las puestas a tierra eléctricas. - red tecnológica mid...16/11/2011 4 •el diseño de los...
TRANSCRIPT
16/11/2011 1
16/11/2011 2
Las puestas a tierra eléctricas.
• Diseño moderno y verificación.
• Normas argentinas actuales.
16/11/2011 3
• SISTEMAS DE PUESTA
A TIERRA (SPAT)
• Dimensionado de los sistemas de puesta a tierra a frecuencia industrial (SPAT)
16/11/2011 4
• El diseño de los sistemas de puesta a tierra debe reunir estos cuatro requisitos:
1) Asegurar la resistencia mecánica y la resistencia a la corrosión del SPAT.
2) Resistir, desde un punto de vista térmico, la máxima corriente de falla a tierra probable (normalmente obtenida por cálculo).
16/11/2011 5
3) Evitar los daños a los bienes y al equipamiento eléctrico y electrónico puestos a tierra.
4) Proteger a las personas de los efectos de las tensiones que aparecen en los sistemas de puesta a tierra durante la máxima corriente de falla a tierra prevista.
16/11/2011 6
• Los parámetros significativos para el dimensionado del sistema de puesta a tierra son los siguientes:
• Las características del terreno (suelo).
• El valor de la corriente de falla.
• La duración de la falla.
16/11/2011 7
• Estos parámetros eléctricos dependen principalmente del método de puesta a tierra del neutro del sistema de media tensión.
16/11/2011 8
• En una instalación que emplea diferentes niveles de tensión se deben cumplir los cuatro requisitos en cada sistema de alta tensión. No es necesario considerar fallas simultáneas en sistemas de tensión distintos.
16/11/2011 9
Ejemplo de tensiones, corrientes y
resistencias en contactos a tierra en un poste
(Figura 2 IRAM 2281-4)
16/11/2011 10
Ejemplo de corrientes, tensiones y resistencias
en contactos a tierra en una subestación de
transformación (figura 3 de IRAM 2281-4
16/11/2011 11
Cable con una envoltura metálica
continua aislada pero con ambos
extremos expuestos. La envoltura
está conectada a tierra en la subestación
UE Subida del potencial a tierra
USS Tensión de paso
UST Fuente de tensión de contacto
UTST Fuente de tensión de contacto transferida,
si la envoltura no está puesta a tierra en el extremo
remoto
UTSTE Fuente de tensión de contacto transferida,
si la envoltura está puesta a tierra también en el
extremo remoto
Potencial de superficie de tierra
Ejemplos de la variación de potencial de superficie
de la tierra y de las tensiones en caso de electrodos
de tierra portadores de corriente (estado dinámico)
(Figura 2.1 de UNE 207003: 2000)
16/11/2011 12
Ejemplo de red de tierra en una
subestación transformadora a la
intemperie
Referencias:
jabalina de PAT con cámara de
inspección
descargador de sobretensiones de
línea aérea de AT
seccionador de la
interruptor de potencia
transformador de tensión
seccionador del transformador de
potencia
“chicote” (conexión a la red de PAT de
mallas (9 x 6 = 54) con 12 jabalinas)
16/11/2011 13
Esquema de las jabalinas de
acero-cobre acoplables con
sus accesorios (Figura 1 de la
IRAM 2309: 2001
16/11/2011 14
Resistencia de dispersión o
de puesta a tierra Rj = Rpat
medida a la profundidad de
hincado Lj de una JVR
(jabalina redonda vertical)
(IRAM 2309)
16/11/2011 15
La Rj = Rpat (Lj) representada
por la recta AMB y las rectas
AC de Rpat calculada para ρ ≈
14 Ωm = constante (suelo
homogéneo) y la recta DB para
ρs ≈ 18 Ωm = constante
16/11/2011 16
• El concepto de Pierre G. Laurent sobre la aproximación al valor verdadero o exactitud de las fórmulas de cálculo de puesta a tierra dice:
• “Las incertidumbres sobre la resistividad del suelo y sus variaciones estacionales, las heterogeneidades de los terrenos y la calidad más o menos buena de los contactos electrodo-terreno hacen que, en la práctica, no se pueda pretender calcular las tomas de tierra. A lo sumo, cuando se tiene una idea sobre las resistividades, se puede predeterminar el orden de magnitud de sus resistencias y de sus gradientes de potencial en su proximidad o, inversamente, evaluar el orden de magnitud a darles para mantener resistencias y gradientes dentro de los límites apropiados”.
16/11/2011 17
• Comentarios generales sobre la verificación y la supervisión de los sistemas de puesta a tierra
a) Verificación mediante inspección
El estado de algunos de los componentes de ciertos sistemas de puesta a tierra debe verificarse periódicamente mediante inspección (por ejemplo cada 5 años)
b) Verificación mediante mediciones (o cálculos)Las mediciones (o los cálculos) de las impedancias (resistencias) de la puesta a tierra o de las tensiones de contacto pueden ser necesarias después de grandes cambios que afecten a los requisitos básicos.
16/11/2011 18
Mapa orientativo de
resistividades eléctricas de
suelos
16/11/2011 19
Precipitación media
anual
16/11/2011 20
Superposición de isohietas
y líneas de igual
resistividad eléctrica de
suelos
16/11/2011 21
Normas argentinas actuales
• Vocabulario de puesta a tierra.
• Procedimientos para Puesta a Tierra.
• Materiales para Puesta a Tierra.
16/11/2011 22
• IRAM 2455-195 Vocabulario de Puesta a Tierra
Vocabulario Electrotécnico Internacional. Versión argentina. Capítulo 195. Puesta a tierra y protección contra los choques eléctricos.
Versión en castellano, portugués, inglés, francés, alemán e italiano.
16/11/2011 23
• Procedimientos para Puesta a tierra
• IRAM 2281-1 Generalidades.
• IRAM 2281-2 Mediciones.
• IRAM 2281-3 Instal. de baja tensión.
• IRAM 2281-4 Centrales, suestacio. y redes
• IRAM 2281-7 Hospitalarias.
• IRAM 2281-8 Alumbrado exterior.
• IRAM 2379 Esquemas de conexión.
16/11/2011 24
• IRAM 2281-1 Generalidades
• Da una guía sobre los métodos por adoptar para poner a tierra un sistema eléctrico con el fin de proteger la vida humana y animal, los bienes y los sistemas eléctricos, en ese orden.
Se aplica a puesta a tierra de conductores, equipos y aparatos eléctricos conectados a la red eléctrica y a otras instalaciones eléctricas.
No se aplica a barcos ni aviones.
16/11/2011 25
• IRAM 2281-2 Guía de mediciones de magnitudes de puesta a tierra
• Describe técnicas de medición de la resistencia de dispersión a tierra, la resistividad del suelo y los gradientes de potencial resultantes de las corrientes dispersadas al suelo.
Asiste al ingeniero y al técnico para obtener información precisa de los valores medidos en el campo.
16/11/2011 26
• IRAM 2281-3 Instalaciones industriales y redes de baja tensión
• Especifica las características esenciales que deben reunir las P.A.T. de protección de las personas, animales y bienes de las instalaciones eléctricas de baja tensión, para prevenir los efectos patológicos en el cuerpo humano, en los animales y los daños contra la propiedad que puedan provocar la corriente eléctrica.
16/11/2011 27
• 2281-4 Centrales, subestaciones y redes
• Da un código de práctica para la construcción y aplicación de la P.A.T. en instalaciones con tensiones alternas nominales mayores que 1 kV con frecuencias de servicio menores que 100 Hz.
No se aplica a:
Instalaciones en explotaciones mineras.Instalaciones de Rx.Estructuras de instalaciones de tubos fluorescentes que funcionen con tensiones mayores 1000 V.Instalaciones de efluvios electrostáticos.Instalaciones eléctricas de pesquería.Instalaciones de electrofiltros.
16/11/2011 28
• IRAM 2281-7 Instalaciones de puesta a tierra y seguridad eléctrica en hospitales
• En estudio y con un posible estudio conjunto con la AEA
16/11/2011 29
• 2281-8 Puesta a tierra de columnas, de torres y otros sistemas de alumbrado exterior
• Especifica características esenciales de las puestas a tierra de protección de las personas, animales y bienes de las instalaciones de alumbrado exterior de baja tensión para prevenir efectos dañinos causados por la corriente eléctrica.
Se aplica a instalaciones de alumbrado exterior sobre columnas de acero u hormigón o columnas de material aislante y también a luminarias suspendidas por cables tensores u otros dispositivos de sujeción a paredes.
16/11/2011 30
• IRAM 2379 Sistemas (redes) de distribución y de alimentación eléctrica en corriente alterna. Clasificación de los esquemas de conexiones (puestas) a tierra de las redes de distribución y de alimentación de las masas de las instalaciones eléctricas en baja tensión. (Tensiones nominales hasta 1000 V).
Clasifica los esquemas de conexiones (o puestas) a tierra de
los sistemas (redes) de distribución de energía eléctrica en corriente alterna de baja tensión.
16/11/2011 31
• Materiales para puesta a tierra
• IRAM 2309 Jabalinas de acero-cobre.
• IRAM 2310 Jabalinas de acero cincado.
• IRAM 2314 Jabalina electroquímica.
• IRAM 2315 Soldadura cuproaluminotérmica.
• IRAM 2466 Alambres de acero-cobre.
• IRAM 2467 Cables de acero-cobre.
• IRAM 2443 Morsetería para puesta a tierra.
• IRAM 2449 Conectores a compresión.
16/11/2011 32
• IRAM 2309 Jabalina cilíndrica de Ac/Cu
• Da los requisitos que deben cumplir las jabalinas como los accesorios de puesta a tierra constituidas por varillas acoplables o cilíndricas de acero metalúrgicamente unido a una capa de cobre para mejorar la resistencia de contacto a tierra y su protección contra la corrosión.
Se aplican a cualquier terreno, especialmente para los corrosivos y para los de alta resistividad en los que puede ser necesario el uso de varias jabalinas en paralelo o bien acopladas para alcanzar la profundidad de hincado que permita obtener la resistencia de tierra de la instalación.
16/11/2011 33
• IRAM 2310 Jabalina cilíndrica de acero cincado y sus accesorios
Especifica los requisitos que deben cumplir los electrodos
de PAT constituidos por varillas cilíndricas lisas o acoplables, construidas con acero revestido de una capa de cinc, para su protección contra la corrosión y para mejorar su resistencia de contacto.
Al instalar estas jabalinas se recomienda constatar que la agresividad del terreno al cinc y al acero no reduzca la duración de la aptitud eléctrica que se espera de las jabalinas.
16/11/2011 34
• IRAM 2314 Jabalina electroquímica (electrodo dinámico electrolítico) y sus accesorios
• Establece requisitos que deben cumplir tanto las jabalinas electroquímicas como sus accesorios. Están constituidas por un tubo de cobre hueco y un compuesto químico pastoso de alta conductividad que actúa de interface suelo-electrodo, en el lugar de la instalación.Se utilizan en PAT de servicio y de protección de las instalaciones de alta, media y baja tensión, electrónica digital, pararrayos, etc.Por a la baja impedancia que se logra se utiliza donde se necesita dispersar corrientes pulsantes de altas frecuencias tanto en alta como baja tensión. Son para todo tipo de terrenos especialmente para los corrosivos y para altas resistividades.
16/11/2011 35
• IRAM 2315 Soldadura cuproaluminotérmica
• Especifica las uniones soldadas entre los distintos elementos que constituyen o son parte de una instalación eléctrica tales como: sistemas, redes, mayas o electrodos de PAT de protección o de servicio, elementos conductores en instalaciones fijas de alta, media y baja tensión, de tracción ferroviaria, de telecomunicaciones, de descargas atmosféricas, de protección catódica, etc.
No se aplica al aluminio ni a sus aleaciones.
16/11/2011 36
• IRAM 2466 Alambres de acero-cobre
• IRAM 2467 Cables de acero-cobre cableados en capas concéntricas
16/11/2011 37
• IRAM 2343 Morsetería abulonada para puesta a tierra
• Da los requisitos que debe cumplir la morsetería abulonada, los conectores, las abrazaderas, las placas y sus métodos de ensayo.Son para uso no enterrado. Se utilizan en instalaciones de baja, media y alta tensión.Deben ser capaces de soportar corrientes de falla a tierra de corta duración que puedan producir calentamientos tales que la temperatura final de la pieza no exceda de 250 ºC.
16/11/2011 38
• IRAM 2349 Conexiones de cobre por compresión molecular con deformación plástica en frío
• Estas conexiones son para uso enterrado y no enterrado.Se utilizan normalmente en PAT de baja, media y alta tensión, comunicaciones, pararrayos, etc.Están constituidas por los conectores, la grasa inhibidora, las matrices de compresión y las herramientas de instalación.
16/11/2011 39