Tabla de contenido
Diseño de sistemas de puesta a tierra en redes de subestaciones
Introducción a la red de puesta a tierra de la subestación
de alta y media tensión[1]subestación aislada en aire (SIA) campo electromagnetico, La causa es la electricidad estática en cables y conductores desnudos y las condiciones atmosféricas. (aumento), Voltaje inducido y piezas sin carga de la instalación para crear diferencia de potencial Entre partes metálicas y el suelo y entre diferentes puntos del suelo.
Una situación similar puede ocurrir en algunos casos. Perturbaciones entre partes vivas y no vivas del equipo,Por ejemplo cortocircuito a tierra.
estos son diferencia de potencial dar origen potencial de paso y tocar potencial,o una combinación de ambospuede conducir a Para la circulación de corriente eléctrica a través del cuerpo humano.poder causa peligrosa A la gente.
voltaje de contacto (imagent) Se puede definir como la diferencia de potencial máxima que existe entre una estructura metálica puesta a tierra tangible y cualquier punto del suelo cuando fluye una corriente de falla.
Una distancia típica entre una estructura metálica y un punto en el suelo es de 1 m.
tensión de paso (imagens) se define como la máxima diferencia de potencial que existe entre las patas cuando se aplica la corriente de falla.
Como regla general, considera una distancia de 1 m entre tus pies.
caso particular de voltaje de paso eso es Voltaje de transferencia (imagentrd): Donde el voltaje se transfiere hacia o desde una subestación desde un punto remoto fuera del sitio de la subestación.
Otro concepto es:
- Aumento del potencial de tierra (GPR): El potencial máximo que la red de tierra de la subestación puede alcanzar en un punto de tierra remoto que se supone que está en un potencial de tierra remoto. Este voltaje GPR es igual a la corriente máxima de la red multiplicada por la resistencia de la red.
- tensión de malla (imagenmetros): Máxima tensión de contacto dentro de la malla de la rejilla de tierra.
- Voltaje de contacto metálico (imagenmilímetro): La diferencia de potencial entre objetos o estructuras metálicas dentro de un sitio de subestación puenteada por contacto directo de mano a mano o de mano a pie.
El diagrama de la Figura 1 ilustra el fenómeno anterior..
Figura 1: voltaje de contacto, de paso y transferido
para hacerlo minimizar A Tolerancia de corriente electrica a traves del cuerpo humanoa Garantizar la seguridad eléctrica para personas que trabajan en o cerca de la instalación,y otra vez Limita las eventuales interferencias eléctricas con equipos de terceros, SIA deberia proporcionar suelo (de nuevo suelo) sistemaa esto Todas las partes metálicas no vivas de la instalación deben estar conectadascomo eso Estructuras metálicas, seccionadores de puesta a tierra, pararrayos, envolventes de tableros y motores, rieles de transformadores y cercas metálicas.
Porque la puesta a tierra afecta Niveles de corriente de falla y sobrevoltaje del sistema de potenciay la definición de los sistemas de protección, el sistema de puesta a tierra debe estar diseñado para la operación adecuada de los dispositivos de protección tales como: Relés de protección y pararrayos.
El diseño y la construcción del sistema de puesta a tierra deben garantizar que el sistema funcionará durante la vida útil esperada de la instalación y, por lo tanto, deben tener en cuenta las adiciones futuras y la corriente de falla máxima de la configuración final.
sistema de puesta a tierra esta hecho de malla de cables de cobre desnudo incrustadosy varilla de tierra adicionaly se recomienda su uso, se calcula Estándar IEEE 80-2000.
Fórmulas clave para diseñar sistemas de puesta a tierra de redes de subestaciones
de sección transversal de cable enterrado debe calcularse de acuerdo con el valor de Corriente de cortocircuito a tierra relativapero es común usar Corriente de cortocircuito trifásica para este propósito.
Para este cálculo se debe utilizar la siguiente fórmula:
dónde:
- I”K1 es la corriente de cortocircuito de fase a tierra. [A]
- ts es la duración de la falla [s]
- Δθ es el aumento de temperatura máximo permitido [°C] – Para cobre desnudo Δθ=150℃
Según lo citado estándar IEEE Máximo potencial de paso y de contacto admisible y corriente máxima admisible a través del cuerpo humano (Imedia pensión) y el resistencia de rejilla de tierra (rgramo) se calcula mediante la siguiente fórmula:
Potencial de paso máximo permitido
Potencial de contacto máximo permitido
Corriente máxima permitida a través del cuerpo humano
resistencia de la red de tierra
dónde:
- C.s es el factor de reducción de la capa superficial y se calcula mediante la siguiente fórmula:
- ts es la duración de la falla [s]
- ρs es la resistividad del material de la superficie [Ω.m] – valor típico de Piedra triturada húmeda/grava: 2,500 Ω.metro
- ρ es la resistividad de la tierra debajo del material superficial [Ω.m]
- tiempos es el espesor del material superficial [m]
- a es el área ocupada por la malla de tierra. [m2]
- yot Longitud total enterrada del conductor, incluida la barra de tierra [m]
Si no se utiliza una capa superficial protectora, C.s =1 y ρs = ρ
Estos cálculos se suelen realizar mediante un software específico.
rejilla de tierra de la subestación
La figura 2 muestra un ejemplo de una cuadrícula de tierra.
Figura 2 – Cuadrícula de tierra
El método más adecuado para conectar la conexión a la red de tierra es::
a.) soldadura exotérmica
Figura 3 – Soldadura exotérmica
soldadura exotérmica dientes Proceso de conexión permanente de conductores usar Metal fundido y moldeEstá basado en. Reacción química mientras Óxido de metal (Conductor) y polvo de aluminio encendidocual actuar como combustibley liberación de energía térmica. este Reacción química es composición de fuegos artificiales conocido como termita.
Se debe asegurar que el número de soldaduras exotérmicas realizadas en cada molde no exceda las instrucciones del fabricante.
b.) conector C:
con Matrices y herramientas de crimpado hidráulicas con Tamaño adecuado para el tamaño del conector.
Figura 4: conector C y herramienta de crimpado
Cerca Caja de control de disyuntores, interruptores, aisladores debe ser instalado estera equipotencial de metalEstá conectado a la sistema de tierrasimilar a la que se muestra en la Figura 5.
Figura 5 – Tapete equipotencial metálico
Sobre el autor: Manuel Bolotinha
– Ingeniería Eléctrica – Licenciada en Energía y Sistemas de Potencia (1974 – Instituto Superior Técnico/Universidad de Lisboa)
– Maestría en Ingeniería Eléctrica e Informática (2017 – Faculdade de Ciências e Tecnologia/ Nova University, Lisboa)
– Consultores Senior para Subestaciones y Sistemas de Potencia, Instructores Profesionales
Artículo relacionado: