo, estos sistemas no son inmunes a errores y fallas, y una de las fallas eléctricas más comunes es la falla única de línea a tierra (SLGF). En este artículo profundizaremos en los detalles de este error y exploraremos sus causas, efectos y posibles soluciones.

Considere un sistema trifásico con tierra neutra. La falla a tierra de una sola línea ocurre en la fase roja, como se muestra en la siguiente figura. De esta figura queda claro que:

imagem_thumb25255b125255d-7159880
single252520line252520to252520ground252520fault_thumb25255b425255d-5373313

La siguiente corriente en la fase roja en relación con las corrientes de línea debe ser:

imagem_thumb25255b325255d-1500775

imagem_thumb25255b525255d-8151046 Comprensión de las fallas individuales de línea a tierra

Una falla monofásica a tierra ocurre cuando una de las líneas eléctricas entra en contacto directo con tierra u otra ruta de baja impedancia. Esto crea un flujo involuntario de corriente desde la línea eléctrica a tierra, sin pasar por la carga eléctrica y los dispositivos de protección. SLGF también se conoce como “falla a tierra” o “falla a tierra”.

Corriente de falla entre líneas individuales y tierra

Primero, la expresión de corriente de falla. imagem_thumb25255b825255d-4325384 Se deriva de. Dejar imagem_thumb25255b1025255d-1903473 de las impedancias positiva, negativa y nula del generador, o. Co, considere el circuito cerrado de la RNIE; Dado que las corrientes de secuencia solo producen caídas de voltaje debido a sus respectivas impedancias de secuencia, tenemos
imagem_thumb25255b1425255d-2328168

Explicación del experimento para un circuito de falla a tierra.

single252520line252520to252520ground252520-252520fault252520current_thumb25255b225255d-3061594
La figura muestra que se proporciona el circuito equivalente para una sola falla a tierra, a partir del cual se puede calcular la corriente de falla. La corriente de falla se obtiene conectando impedancias de secuencia de fases en serie a través de un generador de voltaje imaginario. Esta es una parte maravillosa del método simétrico y hace que el análisis sea fácil e interesante. Este método permite llevar cualquier falla desequilibrada a un circuito de conexión de impedancia de fase simple que coincida con la condición de falla predominante. Al realizar el experimento, se supone que la impedancia de falla es cero. Sin embargo, si la impedancia de falla es Ze, entonces la expresión para la corriente de falla se convierte en
imagem_thumb25255b1925255d-5027220

Cabe señalar aquí que si el neutro no está conectado a tierra, la impedancia cero es infinita y la corriente de falla es cero. Esto es de esperarse ya que no existe un camino para que fluya la corriente de falla.

Tensiones de fase en caso de fallo.

Calculemos ahora las tensiones de fase en caso de fallo (es decir, la tensión entre las líneas individuales y la responsabilidad ). Como el sistema de fuerza electromotriz generado tiene solo una secuencia positiva, los componentes de secuencia de la fuerza electromotriz en la fase R son:
imagem_thumb25255b2125255d-4533980
Las tensiones posteriores en caso de fallo en la fase R son:
imagem_thumb25255b2525255d-9255608
Es fácil ver que esto se expresa mediante el cortocircuito de la fase R a tierra. Los voltajes de fase incorrectos son:
imagem_thumb25255b2725255d-5357275

Resumen de Resultados

Para línea única contra falla a tierra (fase R)
imagem_thumb25255b3025255d-2011912

Causas de una sola falla línea a tierra

Falla a tierra de una sola línea

Varios factores pueden provocar SLGF, entre ellos:

Fallo de aislamiento

El desgaste, el envejecimiento o el daño al aislamiento de los conductores eléctricos pueden provocar una falla a tierra. Esto puede ocurrir debido a condiciones ambientales, desgaste físico o estrés eléctrico excesivo.

Fallo del dispositivo

Los equipos eléctricos defectuosos, como transformadores, disyuntores o motores, pueden provocar una conexión involuntaria entre una línea eléctrica y tierra.

Factores externos

Los factores ambientales como la caída de rayos, la caída de objetos conductores o accidentes con máquinas excavadoras también pueden desencadenar el SLGF.

Efectos de una falta monofásica a tierra

Efectos de una falla a tierra de una sola línea

SLGF puede tener varias consecuencias graves:

Interrupción del suministro eléctrico

La falla podría provocar cortes de energía y afectar hogares, empresas e infraestructura crítica.

Riesgo de incendio

La corriente de falla puede generar calor excesivo, lo que podría provocar incendios eléctricos y daños importantes a la propiedad.

Peligro de descarga eléctrica

La corriente en el sistema de puesta a tierra representa un riesgo significativo de descarga eléctrica para las personas cercanas.

Detección y localización de SLGF

Diagrama de bloques del módulo de identificación de ubicación de fallas.

Los ingenieros eléctricos y operadores de sistemas utilizan relés especializados y dispositivos de protección para detectar y localizar fallas a tierra. Los sistemas de puesta a tierra de alta impedancia facilitan la localización de la falla porque las corrientes de falla son limitadas, mientras que los sistemas de baja impedancia pueden dificultar la detección de fallas.

Mitigación y prevención

Para mitigar los efectos del SLGF, se utilizan varias estrategias:

Protección de falla a tierra

Se instalan dispositivos de protección de corriente residual, como disyuntores de corriente residual y relés diferenciales, para detectar e interrumpir el suministro de energía en caso de una falla a tierra.

Mantenimiento de rutina

Las inspecciones periódicas y el mantenimiento de los equipos eléctricos y del aislamiento son esenciales para detectar posibles fallos antes de que se vuelvan críticos.

Sistemas de puesta a tierra

Una conexión a tierra adecuada de los sistemas eléctricos ayuda a disipar las corrientes residuales de forma segura y eficaz.

Importancia de la seguridad eléctrica

Importancia de la seguridad eléctrica

SLGF destaca la importancia de la seguridad eléctrica en entornos residenciales e industriales. Destaca la necesidad de monitoreo, inspección y cumplimiento continuo de los códigos y estándares eléctricos para prevenir accidentes y proteger al personal y la propiedad.

Conclusión

Las fallas a tierra únicas son problemas eléctricos comunes con consecuencias graves si no se detectan y corrigen a tiempo. Comprender las causas, los efectos y las medidas de mitigación de las fallas a tierra es fundamental para garantizar una infraestructura eléctrica segura y confiable. Promover la conciencia sobre la seguridad eléctrica e implementar mecanismos de protección adecuados puede minimizar el riesgo de fallas a tierra y crear un entorno más seguro para todos.

contenido relacionado

Regresar al blog

Deja un comentario

Ten en cuenta que los comentarios deben aprobarse antes de que se publiquen.