Sistema puesta a tierra a través de alta resistencia (HRG)

El arte de la vigilancia de la resistencia de puesta a tierra del neutro

¿Qué es la puesta a tierra a través de alta resistencia?

HRG significa conexión a tierra a través de alta resistencia, un sistema de suministro eléctrico que se utiliza con frecuencia en aplicaciones que no pueden permitir interrupciones o que debe controlar el voltaje de falla a tierra en el equipo accionado.

Cuando una falla a tierra se produce, la corriente de falla a tierra fluirá como en un sistema sólidamente conectado a tierra, pero su magnitud es severamente restringida (a unos pocos Amperes, típicamente 10 o menos) por la resistencia de puesta a tierra del neutro. Esta corriente limitada tiene varias ventajas: es suficiente para detectar y localizar fallas a tierra; no causará daños crecientes en el punto de falla; no escalará a una falla a tierra por arco eléctrico, y limita el potencial de contacto (el voltaje entre el bastidor del equipo y la tierra) en cargas portátiles o móviles a un nivel más seguro.

Es importante tener en cuenta que la tensión de línea a tierra de las fases sin falla aumentará durante una falla a tierra, lo que aumenta la probabilidad de una segunda falla a tierra. Esto requiere un sistema de aislamiento confiable no solo de línea a tierra sino también de línea a línea. La resistencia de la puesta a tierra reduce la probabilidad de un arqueo de línea a tierra haciendo que los sistemas sean más seguros, pero no limita la energía de arco eléctrico de línea a línea.

Los sistemas con puesta a tierra a través de alta resistencia no pueden depender de dispositivos de protección contra sobrecorrientes, como interruptores automáticos y fusibles para protegerlos de fallas a tierra. De hecho, en muchos casos, las fallas a tierra pueden permanecer en el sistema hasta que puedan repararse de forma ordenada y planificada. Es necesario instalar un sistema de detección de falla a tierra ya que la corriente de falla a tierra no se interrumpe debido a la sobrecorriente.

Cuando se diseñan correctamente, tales sistemas también pueden permitir localizar rápidamente el alimentador derivado, el interruptor de potencia, o la carga donde se presenta la falla. Sin embargo, tales sistemas se basan en la integridad de la resistencia de puesta a tierra del neutro.

How does a HRG system work?

Beneficios de los sistemas HRG

La resistencia de puesta a tierra es utilizada para diversos propósitos:

Reduce incendios o los efectos de las fusiones en el equipo fallado

Reduce choques eléctricos al personal

Reduce la caída en el voltaje de la línea mientras se trata con la falla a tierra

Reduce el estrés en circuitos que conducen corrientes de falla a tierra

Puede evitar interrupciones en el caso de una primera falla a tierra

Reduce la probabilidad de arqueo

  • El personal cerca de la falla a tierra está más seguro
  • La destrucción del equipo se reduce

Esto también se establece en el estándar IEEE 142-2007: Práctica recomendada para la conexión a tierra de sistemas de potencia industriales y comerciales (Greenbook).

La HRG utiliza los mejores atributos de sistemas sólidamente puestos a tierra y sin conexión a tierra a la vez que mantiene un costo eficiente. Los sistemas sólidamente puestos a tierra pueden ser la forma más común de sistemas de suministro de energía, pero en términos de peligros también es de lo más susceptible. El sistema sin conexión a tierra se usa con menos frecuencia en algunas industrias y países, aun cuando presenta algunas ventajas.

Utilice las ventajas de la HRG

Características de los sistemas HRG

Cargas de línea a neutro

Debido a que el voltaje de neutro se eleva durante una falla a tierra, las cargas de línea a neutro no deben ser alimentadas cuando se utiliza un sistema puesto a tierra a través de alta resistencia. Para la mayoría de las instalaciones industriales, es aproximadamente el 15% de la carga total del sistema. Estas cargas pueden ser alimentadas instalando un transformador de aislamiento, mientras tanto se aprovechan los beneficios de un sistema HRG.

Fallas a tierra intermitentes

Existe una preocupación sobre la capacidad de detectar fallas a tierra intermitentes. Como la mayoría de los medidores de falla a tierra solo muestran fallas a tierra constantes, no reaccionan si la corriente de falla es intermitente y es poco probable que el personal de mantenimiento esté presente en el momento exacto en que ocurre una falla a tierra intermitente. La solución es actualizar a un sistema de monitoreo más avanzado como el NGRM700, que puede detectar y capturar alarmas en un sistema con información de fecha y hora para ayudar a solucionar problemas.
 

Mantenimiento del sistema HRG

Otra cosa de la que se preocupan muchos ingenieros es el mantenimiento del sistema HRG. La resistencia del neutro puesto a tierra es la clave. Si la resistencia de la ruta del neutro a tierra (donde se encuentra el NGR) cae por debajo del 75% del valor deseado, el sistema tiende a estar sólidamente conectado a tierra.

Si la resistencia es demasiado alta, por ejemplo más allá del 125% del valor deseado, el sistema tiende a estar sin conexión a tierra. La confiabilidad de la detección de falla a tierra y la capacidad para controlar el potencial de contacto, puede estar limitada por tales ocurrencias. Se recomienda y en ciertas jurisdicciones se requiere un código para monitorear la resistencia de NGR continuamente.

El NGRM700 lo hace, además de otras funciones (detección de falla a tierra CA/CD, voltaje del neutro y medición de corriente, monitoreo de voltaje de fase, registro de datos y comunicaciones).

Localización de fallos de aislamiento

Al igual que en los sistemas sin conexión a tierra, existe el mito de que es difícil y lleva mucho tiempo localizar una falla a tierra en los sistemas con HRG. Aunque en algunas industrias una falla a tierra puede no requerir una desconexión, es aconsejable eliminar la falla antes de que ocurra una segunda falla.

Pero al igual que en los sistemas flotantes equipados con EDS Bender, la tecnología RCMS Bender utilizada en sistemas con HRG permite la localización rápida de fallas a tierra y ofrece un retraso del disparo para aislar el alimentador defectuoso en cualquier período de tiempo seleccionado, lo que permite al usuario planificar acciones de mantenimiento.

Segunda falla a tierra

En el raro caso de que ocurra una segunda falla a tierra antes de que se pueda eliminar la primera, el escenario sería una falla de fase-tierra-fase y podría causar daños.

Bender puede suministrar sistemas avanzados de monitoreo que detectan la segunda falla y desconectan el alimentador con falla menos importante, permitiendo la actividad continua del alimentador más importante. Ciertas cargas no críticas también podrían programarse para desconectarse en la primera falla para ayudar en la prevención de la ocurrencia de una falla de fase a fase.

Conclusión

Se puede decir con seguridad que, al igual que el sistema sin conexión a tierra (flotante), el sistema con HRG es una opción muy efectiva con casi ningún efecto secundario negativo, siempre que se instale la tecnología de monitoreo adecuada. Mientras que el sistema sin conexión a tierra (flotante) utiliza los dispositivos iso685 y EDS para detectar y localizar fallas a tierra, el sistema HRG tiene los dispositivos NGRM700 y RCMS para proporcionar estas funciones.

Aplicaciones típicas de sistemas con HRG

Existen muchos tipos de sistemas que típicamente usan HRG como fuente de alimentación. La mayoría de ellos generalmente requieren una alta disponibilidad, confiabilidad y seguridad total para su personal y equipo.
Una de las industrias más comunes para usar sistemas con HRG es la minería.

La suciedad, la humedad, la vibración, las temperaturas extremas, la elevación, los grandes sistemas y la maquinaria pesada son fuentes para debilitar el aislamiento y este daño puede causar riesgos críticos. Muchas aplicaciones en minería son equipos móviles. El uso de sistemas con HRG es la elección ideal para aplicaciones de minería en todos los niveles.

A diferencia de las instalaciones industriales típicas, los códigos y estándares eléctricos de minería requieren sistemas con HRG y disparo por primer fallo. Para minimizar el equipo extraído de la línea, cada alimentador y algunas cargas individuales están protegidos con relés de falla a tierra para proporcionar una coordinación selectiva de disparo. El equipo con falla se desenergiza mientras el resto permanece en funcionamiento.

Otras instalaciones dependen de la HRG para permitir el funcionamiento continuo con una falla a tierra. Refinerías, aserraderos, instalaciones petroquímicas, fábricas, oleoductos, procesadoras de alimentos y papeleras son solo algunas de las industrias que han adoptado HRG para sus sistemas eléctricos estándar.

Los sistemas no solo permanecen operativos en caso de una primera falla a tierra (cuando se controla a 10 A o menos), sino que también es fácil localizar la falla y evitar fallas de nivel más alto.

Conexión a tierra con alta resistencia y relés de protección

En un sistema sólidamente conectado a tierra, la única limitante a la corriente de falla a tierra es la impedancia del sistema. La corriente de falla a tierra es similar en magnitud a la corriente de cortocircuito. Los dispositivos de protección contra sobrecorriente operarán. Desconectarán la energía si hay corriente de falla, sin importar dónde fluya.

Este método, conveniente para evitar los efectos nocivos de las fallas a tierra, no funcionará en sistemas flotantes o sistemas con HRG, porque se necesita una corriente de falla alta para que funcione la protección contra sobrecorriente. Un sistema sin conexión a tierra requiere un enfoque alternativo a la detección de corriente, idealmente, monitoreo de aislamiento.

En un sistema HRG, los relés de protección de detección de corriente se pueden usar para detectar y localizar fallas a tierra. Estos relés se pueden utilizar en escenarios de disparo o solo de alarma; esto es cuestión de cómo interactúan sus salidas con el resto del sistema de alimentación.

No importa cuál sea la configuración del sistema, tenga la seguridad de que Bender puede protegerlo.

Descargas

TipoNombreTamañoIdiomaSello de tiempoD-/B-Número
Información técnica How to size an NGR (ES) 426.7 KB ES2021/05/26 11:31:0926.05.2021 11:31:09

Productos

Monitor de la resistencia de puesta a tierra del neutro (NGR)

LINETRAXX® NGRM700

El avanzado monitor de Resistencia de Neutro a Tierra para aplicaciones HRG

Monitor de la resistencia de puesta a tierra del neutro (NGR)

LINETRAXX® NGRM700

El avanzado monitor de Resistencia de Neutro a Tierra para aplicaciones HRG

Detalles
Accionamiento y cintas de transporte

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