5. DESCRIBA LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA Índice 5.1 Defnición…………………………………………………………………………………………… ……………………………… 5.2 Razones de uso…………………………………………………………………………………………………… …………….. 5.3 Clasifcación……………………………………………………………………………………… ……………………………….. 5.3.1 Neutro aislado ………………………………………………………………………………………………………… … 5.3.2 Neutro rígido a tierra………………………………………………………………………………………………… 5.3.3 Neutro impedante………………………………………………………………………………………… …………. A. uesta a tierra con resistencia........................... resistencia............................................... ........................................ ....................................... ................... !. uesta a tierra con reactancia……………………………………………………………………………………. C. uesta a tierra resonante………………………………………………………………………………………….. 5." #$tención de un neutro……………………………………………………………………………………………… ……
Sistemas de puesta a tierra
SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIA 5.1 DEFINICIÓN %l t&rmino 'puesta a tierra( )grounding* consiste en +arias ,unciones -ue tienen en comn la utilización de la tierra. arte del /istema de rotección Contra Ra0os )/CR* eterno destinada a conducir 0 dispersar en el suelo la corriente de la descarga atmos,&rica /e pueden distinguir dos tipos de puesta a tierra Puesta a tierra de protección se puede descri$ir como un m&todo para proteger a las personas 0 a los e-uipos de +alores de tensión peligrosos. %4emplos Coneión de pantallas de ca$les a tierra para e+itar pertur$aciones en componentes electrónicos Coneión de los cierres metlicos de un con4unto de celdas de 67 Puesta a tierra del sistema se puede descri$ir como la coneión deli$erada a tierra de un sistema el&ctrico en tensión. %sta coneión serealiza normalmente en los puntos neutros aun-ue eisten otras soluciones. •
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5.2 RAZONES DE USO 8as razones de uso de un sistema a puesta tierra son las siguientes •
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Seguid!d para protección tanto de las personas como de los e-uipos de posi$les +alores ele+ados de tensión Fi"! #! ed !# $%&enci!# de &ie! para e+itar tensiones peligrosas de$ido a los acoplamientos capaciti+os )capacidades parsitas ,ase9 tierra o capacidades entre ,ases de sistemas a di,erente tensión*
Sistemas de puesta a tierra •
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Reduci #!' c%ien&e' de (!#&! ! &ie! la coneión del sistema a tierra a tra+&s de una impedancia permite limitar las corrientes de ,alta en caso de ,altas a tierra Reduci #!' '%)e&en'i%ne' la puesta a tierra permite reducir las so$retensiones por :altas a tierra transitorias las ,altas con arco generan so$retensiones en las ,ases sanas por generación 0 resignación del arco. %stas so$retensiones son especialmente ele+adas en sistemas aislados de tierra Aumento del potencial del neutro en un sistema aislado una ,alta a tierra pro+oca -ue el neutro del sistema se ponga a la tensión de ,ase de ,orma -ue las ,ases sanas se ponen a tensión compuesta. /i se pone a tierra el sistema la so$retensión ser menor cuanto ms e,ecti+a sea dic;a puesta a tierra )menor sea su impedancia* de ,orma -ue el ni+el de aislamiento de los e-uipos puede ser menor )ms económicos* 7ransitorios de manio$ra 0 ra0os la puesta a tierra del sistema aun-ue no reduce las so$retensiones por manio$ra 0 ra0os permite redistri$uir la tensión entre las ,ases 0 reducir la posi$ilidad de un ,allo del aislamiento entre ,ase 0 tierra. Si*$#i+c! #! #%c!#i,!ci-n de #!' (!#&!' una puesta a tierra del sistema genera una corriente de ,alta -ue puede ser detectada con ,acilidad 0 -ue ,orma la $ase para localizar el punto de ,alta Ei&! #! (e% e'%n!nci! los trans,ormadores de tensión en una red con neutro aislado pueden $a4o determinadas circunstancias estar su4etos a so$retensiones ele+adas de$ido a un ,enómeno de ,erro resonancia al entrar en oscilación su inductancia )no lineal* con la capacidad a tierra de la red.
5./ CLASIFICACIÓN 8a puesta a tierra del sistema se puede clasifcar atendiendo a la naturaleza del circuito -ue conecta el neutro del sistema a tierra en Neutro aislado Neutro rígido a tierra Neutro impedante uesta a tierra con resistencia uesta a tierra con reactancia uesta a tierra resonante • • •
5./.1 NEUTRO AISLADO
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8os sistemas con neutro aislado son a-uellos -ue estn operados sin una coneión intencional del neutro a tierra. /e muestra en la fgura 5.3.1 %n realidad los sistemas aislados estn puestos a tierra a tr a+&s de las capacidades a tierra de los elementos del sistema. Ventajas: 8a primera ,alta a tierra solo causa una pe-ue
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Desventajas: 6a0or coste de aislamiento de los e-uipos a tierra. =na ,alta pro+oca -ue las ,ases sanas se pongan a tensión compuesta respecto a tierra 6a0ores posi$ilidades de so$retensiones transitorias por ,altas con arco resonancias 0 :erro resonancias etc. •
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/u uso est restringido a sistemas de distri$ución de media tensión. Re-uiere de es-uemas de detección de ,alta a tierra.
Figura 5.3.1. Neutro aislado
5./.2 NEUTRO RI0IDO A TIERRA 8os sistemas con neutro rígido a tierra son a-uellos -ue estn operados con una coneión directa del neutro a tierra. /e muestra en la fgura 5.3.2. Ventajas:
Sistemas de puesta a tierra • •
:acilidad de detección 0 localización de las ,altas a tierra 8imitación de las so$retensiones por ,altas a tierra 0 transitorias por manio$ras 0 ra0os
Desventajas: :altas a tierra ms energ&tica. /e re-uieren protecciones de alta +elocidad para limitar los e,ectos t&rmicos 0 mecnicos so$re los e-uipos. •
De uso eclusi+o en sistemas de A7 0 6A7 por economía de los aislamientos. %n 67 su uso depende de la prctica de aplicación de cada compa<ía.
Figura 5.3.2. Neutro rígido
5././ NEUTRO IMPEDANTE A. PUESTA A TIERRA CON RESISTENCIA 8os sistemas con neutro puesto a tierra con resistencia son a-uellos -ue estn operados con una coneión del neutro a tierra a tra+&s de una resistencia se muestra en la fgura 5.3.3 A. Dependiendo del +alor utilizado de la resistencia de puesta a tierra se di,erencian dos m&todos uesta a tierra con alta resistencia 8a corriente de ,alta a tierra es mu0 reducida pero siempre de$e ser superior a la corriente capaciti+a total del sistema )5 > 3? A en sistemas de 67*. Ro@2o uesta a tierra con $a4a resistencia 8a corriente de ,alta a tierra es ele+ada pero muc;o menor -ue si se utiliza neutro rígido )3?? >1??? A en sistemas de 67*. Ro B2o •
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Ventajas y desventajas de la puesta a tierra con baja resistencia:
Sistemas de puesta a tierra •
/imilares al sistema de neutro rígido a tierra pero con e,ectos menos da
Figura 5.3.3 A puesta a tierra con resistencia Ventajas de la puesta a tierra con alta resistencia: • • •
No es necesario dar disparo instantneo ante una primera ,alta a tierra Reducción de los da
Desventajas de la puesta a tierra con alta resistencia: •
Comportamiento para ,altas a tierra similar a neutro aislado. :ases sanas a tensión compuesta
%ste m&todo permite adaptar los sistemas con neutro aislado me4orando el comportamiento ,rente a so$retensiones transitorias sin necesidad de modifcar el sistema de protección
B. PUESTA A TIERRA CON REACTANCIA 8os sistemas con neutro puesto a tierra con reactancia son a-uellos -ue estn operados con una coneión del neutro a tierra a tra+&s de una reactancia de +alor f4o. /e muestra en la fgura 5.3.3.! Ventajas: ermite reducir las so$retensiones transitorias siempre 0 cuando ? 1? 1E @ 25F 3E )G?F +alor pre,erente* •
Desventajas: 8a reducción de la corriente de ,alta no es tan ele+ada como en el caso de puesta a tierra con resistencia por lo -ue no es una alternati+a a esta ltima. •
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%ste m&todo se utiliza ,undamentalmente para puesta a tierra de neutros de generadores 0 para puesta a tierra de trans,ormadores de su$estación.
Figura 5.3.3.B puesta a tierra con reactancia
C. PUESTA A TIERRA CON RESONANTE 8os sistemas con neutro resonante son a-uellos -ue estn operados con una coneión del neutro a tierra a tra+&s de una reactancia de +alor +aria$le denominada $o$ina etersen. %sto se muestra en la fgura 5.3.3.C. %l coefciente de inducción de la $o$ina se a4usta para -ue resuene con la capacidad a tierra del sistema de ,orma -ue para una ,alta a tierra la corriente de ,alta -ueda reducida a un pe-ue
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Desventajas: /imilar a neutro aislado las ,ases sanas se ponen a tensión compuesta durante la ,alta. %l sistema de protección es algo ms comple4o •
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%s un m&todo de puesta a tierra de redes de 67 mu0 utilizado en %u ropa central
Sistemas de puesta a tierra
Figura 5.3.3.!. Puesta a tierra con resonante
5. OBTENCIÓN DE UN NEUTRO 8a me4or ,orma de o$tener un punto neutro para poner a tierra el sistema es utilizar trans,ormadores con coneión en estrella o el neutro de los generadores. %n caso de no ser posi$le se utilizan trans,ormadores o reactancias de puesta a tierra. /e muestra en la fgura 5." •
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Puesta a tierra en generadores los neutros de los generadores generalmente estn conectados a tierra a tra+&s de una impedancia para reducir la corriente de ,alta mono,sica ),alta ms comn* $ien directamente $ien a tra+&s de un trans,ormador mono,sico. Puesta a tierra en trans"ormadores /e utilizan los puntos neutros de trans,ormadores con coneión H9d 0 los neutros de los autotrans,ormadores 0 trans,ormadores H90 con terciario de compensación en tringulo No se utilizan trans,ormadores con coneión H90 sal+o en algunos casos de puesta a tierra de alta resistencia o resonante siempre 0 cuando el trans,ormador sea capaz de aguantar los so$recalentamientos creados por los Iu4os de ,ugas -ue se cierran por los 0ugos 0 los aislantes. Puesta a tierra con reactancia
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/e conecta en $arras una reactancia en zig9zag cu0o neutro +a a tierra directamente o a tra+&s de una impedancia en ,unción del tipo de puesta a tierra usado.
Puesta a tierra con trans"ormador de puesta a tierra /e utiliza un trans,ormador auiliar. %ste trans,ormador puede utilizarse tam$i&n para alimentación de circuitos auiliares.
Figura 5.# o$tención punto neutro
