¿Cuál es la función principal de la barra de conexión a tierra y cómo lograr la igualación potencial de tierra?

El papel básico de las varillas de tierra en los sistemas eléctricos
El barra de tierra es una parte indispensable e importante del sistema de conexión a tierra eléctrica. Se utiliza principalmente para guiar de manera segura la corriente de equipos eléctricos o sistemas de energía a la Tierra. Su función central es proporcionar una ruta de baja resistencia para que la corriente se pueda descargar rápidamente al suelo en caso de cortocircuito, rayo, mutación de voltaje o falla del sistema, evitando así daños al personal, el equipo o los edificios.
La barra de tierra está enterrada bajo tierra y forma un buen contacto con el suelo, estableciendo así un punto de referencia cerca del potencial de la Tierra. Ya sea que se use para trabajar en la conexión a tierra, la conexión a tierra protectora del sistema de energía o la conexión a tierra de la protección del rayo para la protección del rayo, la barra de tierra puede desempeñar un papel de soporte básico en todo el sistema. Forma una ruta conductora continua con el suelo a través de materiales metálicos para lograr la evacuación y el equilibrio de la energía eléctrica anormal.

El concepto y la importancia de la igualación potencial de tierra
La ecualización potencial de tierra se refiere al uso de conexiones de conexión a tierra razonables en un sistema eléctrico para hacer que todas las carcasas, estructuras, conductores y equipos eléctricos relacionados tengan aproximadamente el mismo potencial para evitar el arco o la descarga eléctrica causada por las diferencias de voltaje. Esto es de gran importancia para garantizar la seguridad personal, prevenir el daño del equipo y la interferencia de la señal.
En los sistemas de potencia, comunicación o automatización industrial a gran escala, a menudo hay estructuras de conexión a tierra de múltiples puntos o distribuidos entre dispositivos. Si no hay un buen equilibrio potencial de tierra, cuando los cambios de corriente o los rayos interfieren, puede haber una diferencia potencial de decenas de voltios o incluso más al respecto entre los dispositivos, lo que afectará directamente la transmisión de la señal o la estabilidad de los componentes electrónicos, y en casos severos puede causar bloqueos o incendios del sistema.

El papel de las varillas de tierra para lograr el equilibrio potencial de tierra
El papel central de las varillas de tierra en el equilibrio potencial de tierra es construir una ruta de conexión a tierra confiable de baja impedancia, lo que ayuda a mantener valores potenciales consistentes o aproximadamente consistentes entre cada dispositivo y el conductor de conexión a tierra. Al estandarizar la disposición y la conexión de las varillas de tierra, múltiples nodos en el sistema pueden conectarse efectivamente para formar una cuadrícula de tierra con un potencial uniforme.
Por lo general, las varillas de tierra múltiples están interconectadas a través de tiras de cobre, planchas o cables de conexión a tierra, y se conectan a piezas eléctricas como la carcasa de metal del equipo y la capa de protección del cable para formar un sistema de conexión a tierra completo. Cuanto menor sea la resistencia de contacto entre la varilla de tierra y el suelo, más fuerte es la capacidad de equilibrio potencial de tierra de todo el sistema. Al mismo tiempo, un diseño de conexión a tierra razonable también puede suprimir la propagación de corrientes perdidas de alta frecuencia o ondas de interferencia y mejorar la estabilidad del sistema.

La influencia del material de la barra de tierra y el rendimiento en la igualación potencial de tierra
Las varillas de tierra de diferentes materiales tienen diferentes conductividad, resistencia a la corrosión y eficiencia de conexión a tierra, que también tendrán un cierto impacto en el efecto de ecualización potencial de tierra. Los materiales comunes de la varilla molida incluyen cobre puro, acero cubierto de cobre, acero galvanizado en caliente, acero inoxidable, etc. Entre ellos, las varillas de tierra cubiertas de cobre se usan ampliamente debido a su buena conductividad y resistencia a la corrosión.
La estabilidad del material determina si la varilla de tierra puede mantener un estado de baja resistencia durante mucho tiempo. Una vez que la varilla de tierra se corroe o aumenta la resistencia, la capacidad de igualación potencial del suelo disminuirá, y las posibles posibles diferencias y riesgos de interferencia ocurrirán fácilmente. Por lo tanto, al seleccionar, no solo se debe considerar la conductividad, sino también los factores como el pH, la humedad y la resistividad del suelo en el sitio deben evaluarse para seleccionar la combinación de material y el método de tratamiento de recubrimiento apropiado.

La influencia de la instalación y el diseño de la varilla de tierra en el efecto de igualación
El método de instalación y la estructura de diseño son los factores clave que afectan el efecto de igualación de la barra de tierra. La práctica estándar generalmente requiere que la varilla de tierra se conduzca verticalmente al suelo con una longitud de no menos de 1,5 metros, y si aumentar el número o usar materiales conductores auxiliares (como los potenciadores de la conexión a tierra) debe determinarse de acuerdo con las condiciones del suelo.
En el sistema eléctrico, se deben establecer múltiples cañas de conexión a tierra a intervalos iguales e interconectados en un anillo a través de conductores de baja resistencia para formar una red de tierra cerrada. Especialmente en equipos de comunicación, salas de computadoras, subestaciones y otras ocasiones, se deben establecer múltiples puntos de conexión a tierra y se debe formar un bucle de igualdad de voltajes a través de la barra colectiva de conexión a tierra para evitar que la diferencia de voltaje se concentre en cierto nodo. Además, se debe evitar la mezcla de cañas de conexión a tierra y la conexión a tierra de la línea de alto voltaje para reducir el acoplamiento de interferencia.

Tabla de configuración común en la aplicación práctica de la ecualización potencial de tierra
La siguiente tabla resume los métodos comunes de configuración de la barra de conexión a tierra y sus características de igualación de potencial de tierra en diferentes escenarios:

Configuraciones comunes de la barra de tierra y efectos de ecualización potencial de tierra

El valor integral de las barras de conexión a tierra en la seguridad del sistema
Además de lograr la ecualización potencial de tierra, las barras de conexión a tierra también juegan múltiples roles de protección en todo el sistema eléctrico. El primero es reducir el voltaje de la carcasa del equipo para evitar fugas y lesiones; El segundo es proporcionar un canal de drenaje en caso de rayos o sobrevoltaje inducido para evitar la acumulación de energía eléctrica; El tercero es proporcionar un punto de referencia de conexión a tierra de bajo ruido y estable para varios equipos electrónicos sensibles para mejorar la estabilidad de la señal.
La coordinación razonable de las barras de conexión a tierra y los sistemas de conexión a tierra es la base para la operación segura a largo plazo del sistema. Ignorar la igualación potencial de tierra no solo afectará el rendimiento del equipo, sino que también puede causar accidentes eléctricos. Por lo tanto, la calidad de instalación, la selección de materiales y la disposición de conexión de las varillas de tierra deben ser consideraciones importantes al diseñar o mantener un sistema eléctrico.