Resistencia de puesta a tierra del neutro ¿Cómo monitorear su funcionamiento?

Las fallas en los sistemas eléctricos son particularmente difíciles de localizar y rectificar en entornos de producción extremos como en la industria del petróleo y gas, petroquímica, tratamiento de agua y minería. Las fallas a tierra son una falla común en estos sistemas y pueden afectar una amplia gama de equipos, incluidas bombas, variadores, generadores y subestaciones.

Los sistemas con resistencia de neutro a tierra tienen un elemento sumamente crítico en la instalación y corresponde a la propia resistencia de neutro contra tierra (NGR). Su objetivo fundamental es la de limitar la corriente de falla a tierra en caso de que ésta ocurra, por lo cual resulta obligatorio contar con un dispositivo de monitoreo permanente de su condición.

La falla de una resistencia de conexión a tierra neutra (NGR) puede ocurrir debido a un entorno hostil, rayos, abuso mecánico, vibración o flujo de corriente continua (CC) o armónicos anormales. Debido a la enorme disipación de calor en caso de circulación de corrientes de falla a tierra, la resistencia se instala habitualmente en el exterior en una posición elevada. En consecuencia, es difícil realizar un control visual del estado de las bobinas de la resistencia.

Los monitores NGR están emergiendo como la solución preferida para medir continuamente voltaje, corriente, continuidad de la ruta de conexión a tierra del sistema y voltaje de fase a tierra. Este monitoreo continuo proporciona información en tiempo real sobre el estado del sistema eléctrico y ayuda a planificar el mantenimiento predictivo y preventivo para mejorar la disponibilidad del sistema.

¿Cuáles son las ventajas de un NGR?

Una resistencia de puesta a tierra aplicada correctamente tiene varias ventajas. Puede limitar el daño en el punto de falla, eliminar las sobretensiones transitorias, reducir la posibilidad de un arco eléctrico y permitir la continuidad del servicio con una falla a tierra. También puede proporcionar la corriente adecuada para la detección de fallas a tierra y permitir la coordinación selectiva en los sistemas de disparo. La coordinación selectiva es la capacidad del sistema para disparar solo la sección con falla sin tiempo de inactividad innecesario en otros alimentadores o cargas sin falla.

Desafortunadamente, cuando falla un NGR, todas las ventajas inherentes a la conexión a tierra por resistencia desaparecen. De hecho, el resultado puede ser que el sistema con conexión a tierra por resistencia esté menos protegido que un sistema sin conexión a tierra si el HRG se basa solo en protección basada en corriente o en medios pasivos para monitorear la resistencia de conexión a tierra neutra.

¿Cuál es la importancia del monitoreo del NGR?

La importancia de monitorear la resistencia se puede explicar de una manera muy sencilla: cuando una NGR falla, el modo en que se manifiesta es por lo general un circuito abierto, interrumpiendo el camino de tierra de retorno a la fuente, por lo cual las protecciones de detección de corrientes de falla, basadas en medición de corriente residual, no funcionarán con una resistencia abierta, y las ventajas de limitación de corriente de cortocircuito otorgadas por la resistencia de puesta a tierra se pierden sin saberlo. Una operación inadvertida de un sistema sin conexión a tierra y una protección ante corrientes de fallas inoperantes se puede evitar mediante el uso de un relé de monitoreo continuo de NGR.

El monitoreo continuo de NGR evita los posibles efectos nefastos de operar inadvertidamente con un sistema sin conexión a tierra. En la minería, por ejemplo, la NGR se reconoce como una parte integral de la ruta de retorno al suelo y parte del mecanismo de control del potencial de contacto en equipos móviles y móviles. Las fallas de NGR ocurren con suficiente regularidad que la Asociación Canadiense de Estándares y otros exigen un monitoreo continuo de los sistemas de impedancia a tierra. La falla de la ruta de tierra en la condición abierta significa que un sistema con conexión a tierra por resistencia se transforma en un sistema sin conexión a tierra.

Sin monitoreo continuo de NGR, los operadores no tienen forma de saber que la protección de falla a tierra con detección de corriente ha fallado y existe el riesgo de sobretensiones transitorias. Un NGR de circuito abierto puede no mostrar signos externos de falla o puede estar montado en un lugar donde sea difícil de ver. El sistema generalmente continúa funcionando hasta que se descubre la resistencia abierta después de un evento.

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Glenney J. (2018, Septiembre 14). Continuous Monitoring of Neutral Grounding Resistors Maximizes Plant Availability. Pumps&Systems. https://bit.ly/2RTGf21