¿Qué es un Relé de Fuga a Tierra?
Un relé de fuga a tierra es un dispositivo mecánico para detectar condiciones de fallo a tierra en un circuito eléctrico. Los circuitos eléctricos suelen estar aislados de su entorno por resinas aislantes como el polietileno o el vinilo.
Cuando una parte del circuito eléctrico entra en contacto con un objeto conductor debido a daños en el aislamiento, esto se denomina corriente de fuga. El contacto accidental con un circuito eléctrico con fugas o con el metal circundante puede provocar una descarga eléctrica en el cuerpo humano y causar lesiones personales. Si la electricidad viaja a través de la estructura de acero de un edificio, también puede provocar un incendio, por lo que hay que tener cuidado.
Utilice los relés de fuga a tierra para evitar los fenómenos anteriores cortando el suministro eléctrico o emitiendo una alarma.
Usos de los Relés de Fuga a Tierra
Los relés de fuga a tierra son dispositivos que se utilizan en muchos circuitos eléctricos. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones de los relés de fuga a tierra:
1. Interruptores Diferenciales
Los RCD son dispositivos que cortan automáticamente el suministro eléctrico cuando se detecta una fuga. Suelen utilizarse en circuitos de baja tensión y también se instalan en el interior de cuadros de distribución domésticos.
2. Dentro de las celdas
Las celdas son recintos para la alimentación y la demanda de energía con transformadores de alta tensión e interruptores automáticos en su interior, y se utilizan en supermercados y edificios públicos. En el interior de la celda se incorporan alarmas contra incendios y otros dispositivos para detectar fugas en una fase temprana.
3. Para el Control de Aparamenta Aislada en Gas (GIS) y Disyuntores de Vacío en Subestaciones
Las subestaciones manejan electricidad a tensiones superiores a la alta tensión, por lo que los disyuntores de vacío se utilizan para energizar y desconectar. Como no tienen función de detección de corriente de fuga, se controlan mediante una combinación de relés de fuga a tierra.
Principio de los Relés de Fuga a Tierra
Existen varios principios por los que los relés de fuga a tierra pueden detectar la corriente de fuga
1. Para Corriente Continua
Si el objetivo es la tensión continua, existe un método para detectar la tensión a tierra. Es habitual que los dos terminales de un circuito de CC tengan 0 V a tierra en el punto intermedio, pero cuando se produce una corriente de fuga, el lado del terminal del cableado con fallo a tierra pasa a tener 0 V a tierra. Por lo tanto, es posible detectar la corriente de fuga midiendo la tensión de tierra en ambos terminales.
2. En Caso de Corriente Alterna
La corriente alterna también puede detectarse midiendo la corriente alterna. En general, la suma de las corrientes recíprocas en un circuito eléctrico coincidirá, pero si se produce un fallo a tierra y fluye una corriente entre los dos terminales, se producirá un desajuste. Por lo tanto, las corrientes de fuga pueden detectarse midiendo las corrientes recíprocas y comprobando si están equilibradas.
3. En Caso de Corriente Homopolar
Existen otros métodos para medir las corrientes homopolares. Siempre se generan campos magnéticos alrededor de los cables que transportan corriente alterna, pero se anulan característicamente en los circuitos de ida y de retorno.
Cuando se produce un fallo a tierra, un campo magnético se vuelve más fuerte que el otro, por lo que no pueden anularse completamente, dando lugar a una corriente de fase cero debida al campo magnético. Al comprobar esta corriente de fase cero, se puede detectar la corriente de fuga.
Tipos de Relés de Fuga a Tierra
Existen dos tipos principales de relés de fuga a tierra: no direccionales y direccionales. Ambos sistemas utilizan un transformador de corriente homopolar para medir la corriente homopolar con el fin de determinar si existe una corriente de fuga y enviar una señal de fuga al circuito.
1. Relés de Fuga a Tierra no Direccionales
Este mecanismo detecta la corriente de accidente en caso de corriente de fuga mediante un transformador de corriente homopolar. También se denomina relé de defecto a tierra.
Las corrientes en un circuito de CA trifásico se dividen en tres tipos: corriente de fase positiva que fluye en la dirección positiva en cada línea, corriente de fase inversa que fluye en la dirección inversa y corriente de fase cero que fluye en la misma fase. Las corrientes de fase cero fluyen en caso de corrientes de fuga, por lo que las corrientes de fuga pueden comprobarse con un transformador de corriente de fase cero.
Los relés no direccionales sólo comprueban los defectos a tierra, por lo que existe riesgo de mal funcionamiento si se produce un defecto a tierra en el sistema superior, por ejemplo.
2. Relés de Fuga a Tierra Direccionales
Este sistema utiliza un transformador de corriente homopolar y un detector de tensión homopolar para detectar la corriente de defecto en caso de defecto a tierra. También se denomina relé de tierra direccional.
Un detector de tensión homopolar es un dispositivo que detecta la tensión homopolar mediante un condensador situado en su interior. La tensión homopolar es normalmente 0 V, pero se genera una tensión en caso de fallo a tierra.
Esta tensión se divide mediante un condensador de fase cuadrada conectado en serie y un condensador de detección, y la tensión a través del condensador de detección se reduce aún más mediante un transformador. El relé de dirección de falta a tierra detecta la dirección de la falta a tierra. Por lo tanto, no funciona mal con las faltas a tierra en el sistema superior y sólo puede interrumpir las faltas a tierra que se producen en su propio sistema.