Princípio de funcionamento do gabinete do resistor de aterramento neutro

OGabinete de resistor de aterramento neutroé um dispositivo de proteção de segurança crítico em sistemas de distribuição de energia de média e alta tensão. É amplamente adotado em sistemas de energia de aterramento de pequenas correntes em 6 kV, 10 kV e 35 kV para plantas industriais e de mineração, subestações, estações de energia fotovoltaica e eólica. A sua principal função é resolver problemas, incluindo sobretensão, reignição de arco e avaria de equipamento desencadeada por faltas monofásicas à terra, de modo a garantir um funcionamento seguro e estável do sistema. Seu princípio geral de funcionamento é baseado nas características de aterramento do ponto neutro dos sistemas de energia, combinadas com limitação de corrente baseada em resistor, estabilização de tensão e mecanismos de feedback de sinal, operando sob duas condições: operação normal e condições de falha.
Sob operação normal do sistema, as tensões trifásicas permanecem simétricas e equilibradas. O potencial do ponto neutro dos transformadores e geradores é igual a zero, sem diferença de potencial em relação à terra. Neste momento, os componentes do resistor, os transformadores de instrumento e os módulos de fiação dentro do gabinete do resistor de aterramento neutro funcionam em condições de espera sem carga e sem corrente fluindo. O dispositivo não gera perda ou calor e apenas se mantém pronto para uso. Não exerce nenhum impacto adverso no fornecimento normal de energia e não consome energia elétrica, o que se adapta à operação do sistema em estado estacionário a longo prazo.
Quando ocorrem faltas monofásicas à terra, tais como danos no isolamento, queda do cabo até à terra ou avaria do equipamento, o equilíbrio trifásico é quebrado. A tensão da fase defeituosa cai drasticamente enquanto as tensões das fases não defeituosas aumentam, levando ao deslocamento do potencial do ponto neutro em relação à terra. Um loop condutor se forma entre o ponto neutro e o terra, e a corrente de falha de aterramento flui através do gabinete do resistor de aterramento neutro para construir um caminho de descarga completo, que serve como o gatilho principal para a ativação do dispositivo.
Seu mecanismo principal reside na limitação de corrente baseada em resistor e na supressão de sobretensão. Em sistemas de ponto neutro puramente não aterrado, as faltas monofásicas-terra geram correntes de falta capacitivas com pequena amplitude, mas com alto risco de arcos elétricos intermitentes, que causam ainda picos de sobretensão ressonante de 3 a 4 vezes a tensão nominal. Essa sobretensão pode danificar o isolamento de cabos, comutadores e transformadores e resultar em falhas de equipamentos em grande escala. Depois que o gabinete do resistor de aterramento neutro for colocado em serviço, a corrente de falha deverá passar pelos resistores de alta tensão e alta potência dentro do gabinete. Os resistores restringem com precisão a amplitude da corrente de falha e evitam choques de correntes fortes no equipamento.
Além disso, os resistores dissipam rapidamente a energia ressonante gerada por falhas, restringem a geração e o reacendimento de arcos intermitentes, eliminam a sobretensão de aterramento do arco e a sobretensão de ferrorressonância e estabilizam as tensões do sistema para a terra dentro de faixas seguras. Além disso, os transformadores de corrente integrados coletam sinais de corrente em tempo real dos circuitos de falta e os transmitem para unidades de proteção baseadas em microcomputadores. Em sistemas tradicionais não aterrados, a corrente de falta fraca impede que os relés de proteção identifiquem as faltas com precisão. O gabinete do resistor de aterramento neutro aumenta artificialmente a corrente de falta ativa, permitindo que os dispositivos de proteção capturem informações de falta rapidamente, localizem as faltas com precisão e enviem sinais de alarme ou acionem o disparo em tempo hábil.
De acordo com os valores de resistência, os gabinetes são divididos em modos de aterramento de alta resistência, média resistência e baixa resistência para diferentes cenários de aplicação. O aterramento de alta resistência concentra-se na supressão de sobretensão e na proteção do isolamento e permite a operação do sistema em curto prazo com falhas existentes. O aterramento de média e baixa resistência enfatiza a rápida limitação de corrente e o disparo confiável da proteção para rápido isolamento de faltas, adequado para locais que exigem alta segurança da fonte de alimentação e rápida velocidade de resposta a faltas. Em geral, através da limitação passiva de corrente, da estabilização de tensão com dissipação de energia e do feedback de sinal ativo, o gabinete de resistor de aterramento neutro elimina fundamentalmente os principais riscos ocultos em sistemas de aterramento de pequenas correntes e equilibra a confiabilidade da fonte de alimentação e a segurança do equipamento. Constitui um aparelho de proteção indispensável para redes de distribuição de energia de média tensão.