sistemas puteas a tierra

1. Portafolio de Sistemas de puesta a tierra
Joselyn Adriana Carmona Aldana
Conexion a tierra del neutro de Generadores: Neutro a tierra a traves
de transformador de distribucion y resistencia en el secundario
Este método de p.a.t. del neutro de generadores es similar a una resistencia de valor óhmico
elevado, siendo la intensidad de p.a.t. del orden de 5 a 10 A. Al ser tan pequeña la intensidad de
falta no es necesario utilizar protecciones rápidas o interruptores de neutro que desescitan el
generador antes de que la avería sea grave.
Con este método no se obtiene intensidad suficiente para la protección selectiva por lo que se usa
especialmente en grupos generador- transformador.
No se necesita una corriente de falta grande, ya que cualquier tensión que aparezca en el neutro,
puede emplearse para desconectar el generador.
Cuando la resistencia del neutro es alta, como se ha mencionado antes, se pueden crear
sobretensiones transitorias por maniobras de interruptores o arcos a tierra.
Tales sobretensiones dependen de la resistencia del neutro y de la capacidad a tierra del
generador y de los equipos conectados a barras del generador. Estas se pueden expresar como
una relación entre las pérdidas de la resistencia de neutro (en kW) y los kVA de carga capacitiva a
tierra, como se indica en la figura 12.
Las sobretensiones transitorias son bajas, si la resistencia secundaria tiene unas pérdidas en kW
igual a los kVA capacitivos a tierra; dicho de otra forma, si:
Figura 12.- Eficacia de las pérdidas en la resistencia para limitar las sobretensiones transitorias. La
tensión está dada en % de la tensión de cresta nominal simple del generador.

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Para calcular la calcular la capacidad a tierra, es necesario conocer la capacidad de los bobinados
del generador, la de los condensadores de protección contra descargas atmosféricas y la de los
cables.
Las capacidades típicas de los bobinados de generadores pueden ser listados como sigue:
Potencia nominal
(kVA)
r.p.m.
Tensión nominal
(kV)
Capacidad a tierra
(µF)
9.400 – 25.000
31.000 – 62.500
70.500 – 192.000
62.500 – 140.000
176.500 – 183.000
3.600
3.600
3.600
1.800
1.800
11.5 – 14.4
12.5 – 14.4
12.5 – 20
12.5 – 20
12.5 – 20
0,13
0,36
0,70
1,08
1,87
Estos valores se deben utilizar cuando no se logren datos del fabricante.
Las expresiones para el cálculo de los parámetros mencionados (kV∆ - RS - IR) son:
KVL-L = Tensión nominal del generador, entre fases en kV.
KVTR = Tensión nominal primaria del transformador de distribución.
N = Tensión primaria / tensión secundaria
C = Capacidad total de las tres fases a tierra en microfaradios.
Se supone que Rp = Xc. Figura 13
Figura 13

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Cuando se vaya a separar de las barras debido a una falta, el tiempo transcurrido entre falta y
disparo del interruptor del generador, viene dado por la figura 14.
Figura 14.- Sobrecargas de corta duración para transformadores de distribución
La práctica normal es la elección de 30 minutos, que corresponde a un transformador de potencia
igual a los kVA capacitivos a tierra y su tensión fase-tierra.

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Las características del transformador y resistencia (Rs) se pueden elegir de la figura 15 y 16:
C = Capacidad en microfaradios de las tres fases a tierra
kVTR = Tensión nominal primaria del transformador de distribución
Tensión nominal del secundario del transformador 240 V
Figura 15.- Ohmios de la resistencia en el secundario para el transformador de distribución de
puesta a tierra

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Figura 16.- kVA del transformador e intensidad en la resistencia del secundario.
Cálculo de un transformador de distribución y su resistencia en el secundario
Sea un generador de 47.000 kVA, 13,8 kV, conectado a un transformador elevador.
Capacidad a tierra del generador
(Las tres fases): 0,315
Condensadores de protección (tres fases)
contra sobrecargas repentinas: 0,750
1,065
Se toma un condensador C = 1,2 µF
El transformador será 13.800 / 240 V.

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Según esto tenemos:
KVTR = 13,8
KVL-L = 13,8
C x (KVTR) = 228,5
C x (KVTR) (KVL-L) = 228,5
Empleando las figuras 15 y 16 se tienen los valores:
RS = 0,67 Ω
IR = 210 A
y el transformador:
50 kVA: servicio continuo
20 kVA: 10 minutos
10 kVA: 1 minuto
Figura 17: Conexión a tierra del neutro de un generador mediante un transformador de
distribución con una resistencia en el secundario.
Si empleamos las fórmulas tendremos:

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FUENTES:
Irwin Lazar: Análisis y Diseño de Sistemas Eléctricos
General Eléctrica Española: Puesta a tierra del neutro de las redes de energía eléctrica
Mariano Cecilia: Distribución de energía eléctrica. Centros de Transformación