Seguridad eléctrica: protección contra fallas a tierra
Ahora entenderemos qué es la protección contra fallas a tierra. Lo estaremos enfocándonos en Earth Fault.
Falla a tierra
La falla a tierra es una falla inadvertida entre el conductor vivo y la tierra. Cuando ocurre una falla a tierra, el sistema eléctrico se cortocircuita y la corriente en cortocircuito fluye a través del sistema. La corriente de falla regresa a tierra o cualquier equipo eléctrico, lo que daña el equipo. También interrumpe la continuidad del suministro y puede sorprender al usuario. Para proteger el equipo y para la seguridad de las personas, se utilizan dispositivos de protección contra fallas en la instalación.
Dispositivos de protección contra fallas a tierra
Los dispositivos dan el comando de disparo para romper el circuito cuando ocurre una falla a tierra. La corriente de falla está restringida y la falla se dispersa mediante el esquema de Protección restringida de falla a tierra (REFP). Normalmente, el relé de falla a tierra, el disyuntor de fuga a tierra y el interruptor de circuito de falla a tierra, etc. se utilizan para restringir la corriente de falla.
Relé de falla a tierra (EFR)
Es un dispositivo de seguridad utilizado en instalaciones eléctricas con alta impedancia de tierra. Detecta pequeños voltajes parásitos en las carcasas metálicas de los equipos eléctricos. El resultado es interrumpir el circuito si se detecta un voltaje peligroso. El EFR está protegido contra disparos por transitorios y evita descargas.
La siguiente figura muestra el relé de falla a tierra:
Interruptor de circuito por falla a tierra
El disyuntor de fuga a tierra detecta la corriente de fuga directamente y evita lesiones a personas y animales debido a descargas eléctricas. Es un dispositivo de detección de voltaje y recientemente ha sido reemplazado por un disyuntor de corriente residual (RCCB), que es un dispositivo de detección de corriente. Es un tipo especial de relé de enclavamiento que se conecta a la fuente de alimentación principal. Cuando la corriente de falla fluye desde el cable vivo al cable de tierra dentro de la instalación, la bobina del ELCB detecta el voltaje y desconecta la alimentación. Esto requiere un proceso de reinicio manual para funcionar nuevamente. El RCCB detecta la corriente de fuga y envía una señal para disparar el sistema.
Interruptor de circuito de falla a tierra
El interruptor de circuito de falla a tierra es un dispositivo de seguridad para prevenir un accidente eléctrico cuando se enchufa cualquier herramienta defectuosa. Es un interruptor de circuito de acción rápida para apagar el suministro cuando la falla a tierra ocurre dentro de 1/40 de segundo. Compara la corriente entrante y saliente del equipo a lo largo del conductor del circuito. Si hay una diferencia tan pequeña como 5 mA, el GFCI restringe la corriente y se dispara rápidamente. GFCI no ayuda mucho con los peligros de contacto de la línea, pero protege contra incendios, sobrecalentamiento y destrucción del aislamiento del cable.
Esquema restringido de protección contra fallas a tierra
Consideremos un transformador de bobinado en estrella, que está protegido por un Restricted Earth Fault Protection con dispositivo de protección EFR como se muestra en la figura siguiente.
La siguiente imagen muestra la protección contra fallas a tierra con EFR -
Cuando ocurre una falla externa F1 en la red, I1 e I2 fluyen a través del lado secundario de los CT. La resultante de I1 e I2 será cero. Sin embargo, si ocurre una falla interna F2 dentro de la zona de protección, solo fluye I2 y se ignora I1. La corriente resultante I2 pasa a través del relé de falla a tierra, que detecta la corriente de falla y protege la porción restringida del devanado. La corriente de falla es aproximadamente un 15% más que la corriente nominal del devanado. Para evitar la corriente de entrada magnetizante, la corriente estabilizadora debe estar en serie con el relé.