AGUA Y ENERGÍA ELECTRICA Empresa del Estado GERENCIA DE PROGRAMACION E INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE ESTUDIOS Y PROYECTOS ESPECIFICACION TECNICA Nº 75. PARA CONSTRUCCION DE SISTEMAS DEDE PUESTA A TIERRA DE ESTACIONES TRANSFORMADORAS ALTA TENSIÓN. INDICE. 1. GENERALIDADES. 1.1 Dominio de aplicación. 1.2 Norma VDE 0141- alcances de la Especificación Técnica Nº 75. 1.3 Criterios generales a tener en cuenta para el cálculo y diseño de la malla. 1.3.1 Electrodos tipo malla y tipo jabalina. 1.3.2 Tensiones de paso y de contacto. 1.3.3 Solicitaciones térmicas.
2. FORMULAS A EMPLEAR EN LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA FORMA DE EJECUCIÓN. 2.1 Resistencia del sistema de puesta a tierra. 2.1.1 Para mallas en general. 2.1.2 Para Jabalinas. 2.1.3 Resistencia del sistema compuesto. 2.2 Tensiones de paso y de contacto. 2.3 Efectos térmicos.
3. MATERIALES AEMPLEARSE EN LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA – FORMA DE EJECUCIÓN. 4. MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA. 5. RECUBRIMIENTOS SUPERFICIALES- PUESTA A TIERRA DE CERCOS.
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1. GENERALIDADES 1.1 Dominio de aplicación: Las presentes especificaciones se aplicarán en todas las construcciones de estaciones transformadoras desde 33/13,2 kV. hasta las tensiones más elevadas de aplicación en la República Argentina.
1.2 Norma VDE 0141- alcances de la Especificación Técnica Nº 75. Desde el punto de vista de las definiciones de los diversos parámetros que deben ser calculados en un sistema de puesta a tierra dado tendrá validez lo determinado en la norma VDE 0141, adjuntándose a las presentes el texto de dicha norma. Cualquier apartamiento entre las presentes especificaciones y la norma VDE 0141 debe interpretarse que asiste prioridad a lo indicado por la Especificación Técnica Nº 75. La Especificación Técnica Nº 75 reglamenta aspectos no contemplados en la norma VDE 0141 de acuerdo con las experiencias y conveniencias surgidas en la explotación de las instalaciones industriales de AGUA Y ENERGÍA ELECTRICA. Tiene por fin, además, homogeneizar los criterios de cálculo y constructivos para diferentes obras de similares características.
1.3 Criterios generales a tener en cuenta para el cálculo y diseño de la malla. 1.3.1 Electrodos tipo malla y electrodos tipo jabalinas. Como en general las Estaciones Transformadoras abarcan superficies considerables, es necesario el uso de mallas más o menos extensas, a las que se conecta la totalidad de los elementos que deban ser ligados a masa. Para un terreno homogéneo las resistencias de puesta a tierra obtenidas por medio de una malla extensa son muy inferiores a las obtenidas con el uso de jabalinas normales, aún empleando varios de estos piquetes en paralelo. Por consiguiente, en caso de mallas extensas, el empleo de jabalinas cortas (del orden de 3 m) no tiene Influencia apreciable en la disipación de corrientes de falla a tierra. En estos casos sólo se utilizarán jabalinas de 6 m. colocadas en las cercanías de los descargadores de sobre tensión, a fin de facilitar la evacuación de la descarga aprovechando el efecto de punta de estos electrodos. Lo dicho se modifica en aquellos casos en que las capas inferiores contienen un grado apreciable de humedad (napas cercanas, etc.) en cuyo caso las jabalinas pueden reducir apreciablemente la resistencia total del sistema de puesta a tierra. En el caso de tratarse de estaciones desarrolladas, sobre una superficie pequeña (tipo urbano por ejemplo) que en muchos casos coincide con instalaciones en las que es presumible esperar una potencia de corto circuito elevada, es decir, corrientes a tierra elevadas por su cercanía a las centrales locales, la única forma de disminuir económicamente la resistencia de puesta a tierra (denominada resistencia de transición en la norma VDE 0141) es utilizando jabalinas o electrodos verticales largos. En casos intermedios, situados entre los extremos citados, puede resultar conveniente diseñar un sistema de puesta a tierra formado por una combinación de malla y jabalinas. La optimización económica solo puede ser realizada luego de tanteos sobre el numero y Página 2 de 18
características geométricas de las jabalinas particularmente sobre su longitud, ya que el diámetro de las mismas interviene poco en el resultado final, y considerando la variación de resistividad con la profundidad. De resultar conveniente una solución de tipo mixto (malla-jabalina) debe tenerse en cuenta lo siguiente: a) Las jabalinas dispuestas sobre el perímetro de la malla presentan un mejor comportamiento para la evacuación de corrientes a tierra que si se las coloca en el inferior de la malla, disminuyendo además las tensiones de paso en el perímetro. b) Debe tenerse en cuenta la disminución del rendimiento de un conjunto de jabalinas con el aumento del numero de éstas (influencia mutua), así como la influencia entre la malla y las jabalinas. Respecto al comportamiento de la corriente en su pasaje a tierra por la malla, se ha determinado que los conductores cercanos al perímetro son los que conducen la mayor porción de la corriente. Esto determina la conveniencia de: a) Profundizar la malla en el perímetro a fin de disminuir las tensiones de paso (particularmente si el borde de la malla se encuentra cercano a veredas o calles públicas). b) Disminuir el módulo de la cuadricula o la separación de conductor en el perímetro, a fin de aumentar la cantidad de conductores en la zona de disipación máxima y a fin de mejorar la distribución del potencial en la superficie del terreno debajo del cual existe la densidad máxima de corriente. En aquellos terrenos tipo aluvionales o con mantillos superficiales de tierra vegetal y roca a poca profundidad, no resulta conveniente la utilización de electrodos profundos. En tal caso es más conveniente extender la malla en superficie.
1.3.2 Tensiones de paso y de contacto: No deberán exceder lo indicado en las normas VDE 0141 (parágrafo 27 y gráficos correspondientes). En los cálculos se supondrá que la corriente de falla a tierra tendrá una duración no inferior a un segundo salvo expresa decisión de AGUA Y ENERGÍA ELECTRICA al respecto. Además de las tensiones de contacto en el interior de las instalaciones, se verificarán los valores fuera de ellas, debido a los elementos metálicos que salgan fuera del recinto de la estación transformadora (cables, vías, cañerías). En caso que no satisfagan lo previsto por las normas VDE 0141 deberán tomarse los recaudos aconsejados en ella. En el cálculo de las tensiones de paso y de contacto debe tenerse en cuenta el valor máximo de corriente dispersada por la malla que depende del punto de ubicación del cortocircuito (interior a la estación o sobre una estructura de línea cercana) y de las condiciones de cortocircuito de la red en el punto de localización de la estación transformadora. Debe destacarse que para fallas interiores a la estación los neutros de los transformadores instalados en ella no provocan tensiones de paso y de contacto, ya que las corrientes retornan por los conductores metálicos de la malla y no por la tierra. AGUA Y ENERGÍA ELECTRICA indicará en cada caso el valor máximo de corriente de cortocircuito monofásico que existirá en el lugar de las instalaciones y que será adoptado en el cálculo. De todas maneras en el caso más general de estaciones transformadoras de 132 kV no se emplearán valores inferiores a 1500 MVA monofásicos en esta tensión. En ciertos casos que se defina únicamente la potencia de cortocircuito trifásica en barras de la estación el contratista deberá efectuar un cálculo de cortocircuito unipolar estimativo en Página 3 de 18
función de las líneas de 132 kV (número y longitud) que están previstas, aún las futuras, para tener en cuenta la influencia reductora de éstas sobre el cortocircuito unipolar. En caso de estaciones muy importantes, con potencias de cortocircuito elevado o resistividades elevadas del terreno que tornen difícil y antieconómica el diseño del sistema de puesta a tierra con cálculos simplificados, se podrá tomar en cuenta la dispersión provocada por los hilos de guardia de las líneas de alta tensión únicamente (despreciándose los efectos de cables ó líneas áreas de M.T.). El efecto de estos últimos se considerará en casos extremos y debidamente justificados en los que la ejecución del sistema de puesta a tierra resulte particularmente difícil. A tal fin se efectuará el cálculo según la teoría de los circuitos en cadena, previo conocimiento o estimación de las resistencias de pié de estructuras de línea cercanas a la estación transformadora en cuestión.
1.3.3 Solicitaciones térmicas: El tiempo supuesto de duración de la corriente de cortocircuito sobre los elementos de la malla (conductor principal, chicotes) no será inferior a un segundo. Los conductores más solicitados para fallas a tierra dentro de la estación son los chicotes de conexión entre malla y aparatos, pero si bien la corriente que circula por ellos se ve bifurcada en la malla, la desigual distribución por los brazos de ésta y los efectos de la corrosión sobre el metal enterrado aconsejan adoptar la misma sección para la malla propiamente dicha que para los conductores de conexión a aparatos. La verificación térmica se efectuará con la formula que se indicará más adelante. Independientemente de los valores determina los por cálculo de considerará que no se utilizarán conductores de cobre de menos de 50 mm 2 de diámetro en terrenos normales y no inferiores a 75 mm2 para terrenos agresivos. A los efectos prácticos cabe destacar que en una malla supuesta cuadrada, no conviene (salvo en casos que las tensiones de contacto en el interior de la malla resulten muy elevadas) prever más de 16 divisiones por lado (cuadricula) ya que no existe disminución apreciable de la resistencia de puesta a tierra si se aumenta la longitud de cables como consecuencia de hacer más apretada la malla por encima del módulo indicado. Si, por lo apuntado antes, existen tensiones que aconsejen aumentar el mallado, puede recurrirse a ello, o bien se instalarán cables de control del potencial. ubicados a poca profundidad (0,30 m). La separación entre brazos de la malla no será superior a 10 m en el centro de la malla ni a 5m en el perímetro. Si se utilizan conductores de sección rectangular para la malla enterrada (planchuela), el valor a considerar en las fórmulas que siguen para el diámetro del conductor (Øc) será el designado como "diámetro equivalente" y vale: (siendo a y b las dimensiones (de la sección transversal (de la planchuela Es decir, que a igualdad de sección respecto a un cable, la planchuela mejora el valor de la resistencia de disipación, resultado lógico ya que tiene mayor superficie de contacto con el terreno que el cable, aunque la incidencia en el valor final de cálculo no es muy significativa. Página 4 de 18
2. FORMULAS A UTILIZAR EN EL CALCULO. 2.1 Resistencia del sistema de puesta a tierra. 2.1.2 Para mallas en general:
Si la malla es cuadrada o si la relación "longitud-ancho" de la malla es inferior o igual a 2 puede emplearse la fórmula:
Esta última sirve además como verificación aproximada a la anterior.
2.1.2 Para Jabalinas:
En las fórmulas anteriores es: Rm = Resistencia de la malla (Ω) ρ = Resistividad media del terreno ( Ω -m) Lm = Longitud total de conductores enterrados (m) Øc = diámetro del conductor de la malla (m) h = Profundidad de implantación (m) A = Área de la malla (m2) K1 y K2= Coeficientes a obtenerse del gráfico adjunto. Rj = Resistencia del conjunto de jabalinas (Ω) n = número de jabalinas. Lj = Longitud de cada jabalina (m) Øj = Diámetro de la jabalina (m) 2.1.3 Resistencia del sistema compuesto: La interacción entre malla y jabalinas, en caso de sistemas combinados, provoca un efecto de influencia mutua obteniéndose:
Rw : es la resistencia mutua.
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Finalmente, la resistencia del conjunto "Malla-Jabalina", valor a considerar en última instancia como resistencia del sistema combinado se calculará por la fórmula:
2.2 Tensiones de paso y de contacto: La circulación de una corriente industrial por el sistema de puesta a tierra de una estación transformadora (formado básicamente por una malla a la que se une la totalidad de las tierras eléctricas (de servicio, de protección, etc.) producida por una falla interior a la misma circula por diversos circuitos, como ha sido dicho anteriormente. Solo la corriente que pasa efectivamente a tierra provoca tensiones de paso y de contacto en el interior y exterior de la malla. Esta corriente eleva el potencial de la malla (respecto al potencial cero teórico) en un valor dado por la fórmula:
siendo: Im : El valor de la corriente en amperes que pasa efectivamente a tierra a través de la malla (a determinar según el punto de localización las líneas salientes, el aporte deque lospasa neutros locales y lejanos, etc) desiendo admisible descontar la corriente por las eventuales jabalinas la corriente que pasa a tierra. Rc : El valor de la resistencia combinada de la malla en ohm, determinada más arriba (cuando se considere la influencia de las líneas de A.T. conectadas a la malla Rc es la resultante de los circuitos en cadena correspondientes). Es evidente que a igual valor de Im la calidad del sistema de puesta a tierra es mejor cuanto más pequeño sea Rc. Dado que los sistemas de puesta a tierra son mallados por razones económicas, a pasar de su buen comportamiento sobre la distribución del potencial en el interior de la misma subsisten fluctuaciones de las tensiones de paso y de contacto dentro de la malla, particularmente cuando la resistividad del terreno y/o la corriente de falla son elevadas. Valores aproximados promedios en el interior de la estación transformadora pueden ser determinados pornormas medioVDE de las siguientes los Volts). valores indicados en las 0141 (para t=fórmulas, 1seg. Up ynoUcdebiendo no debensobrepasarse superar los 125 - Tensiones de paso:
Up = 0,16 . ρ . Im / (L . h) (V) - Tensiones de contacto:
Uc = 0,7. ρ .Im/ L (V) - Gradiente en la periferia interior de la malla:
Ug = 4. ρ . Im / D 2 (V/m )
siendo D la diagonal mayor de la malla. En el exterior de la malla, la distribución del potencial se efectúa según la ley inversa a la función senoidal. Página 6 de 18
donde: A = área cubierta por la malla en m 2. x = distancia en metros entre el centro de la malla y el punto con el cual se desea estimar el valor del potencial. Si la malla es cuadrada o próxima a dicha forma, vale para todo valor x aproximación siguiente:
A la
Si la malla es muy alargada podrá suponerse que las líneas equipotenciales según el lado mayor en el exterior de la malla están dadas para cada valor de x por la fórmula ( ). Según el lado menor, dichas líneas pueden suponerse que continúan según arcos de círculos de radio x-a/2 con centro en los vértices de la malla. Esquemáticamente tendremos:
Por medio de las fórmulas citadas se investigarán los valores de las tensiones de paso a 1m por fuera del perímetro de la malla y las tensiones de contacto en los cercos perimetrales de las estaciones transformadoras y en viviendas o locales cercanos a la malla . La diferencia de potencial será UE= (x) entre el borde de la malla y un punto situado a 1 m por fuera de ella. Los edificios de celdas y control serán unidos en sus estructuras con la malla de tierra de acuerdo con lo previsto por las normas VDE 0141. Página 7 de 18
Salvo indicación en contrario, la profundidad de implantación media de la malla estará comprendida entre 0,60 y 0,80 m. En el perímetro se profundizará la fosa a no menos de 1,50 m. En caso de utilizarse cables de control del potencial, tanto en el interior como en el exterior de la malla, se enterrarán a profundidades comprendidas entre 0,25 y 0,30 m. Para terrenos con resistividades elevadas y/o corrientes de cortocircuitos elevados, convendrá disponer la malla a menor profundidad, ya que en esos casos son determinantes las tensiones de contacto. Cuanto más apretada sea la malla, menor debe ser la profundidad. 2.3 Efectos térmicos: La sección del conductor a emplear (material: cobre) se calculará por la fórmula:
Is(t) = Valor eficaz de la corriente de cortocircuito promedio durante el tiempo t, en kA. t = duración del cortocircuito en segundos (salvo indicación expresa se adoptará; t = 1seg) c = calor específico del cobre = 0,0925 Cal/g.ºC g = peso específico del cobre = 8,9 g/cm3. ρ = resistividad del cobre a temperatura T 1
siendo: ρ20 = resistividad del cobre a 20ºC= 0,017(ohm .mm)/m a = 0,004 T1 = temperatura inicial del conductor en ºC (salvo indicación expresa se adoptarás T1 = 40ºC). T = temperatura final del conductor en ºC Debe tenerse en cuenta, a los efectos térmicos, que toda la corriente de cortocircuito monofásico pasará por el conductor de conexión a tierra de un determinado aparato durante fallas internasy adifiera la estación, es de decir, que Is(t) es función valor existen adoptado para de el cortocircuito del valor corriente Im cuando en la del estación neutros transformador o cuando se considera la disipación provocada por los hilos de guardia de las líneas que llegan y salen de la misma. Is(t) varía asimismo en función de la cercanía a la fuente generadora. El efecto de la variación de reactancias de las máquinas rotativas debe ser considerado cuando la malla sea la de una central o se encuentre muy próxima a ella. Las temperaturas máximas Tg se tomarán según se indica:
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Si la sección que resulte por cálculo no difiere de la sección normalizada (para el conductor de cobre que se adopte para la malla enterrada) en más de un 10% en defecto; podrá adoptarse la sección normal inmediata inferior para dichos, conductores si el terreno no es agresivo. Por el contrario, los chicotes de conexión malla-aparatos deben ser adoptados conforme a la sección calculada (sección normalizada igual o superior a la calculada). El contratista deberá efectuar, conjuntamente con el ensayo de suelos del terreno en el que se implantará la estación transformadora, un ensayo de agresividad química del suelo. Correrá asimismo por su cuenta la realización de un ensayo para determinación de la resistividad a distintas profundidades. Cuando se utilicen jabalinas deberá verificarse la disipación superficial de las mismas respecto a una capa de 1cm. de terreno en base a la fórmula:
siendo: d = diámetro del tubo adoptado en cm. L = longitud de la jabalina a determinar V = volumen de la capa de tierra (de 1 cm. de espesor) que está en contacto con la jabalina. ρ = resistividad del terreno en ohm-cm (100 x. ρ) (Ωm) I = Corriente a disipar por cada jabalina en A. t = tiempo de duración del cortocircuito en seg. d = densidad del terreno en g/cm3. ∆t = aumento admisible de la temperatura en la capa de tierra considerada (no superior a 50ºc). c = calor específico del terreno (adoptado igual a 0,3 cal/gºC ) La longitud determinada se redondeará en exceso de acuerdo con las longitudes comerciales de caños de cobre o jabalinas tipo Copperweld. 3. MATERIALES A EMPLEAR EN LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA. FORMA DE EJECUCIÓN. El material a emplear en todos los casos será el cobre electrolítico en forma de cables o planchuelas. Página 9 de 18
Por su menor superficie total de ataque a la corrosión la planchuela resulta más conveniente en aquellos conductores enterrados, particularmente si se trata de terrenos agresivos, y si las corrientes a conducir no son demasiado elevadas, ya que en este caso las mismas tienden a concentrarse en las aristas disminuyendo la sección efectiva. Los cables que deban colocarse enterrados serán de tipo duro o semiduro, preferentemente de no más de 7 hilos a fin de disminuir la superficie total sujeta a corrosión y evitar una disminución de la sección efectiva del cable debido a dicho efecto. Lo dicho vale asimismo para los chicotes de conexión a aparatos hasta el punto en que salen de la tierra y se empalman con los chicotes aéreos que conectan a las mallas las estructuras y masas de diversos aparatos. Estos últimos cables podrán ser de 19 hilos a fin de que se puedan montar más fácilmente. También pueden utilizarse planchuelas para toda la malla, incluidas las conexiones no enterradas; o soluciones mixtas. Solo debe tenerse en cuenta, si se utilizan bloquetes o bulones en los diversos empalmes entre planchuelas, que deberán disponerse cubrejuntas que garanticen la continuidad de sección a lo largo de cada parte de la instalación. Estas cubrejuntas se realizaran según lo indicado en los manuales especializados, de acuerdo con las reglas del arte. Las uniones se realizarán preferentemente por medio de soldadura tipo aluminotérmica (Cadwel o similar), en ciertos puntos (por ejemplo en los empalmes entre chicotes aéreos y enterrados) podrá utilizarse empalmes tipo manguito a compresión si se utilizan cables. En los extremos de los chicotes de cable que se conecten a masas de aparatos podrán utilizarse terminales de indentación profunda apropiados. En casos que se utilicen morsetos a bulones enterrados, dichas uniones, luego de efectuadas serán protegidas con un encintado que tome al morseto y no menos de 10 cm. a cada lado de los cables que llegan a él. Serán utilizadas cintas plásticas autoadhesivas, previéndose una cobertura de un espesor no inferior a 3mm. sobre todo el morseto. Debe preverse una protección con caños de P.V.C. pesado sobre los chicotes de conexión a aparatos en una longitud comprendida, como mínimo, entre 50cm. por debajo del nivel del terreno y 30cm. por encima del mismo, y en todo el recorrido de dichos cables por el interior de fundaciones de cemento. Como variante se aceptará que los chicotes enterrados sean de cables unipolares, de sección de acuerdo a lo determinado por cálculo, totalmente cubiertos de P.V.C. (cables tipo sintenax o similar) en cuyo caso todo el chicote podrá ser de 19 hilos. En el punto de unión con la malla se procederá al encintado descripto anteriormente si se utilizan morsetos abulonados. Si se utilizan uniones soldadas deberá recomponerse la aislación entre cable y junta a fin de evitar puntos débiles a la corrosión cuando se utilicen conductores de más de 7 hilos. Toda la morsetería a utilizar será de bronce, de diseños y calidad sujetas a aprobación. Cada estructura de la playa de intemperie contará con elementos para puesta a tierra de sus hierros o armaduras según se indica en los planos adjuntos. Se tendrá en cuenta que por cada estructura monoposte deberá utilizarse un chicote de conexión con la malla de sección igual a la de ésta (o dos de sección mitad a criterio del contratista) . Los pórticos que cuenten con montantes de postes dobles deben ser puestos a tierra en cada uno de estos postes. Las cadenas de sostén, vigas, crucetas, etc; deben ser puestas a tierra a través de colectores visibles desde el suelo, por medio de uniones soldadas o a compresión y terminales de indentar. Se utilizarán arandelas, tuercas y contratuercas para el fijado de estos últimos. Página 10 de 18
Los colectores tendrán igual sección que la malla y bajarán, montante por medio, para unirse a la malla en los pórticos múltiples debiendo preverse siempre bajada en los montantes extremos.
EJEMPLO 1. Pórtico simple: Bajadas en ambos montantes. 2. Pórtico doble: Bajadas en montantes extremos. 3. Pórtico triple. Bajadas en montantes extremos y uno central. 4. Pórtico cuádruple: Bajadas en montantes extremos y central. 5. Pórtico quíntuple: Bajadas en montantes extremos y en los dos centrales. Para la unión de hierros de estructuras a la malla se utilizarán morsetos de bronce con las disposiciones indicadas en el plano. Las bajadas de neutros de transformadores deben concurrir a un punto de unión de 4 brazos de la malla. Lo mismo para bajada de pararrayos en todos los casos que resulte posible. Las conexiones de neutros de transformadores serán protegidas con caños de P.V.C. o se realizarán con cables aislados en este material. Las uniones serán inspeccionables (cámara de inspección). Las bajadas de neutros de transformador se aislarán para 34,5 kV ya sean directas a tierra o a través de un seccionador Desde la cámara hasta 2,20 m. por encima del nivel del suelo se colocará un caño aislante. Se tomarán todas las precauciones necesarias para evitar que las corrientes eventuales de falla a tierra en transformadores se deriven por otros caminos que no sean la conexión a tierra de la cuba a través del transformador de corriente de dicha protección. En general, los transformadores que suministre la empresa, reactores, etc., contarán con ruedas aisladas. En caso contrario, deberán aislarse los rieles de asiento de la fundación correspondiente. Debe cuidarse de aislar todo armario, conducto, batería separada de refrigerante, etc; del transformador en sí a fin de garantizar un correcto funcionamiento de la protección de cuba. Los conductos de agua y aire comprimido colocados en canales deben ser unidos a la malla de tierra. Si ciertas partes de estos conductos se encuentran enterrados, el contratista tomará las precauciones del caso que permitan evitar fenómenos de corrosión electrolítica debidas a la circulación de corrientes vagabundas; de falla o debidas a pares electrolíticos resultantes de la presencia en el suelo de metales (electrodos y canalizaciones) que posean potenciales electrolíticos muy diferentes. Los medios para tal fin pueden consistir en aisladas juntas de las partes enterradas, aislando los conductos o utilizando canalizaciones no metálicas si las presiones de trabajo no son muy grandes. Las cuchillas de puesta a tierra de seccionadores deben contar con una conexión a tierra propia que puede ser unida a la puesta a tierra de la estructura, pero independiente de las eventuales conexiones entre polos provocadas por diversos cuerpos o partes metálicas. La protección contra descargas aéreas se realizará por medio de hilos de guardia (utilizando los métodos de Langrehr o Sarichev). A tal fin podrán utilizarse conductores de acero galvanizado de 50 o 70 mm 2 en estaciones rurales o semirrurales en las que la resistividad del terreno y las corrientes de cortocircuito sean tales que no se sobrepasen los valores admisibles de las tensiones de paso y de contacto. Página 11 de 18
En estaciones importantes (con potencias de cortocircuito superiores a 1500 MVA monofásicos en 132 kV ó su equivalente en corriente en otras tensiones) se emplearán hilos de guardia de aluminio acero ó aleaciones de aluminio. Estos hilos deberán prolongarse en unos dos kilómetros sobre las líneas aéreas para que contribuyan a disipar las corrientes de falla a tierra. El suministro a cargo del contratista se limitará a la provisión y montaje de los hilos de guardia de la estación y a la provisión de la morsetería para los pórticos de salida de línea. La sección de los hilos de guardia de aluminio a adoptar serán iguales a los conductores de la línea de mayor sección que llegue a la estación salvo casos especiales a definir oportunamente. También deberá efectuar a solicitud de la Inspección de la Obra ó del Departamento Estudios y Proyectos mediciones de resistencia de pié de torres de las líneas que lleguen a la estación transformadora, solicitando la correspondiente autorización a la Inspección cuando se trate de líneas en servicio, previa desconexión de los hilos que ligan a la puesta a tierra de cada poste con el hilo de guardia de la estructura. A tal fin el oferente deberá cotizar por separado el precio unitario para realizar dichas mediciones. Una vez concluida la malla, las zanjas se rellenarán preferentemente con tierra vegetal zarandeada, eliminándose cantos, rodados y pedruscos. La tapada se hará saturando de continuo con agua arrojada con manguera a fin de asegurar un buen contacto entre la tierra y los conductores de la malla compactando cuidadosamente.
Mediciones de la resistividad del terreno Se utilizará el método de Wenner (cuatro jabalinas) para lectura directa. Se investigará a diversas profundidades y en diversos puntos del terreno, adoptándose para el cálculo valores promedios.
4. MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Una vez construida la estación, el contratista procederá a realizar la medición del sistema de puesta a tierra, con y sin hilos de guardia de las líneas conectadas alimentando los circuitos a través del transformador de servicio auxiliar de la estación. En caso que resulte posible se utilizará la malla de una estación lejana como tierra de medición. Deben evitarse efectos inductivos que afecten las medidas (ver por ejemplo el Libro de Heinrich Langrehr cálculo para Los resultados del"Valores ensayo básicos con la deindicación delsistemas métododey alta las tensión"). características de los instrumentos utilizados deben ser entregados a la Inspección de la obra que los conformará. Una copia conformada será entregada al Departamento Estudios y Proyectos, Divisiones Centrales y Estaciones Transformadoras junto con la restante documentación que debe entregarse previamente a la recepción provisional.
5. RECUBRIMIENTOS SUPERFICIALES . PUESTA A TIERRA DEL CERCO. La totalidad del terreno cubierto por la malla en la estación transformadora será recubierta con granitullo o material cerámico partido. El recubrimiento se prolongará hasta no menos de 5m. por fuera del perímetro, o hasta el cerco si las tensiones de paso y de contacto fuesen elevadas (Ver VDE 0141). En todos allos casosexterior, convendrá a 1 en m los de ancho, paralelas cerco tantodisponer por fuerafranjas comodel pororden dentro de la0,30 estación casos Página 12 de 18
que existan tensiones elevadas de paso y de contacto. Deben evitarse los terrenos cubiertos de césped en la adyacencia de los cercos, y a ambos lados de los mismos. En todos los casos se colocarán contrapesos para control del potencial según lo previsto en la norma VDE 0141 en los cercos perimetrales de las estaciones. La sección mínima serán de 25 mm2 de cobre. Estos contrapesos serán enterrados a 0,30 de profundidad preferentemente por el lado exterior del murete, a unos 40 cm. de éste. Se debe asegurar la continuidad del circuito entre los diversos tramos del cerco si se utilizan contrapesos discontinuos o conectar cada tramo de malla al electrodo de control si se usan contrapesos continuos. Los cercos interiores a la malla se conectarán a ella en cada una de sus columnas ó estructuras. Para el cálculo de Im se debe realizar el esquema de secuencia cero de la red, calculándose:
Además de este momento, se deberá tener en cuenta si toda o parte de la corriente de falla se dirige a la E.T. El próximo paso es tener en cuenta que por los hilos de guardia de las líneas que se conectan en la E.T. se deriva parte de la corriente de falla.
Los valores del factor de reducción p se toman de la siguiente tabla: Página 13 de 18
Si a la E.T. concurren varias líneas aéreas de la tabla siguiente podemos obtener la
z
impedancia we de hilo de guardia a tierra para cada línea, a los fines de obtener la resistencia equivalente del sistema, ya que esos hilos de guardia también derivan a una corriente de falla por lo que la corriente que circulará por la malla será inferior a p 3IOTR.
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El esquema del paralelo de las líneas y mallas es:
Luego la resistencia total es:
Por lo que: y la corriente que pasa por la malla:
que es la corriente con la cuál calcularemos las tensiones de paso y contacto. Debe tenerse en especial cuidado con conductores, caños y/o cualquier elemento conductor que pueda provenir del exterior de la Estación, ya que en el caso de una falla, la diferencia de potencial entre este elemento y la malla alcanza el valor total de elevación de tensión de la red, valor muy superior a las tensiones de paso y contacto dentro del área. A tal efecto conviene interponer elementos aislantes. Cuando se alimentan servicios fuera de la Subestación, ya sean máquinas portátiles o en baja tensión a puntos alejados, no conviene que estén los neutros conectados a la red de la Estación pues transmitiría al exterior la elevación de tensión de la malla. Asimismo, los cables de telecomunicaciones que salen de la Estación deberán, sí es que la tensión calculada es superior a lo que fijan las normas para dichos cables e instalaciones, Página 16 de 18
ser aislados galvánicamente mediante transformadores o protegidos en ambos extremos por descargadores.
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