instalaciones eléctricas
A evolución das proteccións diferenciais
Introdución
Calquera canalización dun fluído pode ter unha fuga, entendida como un defecto a través do cal o contido da canalización pode escapar do confinamento que tal canalización representa. No caso das canalizacións eléctricas a importancia da existencia dunha fuga non soamente depende da súa magnitude senón dos efectos de que forma inmediata ou pola súa permanencia no tempo podan ter riba dos seres vivos ou dos bens materiais. O valor da corrente que volve á fonte por un camiño inadecuado depende de varios factores un dos cales é o esquema de conexión a terra, coñecido hoxe polo seu acrónimo ECT, e no pasado pola expresión “réxime de neutro”. Tres son os esquemas de conexión a terra existentes na distribución eléctrica actual en BT:
- O esquema IT: neutro illado, e masas metálicas a terra. Baixo o punto de vista histórico foi o primeiro esquema de distribución. Neste ECT o circuíto de defecto péchase soamente a través das resistencias de illamento e as capacidades paralelo das liñas. Ao ser o primeiro dos valores da orde de 300 veces superior ao segundo pódese considerar que soamente depende das capacidades, o que asegura que a tensión de contacto será soamente duns poucos voltios o que da como resultado unha grande fiabilidade deste sistema.
- O esquema TN: neutro a terra, e as masas metálicas a o neutro da instalación. Foi a solución dada por algúns países, por exemplo Alemaña, para asegurar que en caso de defecto a terra dunha fase aparecera unha corrente o suficientemente elevada para ser detectada polas proteccións magneto térmicas convencionais, DPCC. A impedancia do bucle de defecto é facilmente calculable, pero para a protección das persoas contra contactos indirectos é indispensable un control rigoroso do seu valor para tódalas localizacións posibles do punto de defecto para ter a seguridade de que o valor da corrente de falta permite a actuación do DPCC nun tempo adecuado.
- O esquema TT: neutro a terra, e as masas metálicas a unha terra diferente. É a primeira evolución do esquema IT. O principal problema deste sistema de distribución, o normativo na distribución pública de enerxía en España e moitos outros países de Europa, é o feito de que a existencia de dúas postas a terra diferentes, a da fonte, neutro de transformador, e a das masas metálicas da instalación provoca que a corrente de defecto a terra sexa de moi baixo nivel, imposible de detectar na maioría dos casos polos dispositivos de protección de correntes de curtocircuíto.
Principio de funcionamento dos dispositivos diferenciais residuais. DDR
A protección contra as correntes de fuga a terra, responsables da maior parte dos choques eléctricos e de moitos dos incendios de orixe eléctrica, asígnaselle, no caso dos esquemas de conexión a terra TT e TN- S aos dispositivos de protección denominados dispositivos diferenciais residuais, en acrónimo DDR e diferenciais en linguaxe común.
Nun circuíto eléctrico san, a corrente impulsada polo xerador retorna a este exclusivamente a través das cargas e dos elementos do circuíto dispostos para tal fin, ou noutras palabras, os condutores activos. Cando nun elemento deste circuíto o illamento perde, en todo ou en parte, as súas propiedades, unha fracción desta corrente retorna á fonte a través doutros elementos non previstos para este fin, entre os que eventualmente se podería contar un ser vivo que recibiría un choque eléctrico que lle podería provocar, en función do valor desa intensidade e do tempo de paso, a morte.
O valor desta corrente de defecto é moi variable, e pode ser soamente da orde dos amperes ou mesmo dos miliamperes. Por iso os dispositivos de protección convencionais baseados na superación da corrente asignada do circuíto non serven, xa que o circuíto pode estar en defecto mantendo un valor de intensidade de corrente moi inferior á intensidade asignada.
É necesario, por tanto, establecer un procedemento que nos permita detectar a circunstancia antes explicada: o feito de que parte da corrente non retorna á fonte a través dos condutores activos. Como explicamos nun artigo anterior este sistema consiste en medir se a suma de tódalas correntes que circulan polos condutores activos, fases e neutro, do sistema é distinta de cero, cousa que indicaría que parte da corrente retorna á fonte polo condutor de terra (inactivo). Este é o principio adoptado para este tipo de dispositivos dende a súa comercialización no xa afastado ano de 1954, aínda que compre sinalar que a obrigatoriedade da súa instalación en España non se impuxo ata a aplicación do REBT do 1973.
Melloras de funcionamento dos DDR
A evolución da fiabilidade das proteccións nas instalacións eléctricas actuais esixe a conciliación de dous intereses aparentemente contrapostos:
- O maximizado da continuidade no servizo das instalación
- A medra da seguridade dos usuarios e dos bens.
A constante incorporación de novos receptores eléctricos complexos, con electrónica de potencia e/ou control, que se comportan como xeradores de distorsións na rede eléctrica, dificulta o labor das proteccións convencionais, xerando en moitos casos actuacións innecesarias das proteccións eléctricas, o que se coñece coloquialmente como “disparos intempestivos”. En consecuencia as novas proteccións diferenciais deben incorporar toda unha serie de sistemas que cumpran ambos requirimentos, entre os que podemos citar:
- Aparatos que melloren á súa inmunidade fronte aos transitorios, e que dispoñan dun filtrado das compoñentes de alta frecuencia que poden “cegar” o DDR.
- Sistema de medida da corrente residual, ou “de defecto”, en verdadeiro valor eficaz.
- Mellora da selectividade entre proteccións en cascada por estratexias como o retardo por curva inversa, etc.
- Mellora na precisión da corrente diferencial de funcionamento asignada, o que coloquialmente se coñece como “sensibilidade”.
- Posibilidade de visualización do valor instantáneo da corrente de defecto.
Esta última característica, da que xa dispoñen algúns fabricantes nos seus diferenciais destinados á industria é especialmente interesante. A visualización da corrente de defecto permítenos coñecer previamente á actuación o estado do illamento dunha instalación en funcionamento, o que, asociado a un mantemento non soamente correctivo, senón preventivo permitiranos reducir drasticamente as paradas non programadas da produción, reducir o tempo de localización do defecto e en suma aumentar a produtividade diminuíndo os custos de mantemento, factores todos eles de considerar en algunhas vivendas cun alto grao de utilización da enerxía eléctrica.