Cómo eliminar los defectos de puesta a tierra de la fuente de alimentación de control basados en la reducción de aislamiento en el diseño de PCB

Descripción del aislamiento

En el sistema de distribución de CA de 380 V ordinario, la fuente de alimentación de control suele derivarse del sistema de alimentación de CC. Como fuente de alimentación de reserva crítica y fuente de alimentación de control de las centrales eléctricas, el defecto más común y peligroso del sistema de CC radica en el defecto de puesta a tierra de CC. Basado en un defecto de aislamiento que ocurre con frecuencia, este artículo identifica una serie de causas que conducen a la reducción del aislamiento de la fuente de alimentación de control de CC.

Búsqueda de defectos y análisis de causas

• Introducción al bucle

El circuito secundario que se mencionará en la siguiente parte de este artículo se ajusta principalmente al sistema de CA de 380 V. En el circuito secundario del interruptor, la alimentación de control proviene de la fuente de alimentación de control de CA a través del borne de alimentación auxiliar de protección contra fugas a tierra en el dispositivo de protección contra fugas a tierra y de la parte del transformador de corriente. Los bornes 5 y 7 que se mencionarán en la siguiente parte de este artículo se refieren respectivamente al polo positivo y al polo negativo del borne de entrada en la fuente de alimentación de CC de protección contra fugas a tierra, mientras que los bornes 8 y 9 se refieren a K y L del transformador de corriente.

• Búsqueda de causa de defecto

a. Defectos frecuentes de aislamiento en el sistema de CA

Justo después de aproximadamente un año de funcionamiento de CA-CC de baja tensión, se producen con frecuencia alarmas de puesta a tierra en CC y el dispositivo de supervisión de aislamiento detecta que el sistema de CA aguas abajo controla el circuito derivado correspondiente de alimentación. Se emite una alarma de que la resistencia de aislamiento disminuye con un valor de alarma de 7 kΩ y la tensión normal de la barra colectora de CC de 110 V es respectivamente +55 V y -55 V. Sin embargo, la barra colectora negativa o positiva de CC en la práctica, cuando se produce la alarma, es casi de 0 V. En estas condiciones, si se produce otra puesta a tierra de CC en el otro electrodo, se formará un bucle entre los electrodos positivo y negativo de CC.

Se puede concluir que, en el sistema de CA, el aislamiento es adecuado entre el bucle principal y el bucle de control sin penetración de CC en la CA ni en la puesta a tierra, por lo que los problemas de defectos solo se producen en la parte de control de CC del bucle de CA. Cada parte del bucle de control debe inspeccionarse y el problema de defecto se encuentra en la protección contra fugas a tierra y en el TC.

b. Reducción del aislamiento dentro de la protección contra fugas a tierra

Preocupados por estos defectos, el tipo de protección contra fugas a tierra es *** M40 (110VDC) y el del TC es un transformador de corriente de fuga a tierra de la misma marca. A través del desensamblaje del dispositivo de protección contra fugas a tierra, se puede comprobar que este dispositivo está compuesto por tresplacas de circuitouno de los cuales es la placa de control de protección contra fugas a tierra. Después de la medición punto por punto, se puede ver:
1). El valor de aislamiento entre el Terminal 7 y el Terminal 9 es de aproximadamente 5 kΩ (la mayoría es inferior a 5 kΩ);
2). El valor de aislamiento entre el Terminal 5 y el Terminal 7 es de 12,9 kΩ;
3). El valor de aislamiento entre el Terminal 5 y el Terminal 8 es de 18 kΩ;
4). El valor de aislamiento entre el Terminal 8 y el Terminal 9 es aproximadamente 50 kΩ.

A través de la comparación, sin aplicación de carga, el valor de aislamiento de la protección contra fugas a tierra entre el Terminal 7 y el Terminal 9 es de aproximadamente 150 kΩ en el interruptor tipo camión, mientras que con la aplicación frecuente de carga, el valor de aislamiento se reduce a 5 kΩ.

c. Puesta a tierra de protección del lado secundario del TC

Debido a que se dispone de una puesta a tierra de protección en el TC durante el proceso de protección contra fugas a tierra y en el diseño y montaje del TC, el terminal L de la bobina 001TI aplica el conjunto de protección contra fugas a tierra. Este diseño tiene como objetivo evitar que la bobina del transformador de corriente forme un bucle que provoque la penetración de alta tensión primaria en el circuito secundario, con la destrucción de componentes como el dispositivo de protección contra fugas a tierra conectado directamente. Aún peor, un problema de aislamiento entre el terminal 7 y el terminal 9 posiblemente provoque la penetración de alta tensión en el circuito de control de CC.

No obstante, debido al punto de puesta a tierra y a la reducción del aislamiento dePCBProtección contra fugas a tierra, el electrodo negativo de la alimentación está controlado por CC.

• Consecuencia del defecto

Por lo general, este problema ocurre en algunas cargas dentro del mismo sistema de CA, lo que significa que la barra colectora negativa de CC está en paralelo con algunas resistencias de 5 kΩ, lo que finalmente provoca que la barra colectora negativa de CC y su tensión sean casi cero.

En el proceso de puesta a tierra de la barra colectora negativa, si se produce otra puesta a tierra de la barra colectora en el otro electrodo, se causará un cortocircuito entre los electrodos positivo y negativo. El fusible o el interruptor harán que el circuito se abra como resultado de la sobrecarga y la protección contra fallas. Además, la fuente de alimentación de CC perderá energía, lo que provocará la desconexión de todas las cargas aguas abajo y la pérdida de alimentación de CC de las cargas clave, todo lo cual pondrá en peligro la implementación fluida de todo el equipo. Asimismo, la puesta a tierra multipunto en el sistema de CC conduce a numerosas consecuencias, como fallos de funcionamiento de los componentes, operación con resistencia y pérdida de alimentación de CC.

Esquema de procesamiento y análisis de principios

• Dejar libre el punto de puesta a tierra de la bobina de TC

Según el diseño del lazo del TC, hay un punto de puesta a tierra en el lado secundario. Teóricamente, se produce un alto voltaje en el lazo del secundario del transformador de corriente, lo que destruirá otros componentes en el lazo secundario. Un voltaje extremadamente alto incluso destruirá componentes. La puesta a tierra aquí tiene como objetivo evitar que se genere un alto voltaje para proteger el lazo secundario.

Sin embargo, según el análisis mencionado anteriormente, cuando se anula el punto de puesta a tierra, puede garantizarse que la resistencia de aislamiento del lazo de control de CC no se reduzca, de modo que se eliminen los defectos de puesta a tierra en el sistema de CC. Por lo tanto, si se anula el punto de puesta a tierra, es necesario comprobar si el valor de la tensión del lazo del lado secundario del transformador de corriente de baja tensión se encuentra dentro del rango aceptable. Dicho de otro modo, el riesgo debe ser menor que el provocado por la puesta a tierra del sistema de CC.

Para un transformador de corriente de baja tensión similar a 0,5 kV, es posible que no se genere necesariamente una alta tensión en el circuito del lado secundario. Cuando por un lado circula la corriente nominal y existe el circuito del lado secundario, el núcleo de hierro puede estar lejos de la saturación o lejos de una sobresaturación; el flujo en el núcleo y la fuerza electromotriz inducida básicamente solo contienen la onda fundamental y el lado secundario no generará una alta tensión, lo que indica plenamente que el núcleo del transformador de corriente tiene un margen de diseño relativamente grande, es decir, una relación de “tetsushige” relativamente alta. Como resultado, la carga aguas abajo funciona con normalidad con una corriente inferior a la nominal, por lo que es aceptable que el TC quede ligeramente en vacío.

Sin embargo, para este tipo de TC en bucle del lado secundario, si se produce una gran corriente hacia la carga aguas abajo o se presenta un cortocircuito en una sola fase o entre fases, el núcleo de hierro se saturará inevitablemente cuando se genere una alta tensión en el lado secundario. Por lo tanto, si se producirá o no una alta tensión por parte del TC en el bucle del lado secundario depende totalmente del grado de saturación del núcleo de hierro. Las curvas de aumento del valor de la tensión dependen de las curvas de saturación del TC. En tal condición, un TC ligeramente en vacío es algo arriesgado. No obstante, gracias al bucle de protección, el riesgo de destrucción de componentes se reducirá relativamente.

Por lo tanto, considerando plenamente la estructura física del TC, los dispositivos de distribución de electricidad funcionan en un entorno relativamente bueno y la primera bobina presenta una probabilidad relativamente baja de pérdida de energía. Aunque se produzca corriente aguas abajo con la bobina cortada y la acción de protección de bucle tenga un retardo relativamente largo, la alta tensión secundaria destruirá los componentes, lo cual tiene una probabilidad extremadamente baja. Por consiguiente, nuestro esquema de tratamiento para este defecto se basa en el punto de puesta a tierra vacío.

• Cambio de la protección diferencial de tierra correspondiente

Aunque este punto de puesta a tierra de protección del TC ha sido eliminado y los defectos de CC han sido eliminados, la causa fundamental de la puesta a tierra radica en la PCB de fuga a tierra. Bajo la condición de ausencia de humedad o corrosión, el valor de aislamiento disminuye tras uno o dos años de funcionamiento.

Según la situación de medición, hasta ahora el valor de aislamiento solo es bajo entre un solo electrodo y tierra, y no se ha encontrado un valor de aislamiento bajo entre los electrodos, por lo que no se producen cortocircuitos entre ellos. En el futuro, este dato puede registrarse en el mantenimiento periódico. Si este valor tiende a disminuir o se produce un bucle único hacia el TC al principio, se debe considerar el cambio a protección contra fugas a tierra.

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