Ver 1ª PARTE
Las
investigaciones recomiendan que la puesta a tierra de alta resistencia estaría
restringida a sistemas de clase 5 kV o inferiores con corrientes de carga de
alrededor de 5,5 A o menos y no serán intentados en sistemas de 15 kV, a menos
que se empleen relés de tierra apropiados. El motivo para no recomendar la
tierra de alta resistencia de sistemas de 15 kV es la asunción de que el fallo
quedará en el sistema durante un periodo de tiempo. Puede ocurrir daños en el
equipo por arco continuado en el voltaje más alto. Si el circuito se abre
inmediatamente, no hay problema.
Sistemas de resistencia puesta a tierra
Los sistemas
de resistencia puesta a tierra emplean una conexión de resistencia intencionada
entre el neutro y tierra del sistema eléctrico. Esta resistencia aparece en
paralelo con la reactancia capacitiva del sistema a tierra, y este circuito en
paralelo se comporta más como una resistencia que un condensador. Los sistemas
de resistencia de tierra pueden tomar la forma de:
a)
Sistemas de puesta a tierra de alta resistencia.
b)
Sistemas de puesta a tierra de baja resistencia.
En una
conexión de alta resistencia (R < XCO/3, donde R es la
resistencia intencionada entre el neutro y tierra del sistema eléctrico, y XCO/3
es la reactancia capacitiva del sistema a tierra total), las tendencias de
producción de sobrevoltaje de un sistema de puesta a tierra puramente
capacitiva será suficientemente reducido. En un sistema puesto a tierra de baja
resistencia, los potenciales de fase a tierra son rígidamente controlados, y
una corriente de fallo a tierra suficiente está también disponible para operar
selectivamente relés de fallo a tierra. XCO es difícil para
determinar sin ensayos en un sistema de alta resistencia de puesta a tierra,
así entre 5 A y 10 A se recomienda para una limitación de corriente de fallo de
fase a tierra.
El valor
óhmico de la resistencia no será mayor que la reactancia capacitiva del sistema
a tierra (XCO/3). La corriente de resistencia neutral será al menos
igual o mayor que la corriente de carga total del sistema.
La puesta a
tierra de alta resistencia proporciona las mismas ventajas que los sistemas no
puestos a tierra aunque limita el estado estacionario y los sobrevoltajes
transitorios severos asociados con los sistemas no puestos a tierra. Puede
mantenerse operación continua. Esencialmente, hay un riesgo de choque de fase a
tierra mínimo durante el fallo de fase a tierra ya que el neutro no funciona
con los conductores de fase y el neutro cambia a un voltaje aproximadamente
igual a los conductores de fase. No hay riesgo de arco, ya que con un sistema
sólidamente puesto a tierra, la corriente de fallo se limita a aproximadamente
5 A.
Otro
beneficio de los sistemas puestos a tierra de alta resistencia es la limitación
de una corriente de fallo para prevenir daño al equipo. Un alto valor de los
fallos de tierra en los sistemas puestos a tierra sólidamente puede destrozar
el hierro magnético de la maquinaria rotatoria. Pequeños fallos en el devanado
y sistemas sólidamente puestos a tierra pueden ser reparados sin sustituir el
hierro magnético. Sin embargo es beneficioso, no teniendo que reemplazar la
laminación con equipos instalados en sistemas puestos a tierra de alta
resistencia, cuando ocurre un fallo de fase a tierra.
Los sistemas
puestos a tierra de alta resistencia requerirán investigación inmediata de
fallos a tierra incluso aunque la corriente de fallo a tierra sea de muy baja
magnitud (usualmente menos de 10 A). Esta magnitud baja de corriente de fallo
continua puede deteriorar aislamiento adyacente u otro equipo. Es esencial
supervisar los primeros fallos de fase a tierra. Si la impedancia de fallo es
cero, sólidamente conectada a tierra, el sistema de alta resistencia tiene las
características de un sistema puesto a tierra sólidamente hasta que el fallo se
localiza y repara.
La clave
para localizar un fallo de tierra en un sistema puesto a tierra de alta
resistencia es la capacidad para inyectar una señal de tierra trazable al
sistema que falla. Este sistema indicando fallo permite la localización del
fallo con el sistema de potencia energizado. Se utiliza una pinza especial de
tipo amperímetro sobredimensionada de gran apertura. Se requiere alguna pericia
para encontrar la localización del fallo.
La puesta a
tierra de alta resistencia se limitará a un sobrevoltaje transitorio de valor
moderado creado por una conexión de reactancia inductiva de una fase a tierra o
de un cortocircuito de fase a tierra de contacto intermitente. No se evitará el
sobrevoltaje del 73 % sostenido en dos fases durante la presencia de un fallo
de tierra en la tercera fase. Ni tendría mucho efecto en una fuente de
sobrevoltaje de baja impedancia, tal como una interconexión con conductores de
un sistema de alto voltaje, un fallo a tierra en el extremo exterior de un
transformador de devanado extendido o autotransformador de elevación, o un
fallo de tierra en la conexión de unión del transformador-condensador del
soldador del condensador serie.
La puesta a
tierra de baja resistencia requiere una conexión de tierra de una resistencia
mucho más baja. Es común tener puestas a tierra de sistemas de 5 kV a 15 kV. El
valor de resistencia es seleccionado para proporcionar una corriente de fallo
de tierra aceptable para propósitos de relés. La resistencia del neutro del
generador usualmente se limita en grandes generadores a un mínimo de 100 A y a
un máximo de 1,5 veces la corriente nominal del generador. Los valores de
corrientes típicas usadas van en un rango de 400 A (pueden ser tan bajas como
100 A) en los sistemas modernos usando un toroide sensible o un transformador
de corriente hasta 2000 A en los grandes sistemas. Una consideración final para
los sistema de resistencia puesta a tierra es la necesidad de aplicar
dispositivos de sobrecorriente.
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