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Sistemas de reactancia puesta a tierra
Los sistemas
de reactancia puesta a tierra no se emplean en sistemas de potencia
industriales. La reducción permitida en la corriente de fallo a tierra
disponible sin riesgo de sobrevoltajes transitorios es limitada. El criterio
para frenar los sobrevoltajes es que la corriente de fallo a tierra disponible
sea al menos un 25 % de la corriente de fallo trifásica (Xo/X1
< 10, donde Xo es la reactancia inductiva de secuencia cero, y Xi
es la reactancia inductiva de secuencia positiva del sistema). La corriente de
fallo resultante puede ser alta y presenta un grado objetable de daño por arco,
llevando a una preferencia para la puesta a tierra de la resistencia. Mucha
mayor reducción en el valor de la corriente de fallo es permisible con puesta a
tierra de resistencia sin riesgo de sobrevoltaje. Una consideración final para
los sistemas de reactancia puesta a tierra es la necesidad de aplicar
dispositivos de sobrecorriente basados en su calificación de interrumpir el
cortocircuito unipolar, que puede ser igual a o en algunos casos menos que su
calificación normal.
Sistema sólidamente puesto a tierra
Hay tres
niveles de aislamiento de conductor para cables de medio voltaje: niveles de
100, 133 y 173 %. El sistema sólidamente puesto a tierra permite el uso de un
nivel de aislamiento del 100 %. Cuando el fallo en otro sistema se eleva el
voltaje del sistema por encima de lo normal durante el tiempo de fallo, se
especificará un nivel de aislamiento de 133 % si el fallo se elimina en menos
de una hora. Cuando el fallo quedará en el sistema durante un tiempo
indefinido, se usará un nivel de aislamiento de voltaje del 173 %.
El intento
de recomendaciones precedentes es promover amplias aplicaciones de una menor
variedad de modelos de puesta a tierra del sistema que satisfarán los
requerimientos operacionales de los sistemas de potencia eléctrica de plantas
industriales en general. Incluso desviaciones menores en la práctica de diseño
dentro de una variedad particular deben ser evitadas todo lo que sea posible.
Las
prácticas de las distribuidoras pueden justificar una desviación respecto a los
modelos listados en los párrafos previos. Las circunstancias individuales de
cada industria pueden bien justificar puesta a tierra sólida con otros modelos
de circuitos que los indicados en las recomendaciones. Por ejemplo, cuando el
suministro de potencia se obtiene de la distribuidora vía alimentadores desde
un bus de subestación sólidamente puesta a tierra de 4,16Y/2,4 kV, el usuario
será justificado adoptando ese modelo. En tales situaciones inevitables es
imperativo que se proporcionen conductores de retorno de tierra adecuados para
minimizar los potenciales de paso-y-toque inherentes de las altas corrientes de
fallo a tierra asociadas con los sistemas sólidamente puestos a tierra y
proporcionen relés de fallo de tierra instantáneos o equivalentes para
minimizar la duración del fallo.
El voltaje
de paso o potencial de paso es la diferencia de potencial entre dos puntos de
la superficie de la tierra separadas por una distancia de un paso humano (se
asume que es 1 m en la dirección del gradiente de potencial máximo). Dentro de
una subestación durante una condición de fallo con un flujo de corriente grande
sobre y a través de tierra, se desarrolla un potencial a través de la
superficie del suelo como resultado de la resistencia del suelo. El flujo de
corriente a tierra desde la descarga de un rayo desarrollará también un
potencial. El potencial de toque y voltaje de toque es la diferencia de
potencial entre una estructura metálica puesta a tierra y un punto en la
superficie de la tierra separada por una distancia igual al alcance máximo
normal, aproximadamente 1 m. Estas diferencias de potencial, paso o toque,
pueden ser peligrosas y pueden resultar de las condiciones de inducción o
fallo, o ambas.
El usuario
puede desear servir 120 voltios en monofásico, un lado puesto a tierra,
circuitos de carga, pueden ser justificación firme para puesta a tierra
sólidamente del punto medio de una fase en un sistema delta 240 V para obtener
un modelo triángulo de cuatro hilos trifásico a 240 V. Esta es una práctica de
distribución donde existe una carga grande monofásica de 120/240 V y se
requiere una pequeña carga trifásica.
Los sistemas
no puestos a tierra pueden convertirse en triángulo sólido puesto a tierra en
las esquinas, ganando así ventaja en el control de sobrevoltajes y una mayor
vida del aislamiento del equipo eléctrico. El uso de un sistema triángulo en
tres fases de 120 V para potencias de propósito general puede bien justificar una
puesta a tierra de la esquina del triángulo.
En el diseño
de sistemas de suministro de energía eléctrica para servir maquinaria de
excavación operada eléctricamente, la existencia de un grado acentuado de
exposición al voltaje eléctrico puede justificar el uso de un modelo de puesta
a tierra del sistema empleando una conexión de tierra resistiva de 25 A (para
establecer un nivel de 25 A de corriente de fallo de tierra disponible). Para
disminuir el riesgo de choque eléctrico, puede requerirse la reducción en la
sensibilidad de la detección del fallo de las máquinas rotatorias.
Puede haber
una justificación de la inserción de una resistencia en la conexión del neutro
de un generador que se conecta a un sistema de distribución trifásica
sólidamente puesta a tierra en orden de eludir una excesiva corriente del
devanado del generador en respuesta a un fallo de fase a tierra en el sistema.
La reactancia de una resistencia de puesta a tierra del neutro para la puesta a
tierra del generador se calcula tal corriente que en cualquier devanado no
excede la corriente de cortocircuito trifásico y no menos del 25 % de la
corriente de cortocircuito trifásico. Una corriente de cortocircuito mínima de
no menos del 25 % de la corriente de cortocircuito trifásico se requiere para
minimizar el sobrevoltaje transitorio.
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