Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

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SISTEMAS DE PUESTAS A TIERRA III DOCENTE : JORGE ARAYA DIAZ ENERO : 2003 Información Fundamentada en el curso de Sistemas de Puestas a Tierra dictado en Inacap por Ricardo Martino - Rigoberto Urrutia y el aporte del Docente Claudio Gonzalez.

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SISTEMAS DE

PUESTAS A TIERRA

III

DOCENTE : JORGE ARAYA DIAZ

ENERO : 2003

Información Fundamentada en el curso

de Sistemas de Puestas a Tierra

dictado en Inacap por Ricardo Martino -

Rigoberto Urrutia y el aporte del

Docente Claudio Gonzalez.

Page 2: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

Puestas a Tierra de

Alta Tensión

1.0 Requisitos de una Puesta a Tierra de Alta Tensión

Un sistema de puesta a tierra en AT, deberá cumplir con los siguientes requisitos como

mínimo, para que satisfaga las necesidades de protección del sistema eléctrico a cual

pertenece.

a) Debe conducir a tierra las corrientes de falla y/o atmosféricas sin provocar

gradientes de potencial peligrosos sobre la superficie del terreno, o entre un

punto del terreno y objetos conductores vecinos.

b) Debe conducir a tierra las corrientes de falla y/o atmosféricas durante el mayor

tiempo eventualmente posible, sin sobrecalentar sus elementos constituyentes.

c) Debe tener una impedancia de onda de un valor bajo, tal que al ocurrir descargas

atmosféricas no se produzcan arcos inversos entre las partes metálicas y los

conductores energizados.

d) Debe ser resistente al ataque corrosivo del terreno y atmósfera.

e) Debe tener una resistencia que en cualquier época del año, en ocurrencia de falla

monofásica, permita que circule una corriente a tierra con una magnitud tal, que

Page 3: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

asegure la operación de la protección del arranque del transformador particular,

en un tiempo inferior a tres segundos.

f) Los diferentes electrodos y elementos que conforman el sistema de puesta a

tierra, deben ser capaces de conducir las corrientes de falla sin calentamiento tal,

que en zonas específicas, este hecho pudiese dar lugar a incendios o

explosiones.

g) Debe ser capaz de controlar las gradientes de potencial que ocurren en el

momento de la descarga a tierra.

h) Debe ayudar a la coordinación de las protecciones, permitiendo que frente a una falla

opere la protección del arranque antes que la protección de la red de la compañía.

2.0 Situación del Sistema

S/E

de B a ja d a P ro tec c ió n de la

R e d de M T

B a rra de A T 11 0 kV

Ba rra d e M T

12 k V

P u esta a T ie rra

de l S iste m a

Lím ite de P ropied ad

P ro te cción de A rra nq ue

P ro te c c ión de l tran s form ado r

T/F

P a rtic ular

M a lla de

A T M a lla de

BT

R e d In te rior d e B a ja Te n s ió n

Page 4: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

Figura 1 / Situación del sistema

En función de la figura anterior, si la carcaza del transformador particular se conecta a una

tierra de protección (malla de AT), se formará un circuito en que quedan conectadas en serie

la resistencia de esta, y la puesta a tierra de sistema de la subestación de bajada, y las

impedancias de las líneas de alimentación.

A diferencia de BT, la magnitud de voltaje aplicado al circuito equivalente de falla es

bastante mayor, lo cual en este caso, hará circular corrientes que harán operar las

protecciones en tiempos siempre inferiores a los tres segundos, de modo que la falla se

podrá considerar siempre transitoria y no permanente como es el caso de BT.

En las condiciones señaladas en el párrafo anterior, la corriente tolerable por el cuerpo

humano obedecerá a lo dictado por la expresión de Danziel, y la tensión de seguridad no será

de 65 o 24 (V), sino que será aquella que haga circular a través del cuerpo de la persona que

toque la carcaza del transformador (en presencia de una falla), un valor de corriente no

superior al determinado de acuerdo a la mencionada expresión.

2.1 Expresión de Charles Danziel

Como en AT una falla a tierra no puede permanecer en el tiempo, la duración de ésta,

será el factor que determine finalmente los valores de corriente y tensión que una

persona puede soportar, en un determinado contacto, sin que sufra un desenlace fatal.

Cuando la corriente es igual o superior a 100 mA, puede producirse descomposición de la

sangre, y alrededor de los 3 (A), se producirán grandes depresiones del sistema nervioso y

posibles estados de muerte aparente. Para corrientes superiores se producirán

quemaduras o carbonizaciones de la zona afectada.

Page 5: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

Para cortos tiempos de circulación de corriente, no superiores a tres segundos, se ha

demostrado que el cuerpo humano puede resistir sin problemas valores bastante

superiores a 100 mA. Charles Danziel estableció que en dichas condiciones, la corriente

que el cuerpo tolera sin dificultades, esta dada por la siguiente expresión:

K IC =

t

(Ec. 1)

Esta expresión de Danziel nos permite determinar los niveles de corriente permisible

para un ser humano, en función de un tiempo determinado (t ≤ 3 seg.).

La variable K que aparece en la ecuación descrita, asume diferentes valores dependiendo

principalmente del peso de la persona que puede sufrir el contacto. Para personas de

hasta 50 kg. el factor K = 0,116; en cambio para personas con un peso mayor a 50 kg. y menor o

igual a 70 kg., el factor K = 0,157. Para personas con mayor peso, se puede estimar el factor

en función del delta determinado por los dos datos anteriores.

Con el valor de la corriente permisible para un ser humano, y utilizando la ley de Ohm,

podremos entonces determinar el valor máximo de potencial que una persona puede

soportar frente a una descarga eléctrica.

De igual forma que en BT, la resistencia del cuerpo humano es un valor variable en un rango

muy amplio, el que puede ir desde unos pocos centenares de ohm hasta varios Mega ohm, y los

parámetros de los que depende esta variación son muy diversos y aleatorios; entre ellos se

encuentra el estado anímico, el estado de salud, el medio ambiente en que la persona se

encuentre, etc.

Page 6: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

Otro de los factores que afecta el comportamiento de la resistencia del cuerpo, es la

tensión aplicada, por que al ser la piel el elemento aislante que envuelve al cuerpo y por su

pequeño espesor, resulta más o menos fácil perforarla al aumentar la tensión.

No existe un valor uniforme de resistencia dado por las diferentes normas; así por

ejemplo, para la VDE (Alemania), el valor adoptado es 3000 Ω, para la UTE (Francia), es de

2500 Ω y para el IEEE (USA), es de 1000 Ω. Considerando la influencia de la tensión sobre el

parámetro, un valor de 3000 Ω brinda suficiente seguridad al diseñar un sistema de

protección en BT y 1000 Ω sería el valor adecuado al trabajar en AT (en nuestro país se adopta

el valor de 1000 Ω en sistemas de AT).

El voltaje que en un momento dado se aplique al cuerpo humano, dependerá

fundamentalmente del punto del sistema eléctrico en que suceda el accidente (AT ó BT), y de

las condiciones en que éste suceda (presencia o ausencia de resistencias en serie con el

cuerpo).

3.0 Bases para el Diseño

Las bases de calculo que interceden dentro del dimensionamiento de un sistema de

puesta a tierra en alta tensión, son las siguientes:

- Capacidad nominal de la protección del arranque.

- Resistencia máxima de la puesta a tierra a configurar.

- Resistencia de la puesta a tierra proyectada.

- Tiempo de operación de la protección del arranque frente a una falla a tierra.

- Control de las gradientes de potencial.

- Evaluación final del diseño de la puesta a tierra.

Page 7: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

- Sección mínima del conductor de la puesta a tierra.

3.1 Capacidad Nominal de la Protección del Arranque

Tal como se menciono anteriormente, uno de los objetivos que debe cumplir la puesta a

tierra de AT es, frente a una falla, hacer operar la protección que instala la Cía.

Distribuidora en el arranque de la alimentación para el transformador particular.

Red de la Cía

Arranque Fusible del arranque

Límite de propiedad Fusible del T/F

particular

Figura 2 / Ubicación del fusible de arranque

Según lo anterior, dentro del diseño de la puesta a tierra se deberá conocer la capacidad de la

protección (fusible), que instala la Cía. en el mencionado arranque, situación que en la practica

no es posible conocer por medio de las Empresas Distribuidoras de Electricidad.

Debido a esto, el proyectista de puestas a tierra deberá estimar la capacidad de dicha

protección, situación que puede resolverse utilizando la siguiente

expresión:

FA ≈ 1,5 × ST

3 × VLAT

(Ec. 2)

Donde:

FA : Capacidad nominal del fusible de arranque (A).

Page 8: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

I 0

2 2

ST : Potencia del transformador (KVA). VLAT : Tensión de alimentación por el lado de alta (KV).

3.2 Resistencia Máxima de la Puesta a Tierra La resistencia máxima de la puesta a tierra representa el máximo valor de resistencia

que deberá presentar esta, para que su diseño cumpla con los parámetros de seguridad que

le impone el sistema eléctrico. Su valor se determina por medio de la siguiente

expresión:

Rmax = 1

× 3

3 × VLAT

2 FAUX

− [X

+ X1

+ X2 ]

(Ec. 3)

Donde: VLAT : Tensión de línea del sistema por el lado de AT (V).

IFAUX : Corriente de falla auxiliar (A).

XNº : Parámetros del sistema (Ω).

3.2.1 Corriente de Falla Auxiliar

Para poder determinar la corriente de falla auxiliar, se debe analizar la curva de

operación de la protección del arranque, y a la vez, cumplir con la siguiente desigualdad:

Page 9: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

t (seg.)

IFMIN < IFAUX < ICC1φ

Curva característica de operación del fusible del arranque (tiempo m áximo de apertura)

t1

t2

t3

IFMIN IFAUX ICC1φ

I (A)

Figura 3 / Obtención de la corriente de falla auxiliar

Donde: IFMIN : Corriente de falla mínima (A).

IFAUX : Corriente de falla auxiliar (A).

ICC1φ : Corriente de corto circuito franco monofásico (A).

La corriente de falla mínima es un dato que depende de la imposición de un tiempo

máximo de operación de la protección de respaldo (t1), junto a su curva característica de

operación.

Como se menciono anteriormente, uno de los requisitos que debe cumplir el sistema de

puesta a tierra en AT, es que presente un valor de resistencia tal que en cualquier época del

año, en ocurrencia de falla monofásica, permita que circule una corriente a tierra con una

magnitud, que asegure la operación de la protección del arranque en un tiempo inferior a

tres segundos.

Nota:

En la página final se presenta la curva característica de fusibles utilizados por

Chilectra.

Como recomendación, en la practica se trabaja el diseño del sistema condicionado a un

tiempo de operación no superior a 0,5 segundos.

Page 10: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

La corriente de falla auxiliar, es un dato estimado pero dependiente del valor de la

corriente anteriormente descrita.

Se recomienda que el valor de ésta corriente de falla auxiliar sea como máximo 200 (A) más

grande que la corriente de falla mínima. Con el valor de ésta corriente podremos

determinar el tiempo máximo estimado de operación de la protección, el que debe ser

obviamente inferior a t1.

La corriente de corto circuito franco a tierra, es un dato aportado por la Cía.

Distribuidora por medio de un documento denominado “Certificado de Niveles de

Cortocircuito”.

El paso a realizar a continuación, es determinar los parámetros del sistema, es decir, las

impedancias en secuencia positiva, negativa y cero.

3.2.2 Parámetros del Sistema Los parámetros del sistema (X1 , X 2 , X0), se deben determinar en base a los niveles de

corto circuito franco, monofásico y trifásico (datos que aparecen en el certificado de

niveles de cortocircuito), en nuestro alimentador de AT.

Page 11: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

Z1 = X1

Ea

Z2 = X2

3×RF

Z0 = X0

Figura 4 / Reactancias del sistema

Donde: RF : Resistencia de falla (Ω).

X1 : Reactancia de secuencia positiva (Ω). X2 : Reactancia de secuencia negativa (Ω). X0 : Reactancia de secuencia cero (Ω) .

Para llegar a conocer finalmente los parámetros del sistema, debemos recurrir a las

expresiones descritas en las páginas siguientes.

1.- Reactancia de secuencia positiva:

ICC3φ

V =

FAT

X1

⇒ X1 = VLAT

3 × ICC3φ

(Ec. 4)

Page 12: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

Donde: X1 : Reactancia de secuencia positiva (Ω).

VFAT : Tensión de fase a tierra por el lado de AT (V). VLAT : Tensión de línea por el lado de AT (V). ICC3φ : Corriente de corto circuito franco trifásico (A).

2.- Reactancia de secuencia negativa:

ICC3φ

V =

FAT

X2

⇒ X2 = VLAT

3 × ICC3φ

(Ec. 5)

Donde: X2 : Reactancia de secuencia negativa (Ω).

VFAT : Tensión de fase a tierra por el lado de AT (V). VLAT : Tensión de línea por el lado de AT (V). ICC3φ : Corriente de corto circuito franco trifásico (A).

3.- Reactancia de secuencia cero:

I = 3 × VFAT ⇒

=

3 × VLAT − ( + )

(Ec. 6)

CC1φ

X1 + X2

+ X0 X0

3 × ICC1φ

X1 X2

Donde:

VFAT : Tensión de fase a tierra por el lado de AT (V). VLAT

: Tensión de línea por el lado de AT (V).

ICC1φ : Corriente de corto circuito franco monofásico (A). X1

: Reactancia de secuencia positiva (Ω).

X2 : Reactancia de secuencia negativa (Ω). X0

: Reactancia de secuencia cero (Ω).

3.3 Resistencia de la Puesta a Tierra Proyectada

Page 13: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

0

)

M

El procedimiento siguiente consistirá en determinar basándose en las características

geoeléctricas del terreno, una malla cuyo valor de resistencia sea inferior al establecido en el

punto anterior (3.2).

Una práctica recomendable, es calcular la resistencia de la malla configurada por medio del

método de Laurent. Una vez obtenido este dato, se procede a realizar una primera evaluación

del sistema propuesto. La condicionante a cumplir en esta etapa, es que el valor de la

resistencia determinada por Laurent (RML), sea menor que el máximo valor de resistencia

calculado anteriormente (Rmax), es decir:

RML < Rmax

Si se cumple con lo anterior, el paso a seguir es calcular el valor exacto de la malla

propuesta por medio de las ecuaciones de Schwartz.

Una vez que hemos obtenido el dato anterior, podemos determinar el tiempo real de

operación de la protección del arranque, conociendo primeramente la corriente de falla

monofásica determinada por nuestra malla.

3.4 Tiempo Real de Operación de la Protección Tal como se mencionó, para determinar el tiempo real de operación de la protección del

arranque, se deberá conocer la magnitud de la corriente de falla monofásica.

I = 1

× 3

× VLAT

(Ec. 7)

F1φ 3 (3 × R )2 + (X + X1

2 + X2

Page 14: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

Conocida la corriente de falla anterior, se procede a ubicarla en la gráfica

representativa del fusible del arranque, para conocer el tiempo real de operación de este.

t (s e g.)

C u rva carac terís tic a de opera ción del fu sible de l arranque (tiem po m áxim o de apertu ra )

top

IF1φ

I (A )

Figura 5 / Obtención del tiempo real de operación

Donde: IF1φ : Corriente de falla monofásica (A).

VLAT : Tensión de línea por el lado de AT (V). X1 : Reactancia de secuencia positiva (Ω). X2 : Reactancia de secuencia negativa (Ω). X0 : Reactancia de secuencia cero (Ω). RM : Resistencia de la malla de puesta a tierra (Ω). top : Tiempo de operación de la protección de respaldo (seg).

3.5 Gradientes de Potencial

Page 15: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

Los gradientes de potencial en un sistema de puesta a tierra son los siguientes:

- Voltaje de paso.

- Voltaje de contacto

- Voltaje de malla.

- Voltaje de paso por la periferia.

3.5.1 Voltaje de Paso

Es la diferencia de potencial entre dos puntos del terreno, separados por la distancia de

un paso, el que se supone de un metro, en el sentido de la máxima gradiente de potencial.

VP

RC / 2

RP

Figura 6 / Voltaje de paso

Según la figura 6, la expresión general que define la magnitud del voltaje de paso, es la

siguiente

Page 16: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

P C P

t

V = (2 × R

+ RC

) × I

(Ec. 8)

Donde:

RP : Resistencia de contacto de los pies (Ω). RC

: Resistencia del cuerpo(Ω).

IC : Corriente de falla que circula por el cuerpo (A).

Si a la ecuación anterior se le impone la condición de que la corriente de falla no exceda

el valor máximo permisible de acuerdo la ecuación de Danziel y suponemos que la

resistencia de contacto de los pies es igual a tres veces la resistividad superficial del

terreno (RP = 3×ρs), y asimilando un peso promedio de las personas en 50 kg., se obtendrá la

siguiente relación que nos dará el máximo voltaje de paso permisible.

116 + 0,696 × ρ V =

S

(Ec. 9) P op

Donde:

VP : Voltaje de paso (V).

ρS : Resistividad superficial del terreno (Ω-m). top : Tiempo de operación de la protección de respaldo (seg).

3.5.2 Voltaje de Contacto

Page 17: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

Es la diferencia de potencial entre una estructura metálica puesta a tierra y un punto de

la superficie del terreno, a una distancia horizontal respecto a la estructura igual al

alcance de una persona, el que se supone de un metro.

Vc

RC

RP / 2

Figura 7 / Voltaje de contacto

Según la figura7, la expresión para determinar la tensión o voltaje de contacto sería:

VC = RC

×

RP × I

2 C

(Ec. 10)

Donde: RP : Resistencia de contacto de los pies(Ω). RC

: Resistencia del cuerpo(Ω).

IC : Corriente de falla que circula por el cuerpo(A).

De forma análoga a lo especificado para encontrar la ecuación final que determina el

potencial máximo de paso, se puede encontrar la expresión final que nos permite calcular el

voltaje de contacto.

Page 18: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

t

116 + 0,174 × ρ

V = S

(Ec. 11) C

op

Donde: VC : Voltaje de contacto (V).

ρS : Resistividad superficial del terreno (Ω-m). top : Tiempo de operación de la protección de respaldo (seg).

NOTA:

Las ecuaciones finales anteriormente descritas, representan los máximos valores de

tensión de paso y contacto que una persona puede soportar sin traspasar el umbral de la

fibrilación ventricular, reiterando que se ha considerado éste umbral, como la condición más

peligrosa para éste tipo de fallas, por cuanto, para los tiempos previstos de operación

de las protecciones los otros efectos de la corriente sobre el cuerpo humano no alcanzan a

presentarse o carecen de peligrosidad.

De la comparación de ambos valores de tensión, puede apreciarse que el cuerpo soporta una

tensión de paso considerablemente mayor que la de contacto, lo cual resulta lógico puesto

que al aplicar una tensión de paso, la zona del corazón no está directamente

comprometida.

Los otros dos parámetros, voltaje de malla (VM) y de paso por la periferia (VPP), dependen de la

configuración geométrica de la puesta a tierra, que en el caso de una malla, define la

distribución de potencial indicado en la figura.

Page 19: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

Conductores de

la Malla

VM

VPP

Figura 8 / Voltaje de malla y de paso por la periferia

En este sistema, se presentan dos condiciones netamente diferenciadas; sobre la zona

cubierta por la malla, el valor más desfavorable de tensión es el que se presenta entre el

centro de cada retícula y los conductores que la forman (voltaje de malla).

Más allá de la periferia de la malla, la distribución de potencial es similar a la de un

electrodo de puesta a tierra (voltaje de paso en la periferia).

En una malla a tierra por lo tanto, se deben controlar dos gradientes de potencial en

función de la geometría que presente el sistema de puesta a tierra.

3.5.3 Voltaje de Malla Es la diferencia de potencial que se origina entre un punto del terreno, situado al centro

del reticulado y un punto situado sobre el conductor del reticulado. La ecuación para su

calculo es la siguiente:

Page 20: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

L

KM × Ki × ρ eq × IF1

× FD

V = φ

(Ec. 12) M

m

Donde:

VM : Voltaje de malla (V).

IF1φ : Corriente de falla monofásica (A). KM : Factor de forma de la malla. Ki : Factor de irregularidad de la malla. FD : Factor de decremento de la falla. ρeq : Resistividad equivalente del terreno sondeado (Ω - m). Lm : Longitud total del conductor de unión de la malla (mts).

Los factores de forma, irregularidad y decremento que aparecen en la expresión

anterior, se determinan con las ecuaciones contenidas en la página siguiente.

Factor de Forma de la malla (KM).

Depende de la forma y dimensiones de la malla.

2

(Ec. 13)

K = 1

× ln D

+ 1

× ln

3

× 5

× 7 ⋅ ⋅ ⋅

⋅ n ;para n = N − 2

M 2 × π 16 × he × d π 4 6 8

A

Donde: D : Distancia entre conductores paralelos por el lado de mayor de la malla

(mts).

he : Profundidad de enterramiento de la malla (mts). d

: Diámetro del conductor de la malla (mts).

NA : Número de conductores paralelos por el lado de mayor dimensión de la

malla.

Factor de irregularidad de la malla (Ki).

Page 21: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

Considera la no uniformidad en el flujo de corriente desde los diferentes puntos de la

malla.

Ki = 0,65 + 0,172 × NA (Ec. 14)

Donde: NA : Número de conductores paralelos por el lado de mayor dimensión de la

malla.

Factor de decremento de la falla (FD).

En un sistema eléctrico los cortocircuitos ocurren, con respecto a la onda de voltaje, en

cualquier punto de ella.

La asimetría inicial se origina en la presencia de reactancias inductivas en el circuito de falla,

lo que hace que el circuito se comporte como si existiera una componente de C.C. en la

corriente de falla. Esta componente continua desaparece más o menos rápidamente

dependiendo de la relación X/R.

El efecto práctico que esta situación acarrea, es que las protecciones deben

dimensionarse para corrientes de falla asimétricas, y como los cálculos nos entregan el valor

simétrico, se han establecidos factores de asimetría en función de la relación X/R.

Page 22: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

I

I

Imcoci = Irms×2,5

Intensidad máxima de cortocircuito

Im en régimen estable Intensidad máxima de cortocircuito

Imcoci = Irms×√2

t t

Cortocircuito asimétrico Cortocircuito simétrico

Figura 9 / Tipos de cortocircuitos

A este factor de conversión se le denomina factor de decremento, cuyo valor en una

aproximación simplificada, se presenta en la tabla contenida en la siguiente página, según

recomendaciones de la Norma IEEE80.

Tabla 1

Factores de decremento (Según IEEE 80)

Tiempo de operación de la

protección (seg)

Factor de decremento

recomendado

0,01

0,02

0,04 0,08

0,10

0,25

0,50 ó más

1,70

1,62

1,50 1,32

1,25

1,10

1,00 En el caso de que el tiempo de operación de la protección de respaldo no aparezca

directamente en la tabla anterior, el factor de decremento se deberá determinar sobre la

base del método de la interpolación lineal.

Page 23: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

L

La expresión de la interpolación lineal es:

F = (F

− F ) × top

− t0

+

(Ec. 15)

D D1 D0 t − t FD0

1 0

Donde:

top : Tiempo de operación de la protección de respaldo (según gráfica). t0 :

Tiempo de operación inmediatamente inferior al top (según tabla). t1 :

Tiempo de operación inmediatamente superior al top (según tabla). FD1 :

Factor de decremento para t1 (según tabla).

FD0 : Factor de decremento para t0 (según tabla).

3.5.4 Voltaje de Paso por la Periferia

Corresponde a la diferencia de potencial entre un punto situado en el conductor extremo

de la malla y un punto del terreno situado a un metro fuera de la periferia de la malla.

Para calcular esta variable, se deberá utilizar la ecuación siguiente.

KS × Ki × ρ eq × IF1 × FD

V = φ

(Ec. 16) PP

m

Donde:

Vpp : Voltaje de paso par la periferia (V).

IF1φ : Corriente de falla monofásica (A). KS

: Factor de superficie de la malla. Ki : Factor de irregularidad de la malla.

FD : Factor de decremento de la falla.

ρeq : Resistividad equivalente del terreno sondeado (Ω - m). Lm

: Longitud total del conductor de unión de la malla (mts).

Page 24: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

Factor de superficie de la malla (KS). Depende de la forma y dimensiones de la malla.

1 1

1 1 1 1 1

(Ec. 17)

KS = π

× 2 × h

+ D + h

+ × + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ n

D 2 3 4

;para n = NA

e e

Donde:

NA : Número de conductores paralelos por el lado de mayor dimensión de la

malla.

D : Distancia entre conductores paralelos por el lado de mayor de la malla (mts).

he : Profundidad de enterramiento de la malla (mts).

3.6 Evaluación Final del Diseño

Una malla a tierra en AT, debe cumplir con los siguientes requerimientos en relación a los

gradientes de potencial:

1.- El voltaje de malla debe ser menor o igual al voltaje de contacto (VM ≤ VC).

2.- El voltaje de paso de periferia debe ser menor o igual al voltaje de paso (VPP ≤

VP).

Page 25: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

3.7 Sección Mínima del Conductor de la Malla

El IEEE Std. 80-1976, Guide for Safety in Substation Grounding, la norma aceptada por

la industria eléctrica internacional, usa la ecuación de Onderdonk como base para

seleccionar el mínimo tamaño del conductor que se funda bajo condiciones de falla.

Smin =

K × IF1φ × FD ×

1973

top

(Ec. 18)

El factor de conexión K varia a causa de la máxima temperatura admisible para los varios

tipos de conexiones.

Tabla 2

Factores k para el cálculo de la sección mínima

(Según IEEE 80)

Tipo de unión T° máxima

admisible (°C)

Valor de K

Conductor

solo

Conexión

soldada

Conexión

apernada

1083

450

250

6,96

9,12

11,54

De cualquier forma, la sección mínima a utilizar para el conductor de la malla en AT,

según normativa nacional, debe ser de 21,2 mm2 .

Page 26: Sistema Puesta a Tierra Alta Tension

Referencias

- Norma de Distribución Aérea de Cobre en 12 y 23 kV

Chilectra Metropolitana

- Diseño de Sistemas de Puesta a Tierra

Seminario de Electricidad – INACAP Colón

- Sistemas de Puesta a Tierra

Maria Morelli – Universidad de Carbono

- Distribución Industrial de la Energía

Mario Lillo Saavedra – Universidad de Concepción

- Catálogo de Materiales para Puestas a Tierra

Alco Sur