Transformadores de puesta a tierra (Zigzag ZN) y resistencias de puesta a tierra de neutro (NGR): Dimensionamiento y cortocircuito

Creación de neutro artificial en sistemas conectados en triángulo, cálculo de reactancia homopolar (X0), dimensionamiento de resistencias NGR de tiempo corto (1

1. Puesta a tierra artificial del neutro en redes en delta

Los sistemas de media tensión sin conexión a tierra (devanados en triángulo) experimentan severas sobretensiones transitorias durante fallas a tierra por arco. Los transformadores de puesta a tierra con devanados Zigzag (ZN) o Estrella-Triángulo (Yd) establecen un punto neutro artificial.

2. Comparación del régimen de puesta a tierra neutral

Método de conexión a tierraCorriente de falla a tierra (Ig)Sobretensión transitoria (Vph-g)Selectividad de protección
Delta sin conexión a tierra< 10 A (capacitivo)Alto (tierra de arco > 2.73 × Vph)Difícil de localizar el alimentador defectuoso
Conexión a tierra sólidaAlto (> 10 kA)Bajo (1.0 × Vph)Viaje inmediato, daños graves al equipo
Conexión a tierra de baja resistencia (NGR)Controlado (100 A - 1000 A)Bajo (≤ 1.73 × Vph)Disparo rápido y selectivo del relé, daño mínimo
Conexión a tierra de alta resistencia (HRG)5 A - 10 ABajo (≤ 1.73 × Vph)Sólo alarma, el sistema permanece en servicio

3. Formulación de resistencia de puesta a tierra del neutro (NGR)

Para una corriente de falla a tierra deseada Ifault (típicamente 200 A - 400 A):

RNGR = (ULL / √(3)) / (Ifault)

Ejemplo de cuadrícula 33 kV, límite de falla 400 A:

RNGR = (33000 / √(3)) / (400) = 47.63 Ω

4. Capacidad térmica de corta duración de 10 segundos

Los NGR están clasificados para 10 segundos de servicio de corriente completa según IEEE 32:

Ethermal = Ifault2 · RNGR · tfault [Joules]

Los elementos de rejilla de acero inoxidable soportan aumentos de temperatura de hasta 760°C sin deformarse.

*Referencia: IEEE Std 142-2007 (Green Book); IEEE Std 32-2020; IEC 60076-6.*