El transformador de puesta a tierra es un dispositivo de protección especializado con alta estabilidad térmica, impedancia de secuencia cero ultrabaja y capacidad de equilibrio dinámico del circuito magnético. Elimina la tensión de desplazamiento del punto neutro mediante una impedancia extremadamente baja y garantiza la sensibilidad y la alta fiabilidad de la protección de puesta a tierra del sistema de 33 kV con una gran capacidad de sobrecarga de 5000 A.
Las redes de distribución modernas, en particular aquellas que integran cargas industriales de alta capacidad, parques eólicos y sistemas solares, requieren estrategias de puesta a tierra de alta capacidad y gran capacidad de respuesta. Cuando la configuración de la red carece de un punto neutro accesible, la instalación de un transformador de puesta a tierra especializado se vuelve fundamental.
Este documento proporciona una evaluación de ingeniería rigurosa de un transformador de puesta a tierra especificado en 33 kV, 5000 A durante 10 segundos, con un grupo vectorial ZN (Zigzag).Examina la mecánica electromagnética subyacente, la mitigación térmica transitoria y la economía general del diseño del ciclo de vida.
Porque algunos sistemas eléctricos no tienen punto neutro, y los sistemas de protección no pueden funcionar correctamente sin él.
Tan simple como eso.
Consideremos un sistema conectado en triángulo. Es ideal para ciertas aplicaciones industriales. Es fiable y eficiente. Sin embargo, no dispone de un neutro directo para la conexión a tierra.
Eso crea un problema.
Cuando se produce una falla monofásica a tierra, la tensión del sistema puede volverse inestable. Las fases en buen estado pueden sufrir sobretensiones. El aislamiento se deteriora más rápidamente. La detección de fallas se dificulta.
Ahí es donde entra en juego el transformador de puesta a tierra.
Crea un neutral artificial.
Ahora el sistema puede:
Sinceramente, es como poner barandillas de seguridad en una carretera de montaña. Esperas no necesitarlas nunca, pero sin duda quieres que estén ahí.
El transformador en zigzag es el diseño de transformador de puesta a tierra más común para sistemas industriales y de servicios públicos.
Y, sinceramente, los ingenieros los adoran por una buena razón.
La disposición del bobinado cancela las corrientes trifásicas equilibradas al tiempo que permite el paso de la corriente de falla de secuencia cero durante una falla a tierra.
Un diseño bastante ingenioso.
Hoy en día, es común ver transformadores de puesta a tierra en zigzag en plantas de energía renovable y subestaciones de media tensión.
Especialmente en parques solares.
La mayor ventaja técnica del cableado ZN (en zigzag) reside en su efecto de cancelación de circuitos magnéticos.
mecanismo físico
Cuando se produce una falla de puesta a tierra monofásica en el sistema, la corriente de secuencia cero fluye a través de los dos devanados inversos de la misma columna del núcleo, generando flujos magnéticos de igual magnitud pero direcciones opuestas, que se cancelan entre sí en el núcleo.
5000A / 10s
Como equipo de sistema de operación intermitente, este transformador no necesita estar diseñado para funcionar a plena carga de forma continua a largo plazo, como el transformador principal. En cambio, ha sido optimizado para soportar una gran masa térmica. Su tiempo de resistencia a la estabilidad mecánica y térmica de 10 segundos (que suele superar con creces el tiempo de respuesta de la protección de puesta a tierra convencional del transformador principal) proporciona al sistema un margen de seguridad extremadamente alto, garantizando que los devanados del transformador no se quemen por sobrecalentamiento interno en condiciones extremas, incluso cuando la protección o el recierre fallan.
Especificación técnica: El cableado tipo ZN es equilibrado y simétrico.
Especificación técnica: El cableado ZN se puede ampliar a cableado compuesto como ZNyn11.
Especificación técnica: Diseño contra fuerzas electromagnéticas transitorias.
Beneficio del proyectoUna corriente repentina de 5000 A genera una enorme fuerza electromotriz (proporcional al cuadrado de la corriente). La estructura de bobinado simétrica de la conexión ZN distribuye la fuerza electromotriz axial y radial de forma relativamente uniforme. Gracias al diseño de fijación del aislamiento de extremo, puede resistir la deformación por tensión mecánica causada por una corriente de cortocircuito de alta intensidad.
Un transformador de puesta a tierra suele estar asociado a sistemas de alimentación trifásicos.
En un sistema trifásico, el neutro se conecta a tierra directamente o mediante una impedancia/resistencia limitadora. Cuando el punto neutro no está disponible o no existe en un devanado secundario delta del transformador, es necesario crearlo. Para ello, se utiliza un transformador de puesta a tierra, que puede consistir en un devanado en zigzag o en un transformador estrella-delta de dos devanados, donde el devanado en estrella, con la tensión adecuada, proporciona un punto neutro accesible al conectarse a la red eléctrica.
