La posada a terra d'una xarxa elèctrica

Què és el terra, per què i com podem connectar-nos amb ella?

Potencial zero

La fina capa de material que cobreix el nostre planeta, les roques, l'argila, els guix o el que sigui,  és el que en el món de l'electricitat ens referim com a terra.  Així que, per què necessitem  connectar qualsevol cosa a ella?  En el fons, podem dir  que la terra  no és un bon conductor elèctric.

La diferència de potencial  és exactament una diferència de   entre dos punts, en el cas que ens ocupa en volts. D'aquesta manera, dos conductors, podem dir que tenen una tenisó o diferència de potencial entre ells, de per exemple 20 i 26 V.

Una altre cas  seria la diferència de potencial entre el conductor i la terra que com a referencia  aquesta és dede 0 V aleshores, entre ells i el terra, per exemple podríem dir que tenen 20 V i 0 V i 26 V i 0 V. 

Així que d'on vénen els 0 V o zero potencial? 

La resposta simple és, en el nostre cas de la terra. La definició de terra és, per tant, la massa conductora de la terra, on el potencial elèctric en qualsevol punt, es pren convencionalment com a zero. 

Per tant, si connectem un voltímetre entre una part viva (per exemple, el conductor de la línia d'una presa de corrent) i de la terra, podem llegir 230 V; el conductor és de 230 V i la terra en zero. La terra proporciona un camí per completar el circuit.

Si es vol mesurar amb un voltímetre el terminal positiu de 12 V de la bateria del cotxe i de la terra, com en aquest cas la terra no juga cap paper en el circuït, no mesurarem cap valor. 

 La Figura 1 il·lustra aquesta diferència.

 

 

Figura 1 - (a) posat a terra, (b) sense posada a terra

Així que, una persona en una instal·lació , si toqués, una fase de tenisó  i estigus de peus a terra (sense aïllament)   patiria una descàrrega elèctrica severa.  Cal recordar que el nivell letal acceptat de corrent de xoc que passa a través d'una persona és de 50 mA o 1/20 A. La mateixa situació es produiria si la persona estigués tocant un aparell defectuós al mateix temps que  una canonada de gas o aigua (Figura 2).

 

Figura 2 - camí de xoc

Un mètode per proporcionar cert grau de protecció contra aquests efectes és,  unir totes les parts metàl·liques i connectar-les a terra. Això assegura que totes les estructures metàl·liques en una instal·lació, estiguin a potencial de 0 V i, en condicions de fallada, totes les estructures metàl·liques s'elevaran a un potencial similar. 

 

Per tant, el contacte simultani amb dues d'aquestes peces metàl·liques no donaria lloc a una descàrrega perillosa, ja que no hi hauria diferència depotencial significatiu entre ells. Per desgràcia, com s'ha esmentat, la terra mateixa no és un bon conductor, llevat que sigui molt humit. Per tant, presenta una alta resistència al flux de corrent de defecte. Aquesta resistència sol ser suficient per a restringir el corrent de falla a un nivell molt per sota de la de la protecció del dispositiu. 

A tot arreu, excepte en les zones més rurals, els consumidors poden connectar-se a un conductor de retorn a terra, que està connectat en última instància al neutre posat a terra de l'alimentació. Això, per descomptat, presenta una trajectòria de baixa resistència per corrents de fallada  de manera que actuen com una protecció. 

Impedància de bucle de defecte a terra 

La protecció del circuit ha de funcionar en cas d'una fallada a terra. La velocitat de funcionament del dispositiu de protecció és d'extrema importància i dependrà de la impedància de la trajectòria de bucle de defecte a terra. 

La Figura 3 mostra aquest camí. Començant en el punt de l'avaria, la ruta comprèn: 

- El conductor de protecció del circuit (cpc) 

- El consumidor terminal de posada a terra i el conductor de posada a terra 's 

- El camí de retorn, ja sigui metàl·lic o la mateixa terra. 

- El neutre posat a terra del transformador d'alimentació 

- El debanat del transformador 

- El conductor de la línia des del transformador fins a la pèreuda d'aïllament.

 

 Figura 3 – Camí de pèrdua d'aïllament o fallada

 

Figura 4 És un esquem simplificat del bucle.

Podem dir que de la Figura 4 ,es pot veure que podem veure que la impedància total del circuit de defecte a terra (Zs) es compon de la impedància externa a la instal·lació (Ze), la resistència del conductor de línia de circuit (R1) i el de la CPC circuit (R2), és a dir :

Zs = Ze + R1 + R2 

també tenim, a partir de la llei d'Ohm, el valor del corrent de defecte que flueix és 

I = U0 / Zs 

on U0 és la tensió nominal a terra (230V).