Puesta a Tierra de un Solo Punto y Puesta a Tierra de Múltiples Puntos en Transformadores

El transformador es un equipo eléctrico muy común en nuestra vida diaria. Sus funciones principales incluyen: transformación de voltaje, transformación de corriente, transformación de impedancia, aislamiento y estabilización de voltaje (transformador de saturación magnética). En la industria eléctrica, tanto la vida civil como la producción industrial necesitan transformadores para convertir la transmisión de alta tensión en distribución; los sistemas de suministro de energía requieren transformadores para la transmisión a niveles ultraaltos, altos y de distribución, y la generación de energía también necesita transformadores para elevar el voltaje para la transmisión. Entonces, ¿por qué el transformador debe tener una puesta a tierra de un solo punto? ¿Por qué no es permitida la puesta a tierra de múltiples puntos?

1. ¿Por qué el transformador debe tener una puesta a tierra de un solo punto?

Durante la operación del transformador, el núcleo, las estructuras metálicas fijas del núcleo, los devanados, las piezas y los componentes se encuentran en un campo eléctrico fuerte. Bajo la influencia de este campo, adquieren un potencial alto respecto a tierra. Si el núcleo no está puesto a tierra, se producirá una diferencia de potencial entre él y las piezas de sujeción puestas a tierra, el tanque, etc., lo que podría generar fenómenos de descarga intermitente.

Además, durante la operación, existe un fuerte campo magnético alrededor de los devanados. El núcleo, las estructuras metálicas, las piezas y los componentes están en un campo magnético no uniforme y a distancias variables de los devanados, por lo que la fuerza electromotriz inducida por el campo magnético en cada estructura, pieza o componente metálico varía, existiendo también diferencias de potencial entre ellos. Aunque estas diferencias de potencial son pequeñas, pueden perforar pequeños espacios de aislamiento, pudiendo thus causar descargas microcontinuas persistentes.

Tanto las posibles descargas intermitentes como las microdescargas continuas son inaceptables, y localizar estos puntos de descarga intermitente es muy difícil.

La solución efectiva es poner a tierra de manera confiable el núcleo, las estructuras metálicas fijas, las piezas y los componentes, haciendo que estén al potencial de tierra, igual que el tanque. La puesta a tierra del núcleo del transformador es de un solo punto, y solo puede ser de un solo punto. Debido a que las láminas de acero al silicio del núcleo están aisladas entre sí (para prevenir grandes corrientes parásitas), no se deben poner a tierra todas las láminas ni realizar puestas a tierra múltiples, ya que esto crearía grandes corrientes parásitas causando un calentamiento severo del núcleo.

La puesta a tierra del núcleo generalmente se realiza conectando a tierra cualquier lámina individual de acero al silicio. Aunque las láminas están aisladas entre sí, su resistencia de aislamiento es baja. Los campos eléctricos y magnéticos fuertes y no uniformes pueden inducir cargas de alto voltaje en las láminas, que fluirán hacia tierra a través del punto de conexión, pero el aislamiento entre láminas sí impide eficazmente el flujo de corrientes parásitas de una lámina a otra. Por lo tanto, conectar a tierra una sola lámina equivale a conectar a tierra todo el núcleo.

Es crucial recordar: el núcleo del transformador debe tener puesta a tierra de un solo punto, no de dos puntos, y mucho menos de múltiples puntos, ya que la puesta a tierra múltiple es una falla común en los transformadores.

2. ¿Por qué no se permite la puesta a tierra múltiple en transformadores? ¿Por qué debe ser de un solo punto?

La razón por la cual el núcleo laminado del transformador solo puede tener una puesta a tierra de un solo punto es que si hay dos o más puntos de conexión a tierra, se puede formar un circuito cerrado entre ellos. Cuando el flujo magnético principal atraviesa este circuito cerrado, se induce una corriente circulante (corriente en bucle) dentro del mismo, lo que provoca un sobrecalentamiento interno y puede desencadenar accidentes.

El núcleo local fundido puede crear cortocircuitos entre las láminas, aumentando las pérdidas en el núcleo y afectando gravemente el rendimiento y el funcionamiento normal del transformador, pudiendo requerir el reemplazo de las láminas de acero al silicio para su reparación. Por lo tanto, el transformador no permite puesta a tierra múltiple; debe tener una y solo una conexión a tierra.

3. ¿Cuáles son las desventajas de la puesta a tierra múltiple en transformadores?

Durante la operación del transformador, su núcleo y componentes metálicos como las piezas de sujeción están en campos eléctricos fuertes. La inducción electrostática crea un potencial flotante en el núcleo y componentes metálicos, que podría descargarse a tierra, lo cual es inaceptable. Por lo tanto, el núcleo y sus piezas de sujeción deben estar correcta y confiablemente puestos a tierra (excepto los pernos pasantes).

Si el núcleo tiene solo una puesta a tierra, no hay problema. Pero si hay dos o más puntos de conexión a tierra, el núcleo, los puntos de tierra y el suelo mismo forman un circuito cerrado. Durante la operación del transformador, el flujo magnético que atraviesa este circuito cerrado generará la llamada corriente circulante (corriente en bucle), causando sobrecalentamiento localizado del núcleo e incluso pudiendo quemar componentes metálicos y capas de aislamiento.

En resumen: El núcleo del transformador solo debe tener puesta a tierra de un solo punto, no de dos o múltiples puntos.

La información anterior es proporcionada por Qingdao Hengfengyou Electrical Engineering Co., Ltd. Para más consultas, contactar a: hfy@hengfengyou.com