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1
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DistriLuz
Capittulo V
Mediciones de
parámetros
asociados
DistriLuz
Contenido
1. Valores aceptables de resistencia a tierra.
2. Selección de equipos de medición.
3. Métodos de medición resistencia de puesta a tierra
puntuales.
4. Métodos de medición resistencia de puesta a tierra
de sistemas de grandes dimensiones.
5. Medición del tensiones de paso y de toque.
6. Aplicaciones.
7. Medición de resistencia de puesta a tierra
puntual S.E. MT/BT (Laboratorio)
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2
DistriLuz Finalidad de las mediciones
Resistencia de puesta a tierra :
1.
2.
3.
4.
Verificar el valor real de la resistencia de puesta a tierra
de la instalación.
Cumplir con el protocolo de prueba para la recepción de
la obra (Instalación eléctrica)
Garantizar la seguridad de la instalación ante corrientes
anormales.
Mantener el valor referencial de la resistencia de puesta a
tierra de la instalación.
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Tipodeinstalación Configuración Valorestípicos

Centraleseléctricas
SubestacionesAT/MT
SubestacionesMT/BT
Líneadetransmisión
Centrosdecomputo
Malla
Malla
Pozo
Contrapeso
Pozo
<1
<1
25(P)
10-15(S)
15
<5
DistriLuz
Medición de parámetros
❷ Medición de resistencia de puesta a tierra
Valores típicos :
Según CNE-TV y suministro R< 25 (PT puntuales)
Según CNE-suministro: R=6 (Centro urbano o urbano rural)
R=10 (Localidades aisladas o zonas rurales)
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DistriLuz
Precauciones y medidas de seguridad
a adoptar
Del personal:
El personal que realice estas mediciones debe
conocer las instalaciones donde se realizarán y las
instrucciones para efectuar trabajos en la
proximidad de instalaciones eléctricas de AT. Debe
haber recibido, también, formación tanto teórica
como práctica sobre los procedimientos de trabajo.
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DistriLuz
Elementos de protección personal
• Cascos
Norma ANSI Z89.1-1997
• Careta Protección Facial
Norma ANSI 278.1
• Zapato con planta aislante
Norma Técnica. Nacional
241.004
• Guante
Norma IEC 900
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DistriLuz
Precauciones y medidas de seguridad
a adoptar
Atmosféricas
No se efectuarán medidas de tierras
mientras se dé algún de las siguientes
condiciones:
precipitación atmosférica (lluvia, granizo o
nieve)
tormentas (se considera suficiente ver
rayos u oír truenos)
niebla
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DistriLuz
Precauciones y medidas de seguridad
a adoptar
De la instalación
Este tipo de medición obliga a que el terreno
circundante permita el hincado de picas de
prueba. En lugares en donde esto no sea
posible se recomienda dejarlas instaladas de
forma permanente (especialmente en obras
de nueva construcción), si ello es factible.
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DistriLuz
Precauciones y medidas de seguridad
a adoptar
Durante todo el proceso de trabajo no debe
modificarse el estado de la instalación. En
particular queda prohibido abrir o
interrumpir la continuidad de cualquier
conexión de tierra, ni aunque sea durante
períodos cortos (por ejemplo, queda
prohibido desconectar pantallas de cables,
conexiones, etc.).
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DistriLuz
Precauciones y medidas de seguridad
a adoptar
Comprobación de ausencia de tensión
Debe comprobarse la ausencia de tensión en todos
los circuitos de tierra que se quieran medir, mediante
un voltímetro de alta impedancia (mayor de 1
megaohm), tomando como referencia una pica auxiliar
hincada en el terreno a una distancia mínima de 6
metros de la instalación.
Si el voltímetro señala más de 50 V (tensión máxima
de contacto de seguridad), no debe continuarse la
medición.
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DistriLuz
Selección de Instrumentos
Componentes del instrumento :
Fuente de potencia :
➨
➨
➨
Recomendable alterna o alterna pulsante, capaz de vencer la
resistencia propia del circuito y del terreno, tensión entre 50 y 500
V. a una frecuencia diferente de 60 Hz.
Debido a la probabilidad de electrólisis no es recomendable fuente
de tensión continua.
En el caso de instrumentos a batería deberá disponer de
rectificador estático DC/AC.
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DistriLuz
Selección de Instrumentos
corrientes
Dispositivo para eliminar
electrolíticas y de inducción:
❶
❷
Cuando la fuente es generador manual, un
rectificador mecánico será capaz de rectificar
las corrientes electrolíticas y de inducción, de
manera que la corriente neta por el circuito
de medida sea cero.
Cuando la fuente de potencia es una batería
operada por un convertidor o transistor, el
rectificador estático rechazará las corrientes
de frecuencia diferente al de la corriente de
prueba.
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7
DistriLuz
Selección de Instrumentos
Sistema de medida:
Básicamente se conocen tres sistemas de medida
❶
❷
❸
Sistema voltímetro- amperímetro o sistema
ohmimétrico; ventaja: la resistencia de los electrodos
de corriente no afectan la lectura del instrumento.
Sistema comparador de resistencias, ofrece relativa
facilidad en la lectura directa.
Sistema de balance nulo, debido al uso de electrodos
de resistencia baja no afecta la lectura del
instrumento.
Existen sistemas combinados entre sistema ohmimétrico y el
sistema de balance nulo, mejorándose la medición de
resistencias bajas.
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DistriLuz
Selección de Instrumentos
Requisitos mínimos de instrumentos:
➨
➨
➨
➨
➨
Compactos y de fácil traslado y permitir almacenamiento
de información.
Interfase para PC, accesorios, manual, medición
multipolo (2,3,4) controlados por microprocesador para
lectura directa de resistividad y ploteo de resultados.
Opción para medición con pinzas y sin estacas.
Al usar transductores de medición deben ser de similar
clase de precisión.
Deben tener certificaciones de los siguientes ensayos tipos:
ensayo de aislamiento, ensayo de compatibilidad
electromagnética, ensayos climáticos, ensayos mecánicos,
ensayo de clase de precisión.
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DistriLuz
Selección de Instrumentos
Certificaciones de los siguientes ensayos
tipos:
➨
➨
➨
➨
➨
➨
➨
Aislamiento: IEC 61000-4-2, IEC 61010-1
Compatibilidad electromagnética: IEC 1000-4-2 , IEC
61326-1
Climáticos: DIN 40040
Mecánicos: IEC 529, DIN 40050
Clase de precisión: (+/-2%)
Medición de RE: IEC 61557-5
Fabricación: DIN ISO 9001
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DistriLuz
Precauciones para la medición
Las mediciones deben efectuarse en épocas apropiadas: en
la sierra en estiaje y en la costa en verano.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Los electrodos de exploración deben tener un buen
contacto con el terreno.
Si el terreno es deslizable remover el material suelto
hasta encontrar tierra firme.
Si el suelo tiene capa gruesa de arena verter agua en el
punto de clavado de los electrodos.
Verificar el punto de contacto de la bornera de los
instrumentos y la toma de los electrodos.
Verificar los conductores gastados para evitar puntos
de degradación del aislamiento.
Verificar la presencia de corrientes inducidas.
La resistencia de los electrodos auxiliares y
conductores deben ser tal que no influyan en las
mediciones.
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DistriLuz
Precauciones para la medición
Casos no recomendables para las
mediciones.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Después de una lluvia.
Durante alta humedad ambiental.
Cuando hay conductores pelados y no se logran
buen contacto en el conexionado.
Durante horas de tormenta, en otras zonas de la
línea.
Durante horas de humedad, en la que se escucha
chisporroteo en los aisladores.
Durante la ejecución de trabajos de
mantenimiento sobre la infraestructura en las
proximidades.
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DistriLuz
1.
2.
3.
Equipos de medición
Existen diferentes tipos y marcas.
Ejemplo: Vibrogound, Megger, Metrater- ABB,
HEME GEO 15 y UNILAP GEO X de LEM.
Existen medidores tipo pinza (HEME GEO 15), y
tienen dos limitaciones;
A) Dependen que las conexiones del sistema de puesta
a tierra estén bien hechas, ya que una resistencia
en serie altera el resultado.
B) En electrodos de mallas industriales, donde por
inducción electromagnética se puede obtener
más de 2 A en los conductores de puesta a tierra,
el aparato no puede ser usado.
C)Pero es muy útil en lugares donde se desea medir con
circuitos energizados o electrodos inaccesibles.
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DistriLuz
Métodos de medida
Método de las dos picas con telurómetro.
Basado en el método de caída de tensión con dos pica auxiliares
y telurómetro, es sencillo y adecuado para electrodos de puesta
a tierra de tamaño pequeño, como por ejemplo en SE MT/BT o
en apoyos de líneas aéreas de media tensión.
Método de inyección de corriente y caída de
tensión.
Es el método que se utilizará preferentemente para la medición
de la resistencia en mallas de tierras extensas, como es el caso
de Subestaciones AT/MT.
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DistriLuz
Medición de parámetros
método de caída potencial.
Se aplica el método de los tres electrodos,
internacionalmente aceptado para verificación de dicho
parámetro; consiste en clavar 2 electrodos de exploración
alineados o en diferentes ángulos a partir del electrodo de
puesta a tierra. Por el electrodo del extremo se inyecta
una corriente hacia el sistema de puesta a tierra y
mediante el electrodo intermedio se mide el potencial de
puesta a tierra-referencial.
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DistriLuz
Método de caída potencial.
E
L
L 5 a 10 m
Pozo de Tierra
L
E P C
B V 
P

DIAL DE MEDICIÓN
C
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Método de caída potencial.
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DistriLuz
Método de caída potencial.
Resistencia
en
ohmios
DistriLuz
Método de caída potencial.
R
E C
P (61,8%)
Distancia en m
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DistriLuz
Método de caída potencial.
lsayas@softhome.net
DistriLuz
p
p
r1
r
C
r2
dr
(+)
P1 P2
I
(-) C2
Método de caída potencial.
I
I
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DistriLuz
Método de caída potencial.
lsayas@softhome.net
DistriLuz
Método de caída potencial.
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Resistencia
R
T
rn 
2Le
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DistriLuz
Distancia de ubicación del electrodo auxiliar de corriente
0.8
0.6
0.4
0.2
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
R
2.0
P
de medida
Margen de
error
Zona de Efecto
de Convergencia
Leve de Corriente
d
Resistencia
de Puesta a
Tierra
RT
d = 10rn
10%
Error
d = 30rn
3.3%
Error
d = 50rn
2%
Error
Le
Ln
re
rn 0,15×Le
re
Le
Distancia
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DistriLuz
Método sin desconexión.
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Método directo de dos electrodos
• Se usa cuando la
resistencia de la
tubería
(metálica) de
agua es
despreciable
comparada con
la resistencia a
ser medida.
• La distancia
entre E y la
tubería deberá
ser mayor de 5
metros.
E P C
B V 
E

DIAL DE MEDICIÓN
MAS DE 5 Mt
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DistriLuz
Método directo dos electrodos.
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Influencia de las inductancias de los
conductores
• Al utilizar conductores diferentes y de
mayor longitud que los suministrados
por el fabricante, no permitir que el
exceso quede enrollado de tal modo
que su inductancia pueda afectar a la
medida .
Influencia de las inductancias de los
conductores
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DistriLuz
Casos especiales.
lsayas@softhome.net
DistriLuz
Casos especiales.
Rg
R1
Rg R2 R3 .........Rn
...

 1
Rn
1
1
R3
1
R2
1
R1
Req 
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DistriLuz
Casos especiales.
•
•
•
•
•
Medición de aterramientos medianos SE
La magnitud que se espera llegar es de 2 a 20 .
Las medidas se puede hacer por el método aproximado (suelo
homogéneo) con un instrumento portátil de alcance (20 a 50
mA)
Circuito de corriente d=5 la diagonal del área cubierta por la
PAT
Circuito de potencial 0,616 d, efectuar mediciones de +/- 10%
de retiro con respecto a este punto.
En suelos de baja resistividad se puede ampliar la longitud de
alcance del instrumento hasta en 4 veces.
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Medición en LAT
La medición de las RPTA de los apoyos, debe realizarse
sin interrumpir el circuito de PAT y energizado. Para ello,
se deberá utilizar un instrumento diseñado al efecto que
se basa fundamentalmente en inyectar, para efectuar la
medición, corrientes de alta frecuencia del orden de
decenas de kHz, con lo cual las impedancias de los
bucles formados por los apoyos, cables de guarda y
puestas a tierra adquieren unos valores muy elevados
que las hacen despreciables al quedar en paralelo con la
resistencia que se quiere medir.
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DistriLuz
Medición en LAT
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Medición en LAT
Medición de LAT
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DistriLuz
Método de caída potencial.
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DistriLuz
Bucles de circuito paralelo
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DistriLuz
Bucles de circuito paralelo
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DistriLuz
Bucles de circuito paralelo
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DistriLuz
Método sin desconexión.
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DistriLuz
Método sin electrodos
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DistriLuz
A
V
RM
ZHE
Cable de tierra
Circuito de medidor de alta
frecuencia con compemsador
Resistencia de la
línea
Alternador de alta
frecuencia
Tierra Auxiliar
Sonda
XM
lsayas@softhome.net TIERRA DE REFERENCIA
Compensador
Medición de aterramientos extensos
Método de inyección de corriente y caída de
tensión
La formación del circuito de inyección es uno de los
aspectos más importantes a considerar a la hora de
efectuar las medidas del sistema de tierras.
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Medición de aterramientos extensos
Fijar un punto de inyección que se encuentre a
una distancia de la malla enterrada de PAT
de la instalación de 2 a 3 veces la mayor
diagonal de la instalación con un mínimo de 500
metros. El punto de inyección deberá ubicarse lo
más alejado posible de las líneas de AT que entren o
salgan de la instalación de AT, para evitar distorsiones
de las medidas.
Medición de aterramientos extensos
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Medición de aterramientos extensos
Disponer de un equipo de inyección que disponga
de un sistema de regulación de tensión y de potencia
que permita obtener como mínimo 50 A de inyección
o 1% de la Icc.
Este equipo permitirá la inversión del sentido de la
corriente de inyección para eliminar los efectos de las
corrientes erráticas.
Cuando la instalación esta desenergizadas permite
inyección de menor corriente(10A)
Se efectuan 3 mediciones. (0,9)0,618d; 0,618d;
(1,1)0,618d
Medición de aterramientos extensos
La malla auxiliar del circuito de corriente esté
constituida al menos por 6 picas de tierra situadas
con una separación de 5 metros entre sí, formando
aproximadamente un círculo y que estén
interconectadas mediante cable aislado de al menos
16 mm2 de sección y de 1.000 V de aislamiento. Las
picas serán de cobre y deberán penetrar, como
mínimo, 1 metro en el terreno.
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Medición de aterramientos extensos
En cada punto medido se tomarán los siguientes valores:
Medida de la tensión entre la malla a medir y el
electrodo de potencial, sin intensidad de inyección (U0).
Medida igual a la anterior pero con la intensidad de
inyección en un sentido (Ua).
Medida igual a la anterior con la intensidad de inyección
en sentido contrario, a 180 grados de la anterior (Ub).
Anotar el valor de la intensidad de inyección (Ii).
Medición de aterramientos extensos
Con estos valores, se calcula el valor de la tensión
resultante mediante la fórmula:
De esta forma, se elimina los errores por corrientes erráticas
presentes en la instalación. Cuando los valores medidos
permanezcan invariables en tres mediciones consecutivas,
se tomará este valor de U, y dividiéndolo por el valor de la
intensidad de inyección que corresponda a esta medida, se
obtendrá el valor de la resistencia de puesta a tierra de la
instalación.
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Método alternativo de
Tagg para medir
Resistencia de malla de
PAT
DistriLuz
Introducción
El método clásico de medición de resistencia
de puesta a tierra de sistemas eléctricos de
grandes dimensiones requiere el uso de
conductores muy largos para los circuitos de
potencial y corriente ;Hecho que resulta poco
práctico y difícil de realizar. Ante esta
dificultad, el Dr.G.F. Tagg(IEEE Proceedings)
ha desarrollado un método que permite la
utilización alternativa de conductores cortos
y cuyo procedimiento será utilizado en el
presente trabajo.
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11/12/2014
30
DistriLuz
O
Ó

P
Configuración De Circuitos
C
P2 C2
Ó :Centro eléctrico del sistema de puesta a tierra.
O :Punto arbitrario del sistema de puesta a tierra escogido
como referencia.
C :Distancia desde el punto de referencia O hasta el
electrodo de corriente C2.
P :Distancia desde el punto de referencia O hasta el
electrodo de potencial P2.
 :Distancia entre el punto de referencia O hasta el
centro eléctrico del sistema de puesta a tierra Ó.
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DistriLuz
Procedimiento Para La Medición
1. Disponer los circuitos de potencial y corriente
como en la figura anterior, procurando dar un
alejamiento adecuado al electrodo de corriente C2.
Para una malla de forma cuadrada, la distancia
mínima no debe ser menor que un lado del
cuadrado y la distancia máxima no debe exceder
dos veces el lado del cuadrado. Para otras formas
de malla se puede buscar un valor apropiado
para las distancias mínimas y máximas del
alejamiento C.
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31
lsayas@softhome.net
DistriLuz
2. Para la disposición anterior de los circuitos, graficar
la curva característica para mediciones de
resistencia de puesta a tierra según el método de
caida de potencial (R vs ) .
3. Los pasos 1 y 2 deben realizarse para un mínimo de
tres alejamientos del electrodo de corriente C2;
Aunque según la disponibilidad de espacio se
efectuará hasta cuatro o cinco juegos de
mediciones, debido a que es muy frecuente
que alguno de ellos presente dificultades para
su graficación.
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DistriLuz
4.Para cada curva obtenida en el paso 3 y con la ayuda
de la fórmula P = 0,618(C+   graficar las
curvas de intersección R vs   basados en la
siguiente consideración: Suponer que el centro
eléctrico del sistema de puesta a tierra está en Ó ,
distante  de O ; por lo tanto , la distancia real
desde el centro Ó al electrodo de corriente es C + 
y la verdadera resistencia es obtenida cuando el
electrodo de potencial está a una distancia 0,618(C+
  de Ó. Esto significa que el valor de P medido
desde O es 0,618(C+     Asumiendo un cierto
número de valores para  , es posible
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DistriLuz
calcular los correspondientes valores de P y a partir
de estos leer los valores de resistencia en las curvas
graficadas en el paso 3, obteniéndose las graficas R
vs  . Este proceso debe repetirse para cada
alejamiento de C, hasta obtener un mínimo de tres
curvas R vs  
Si las curvas de intersección fueran tres, van a
intersectarse formando un triángulo geométrico,
cuyo baricentro es el punto cuya ordenada nos dará
el verdadero valor de la resistencia de puesta a tierra
del sistema y cuya abscisa indicará el valor real de 
.
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DistriLuz
Resultados Experimentales
La eficiencia de este método ha sido comprobado en
las siguientes subestaciones :
• SS.EE. Nazca : 220/60//10 kV. R=0,76
• SS.EE. Ica : 220/60/10 kV. R=0,76
Obteniéndose resultados similares a las teóricas, cabe
aclarar para obtener curvas de intersección
adecuadas se recomienda también considerar valores
menores al lado de la malla de la subestación.
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DistriLuz
Curvas de caída de potencial-SS.EE. ICA
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DistriLuz
Curvas De Intersección
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Torre
N°
Instrumento
Utilizado
Resistividad
Aparente
(Ohmios–metro)
Cable
De
Guarda
Resistencia de
Puesto
aTierra(Ohmios)
10 BBC 44530 SinAislar 92.00
10 BBC 44530 Aislado 95.00
10 Megger 44530 Aislado 91.00
10 Vibroground 44530 Aislado 106.00
25 BBC 1440 SinAislar 15.60
25 BBC 1440 Aislado 18.20
25 Megger 1440 Aislado 18.20
25 Vibroground 1440 Aislado 20.60
109 BBC 98.50 SinAislar 5.00
109 BBC 98.50 Aislado 5.20
109 Megger 98.50 Aislado 5.10
109 Vibroground 98.50 Aislado 5.20
Resultados
experimentales
MEDICIONES DE RESISITENCIA DE PUESTA A TIERRA
EN LA LINEA MANTARO – LIMA
N°de
la Torre
Torre sin
Aislar
Rs
(Ohmios)
Torre
Aislada
Ra
(Ohmios)
Relación
Ra/Rs
Resistividad
Aparente
(Ohmios-
metro)
10 39.0 320.00 8.20 44530.0
24 8.00 36.50 4.56 2139.0
25 6.00 18.20 3.03 1440.0
136 5.23 15.10 2.88 1221.0
109 2.05 5.10 2.48 98.5
MEDICIONES DE RESISITENCIA DE PUESTA A TIERRA
EN LA LINEA MANTARO – LIMA
Resultados
experimentales
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Subestación Valor Medio
(Ohmios)
CampoArmiño 0.97
Huayucachi 0.38
Pomacocha 0.55
SanJuan 0.13
Independencia 0.25
Ica 0.76
Marcona 0.40
RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA DE LAS PRINIPALES
SUBESTACIONES DEL SISTEMA INTERCONECTADO
Resultados
experimentales
Angulode
Separación
Alejamientode
C(metros)
Resistencia
Media(Ohmios)
0° 350 2.75
90° 350 2.72
180° 350 2.70
MEDICIONES DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA DE LA
SUBESTACION JAUJA PARA DIFERENTES ANGULOS DE SEPARACIÓN
ENTRE LOS CIRCUITOS DE MEDICIÓN(*)
Resultados
experimentales
(*)Se utilizó el Método de Inyección de Corriente, con una magnitud de 1
amperio.
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Instrumento
Utilizado
Alejamiento
C2
(metros)
Angulode
Separación
Resistencia
media
(Ohmios)
Resistencia
Calculada
(Ohmios)
Megger 140 90° 2.75 3.30
Vibroground 140 90° 2.80 3.30
Volt–Amp 140 90° 2.30 3.30
MEDICION DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA UTILIZANDO
DIFERENTES TIPOS DE INSTRUMENTOS
Resultados
experimentales
Medición de Tensión de paso y de toque
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Medición de Tensión de paso y de toque
Medición de Tensión de paso y de toque
11/12/2014
38
Medición de tensión de paso y toque
El circuito de corriente es similar al de RPAT.
A falta de electrodos planos se puede clavar varillas a 0,2 m de
profundidad del suelo firme.
En unos casos fuentes autonomas o con fuente de los intrumentos
portatiles se obtiene la impedancia del sistema, en ambos casos se
siguen trayectorias simetricas y equidistantes o alejandose de los
electrodos de PAT
Tensión de toque, Entre objetos o punto de contacto conectado
a la PAT y diferentes puntos circundantes en el suelo, a 1,0 m de
distancia.
Tensión de Paso, entre cada dos puntos sucesivos del suelo
separados a 1,0m.
La UPreal=UmpxIcc/ImyUTreal=UmtxIcc/Im
Medición de tensión de paso y toque
Cuando los resultados se miden en Zm( ),
UPreal=Zmp x Icc y UTreal=Zmt x Icc
Si se sabe que 50 V es la tensión admisible por el cuerpo
humano durante 3s, se estima que los potenciales
máximos permisibles a 60Hz durante la falla son mucho
menores, podran ser:
Utoque<65V y Upaso<90V.
Antes de la medición es necesario verficar la ausencia
de tensión entre alguna masa de la S.E. o la bajada de PAT y
el suelo.
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39
Medición de potenciales en SE MT/BT y RD
Durante la medición los terminales de potencial son los
que se desplazan.
Previamente se traza en el suelo lineas directrices y
ubicar en ellos los puntos de medición.
La tensión entre P1 y P2 a intervalos de 1m.
Los electrodos de medida de ddp que simulan los
pies(10x20cm) serán planos de 200cm2, soportando un
peso ambos de 50kg, repartido en partes iguales.
La Upreal=UmxIcc/Im
DistriLuz
C P1 P2 C2
+
lsayas@softhome.net
-
INSTRUMENTO
PORTATIL
PUESTAA
TIERRA
TENSIONES DE
TOQUE
1m 1m
1m
1m
p1
1m
p2
p2
p2 C2
C1
TENSIONES DE
PASO
S.E MT/BT
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DistriLuz
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  • 1. 11/12/2014 1 lsayas@softhome.net DistriLuz Capittulo V Mediciones de parámetros asociados DistriLuz Contenido 1. Valores aceptables de resistencia a tierra. 2. Selección de equipos de medición. 3. Métodos de medición resistencia de puesta a tierra puntuales. 4. Métodos de medición resistencia de puesta a tierra de sistemas de grandes dimensiones. 5. Medición del tensiones de paso y de toque. 6. Aplicaciones. 7. Medición de resistencia de puesta a tierra puntual S.E. MT/BT (Laboratorio) lsayas@softhome.net
  • 2. 11/12/2014 2 DistriLuz Finalidad de las mediciones Resistencia de puesta a tierra : 1. 2. 3. 4. Verificar el valor real de la resistencia de puesta a tierra de la instalación. Cumplir con el protocolo de prueba para la recepción de la obra (Instalación eléctrica) Garantizar la seguridad de la instalación ante corrientes anormales. Mantener el valor referencial de la resistencia de puesta a tierra de la instalación. lsayas@softhome.net Tipodeinstalación Configuración Valorestípicos  Centraleseléctricas SubestacionesAT/MT SubestacionesMT/BT Líneadetransmisión Centrosdecomputo Malla Malla Pozo Contrapeso Pozo <1 <1 25(P) 10-15(S) 15 <5 DistriLuz Medición de parámetros ❷ Medición de resistencia de puesta a tierra Valores típicos : Según CNE-TV y suministro R< 25 (PT puntuales) Según CNE-suministro: R=6 (Centro urbano o urbano rural) R=10 (Localidades aisladas o zonas rurales)
  • 3. 11/12/2014 3 lsayas@softhome.net DistriLuz Precauciones y medidas de seguridad a adoptar Del personal: El personal que realice estas mediciones debe conocer las instalaciones donde se realizarán y las instrucciones para efectuar trabajos en la proximidad de instalaciones eléctricas de AT. Debe haber recibido, también, formación tanto teórica como práctica sobre los procedimientos de trabajo. lsayas@softhome.net DistriLuz Elementos de protección personal • Cascos Norma ANSI Z89.1-1997 • Careta Protección Facial Norma ANSI 278.1 • Zapato con planta aislante Norma Técnica. Nacional 241.004 • Guante Norma IEC 900
  • 4. 11/12/2014 4 lsayas@softhome.net DistriLuz Precauciones y medidas de seguridad a adoptar Atmosféricas No se efectuarán medidas de tierras mientras se dé algún de las siguientes condiciones: precipitación atmosférica (lluvia, granizo o nieve) tormentas (se considera suficiente ver rayos u oír truenos) niebla lsayas@softhome.net DistriLuz Precauciones y medidas de seguridad a adoptar De la instalación Este tipo de medición obliga a que el terreno circundante permita el hincado de picas de prueba. En lugares en donde esto no sea posible se recomienda dejarlas instaladas de forma permanente (especialmente en obras de nueva construcción), si ello es factible.
  • 5. 11/12/2014 5 lsayas@softhome.net DistriLuz Precauciones y medidas de seguridad a adoptar Durante todo el proceso de trabajo no debe modificarse el estado de la instalación. En particular queda prohibido abrir o interrumpir la continuidad de cualquier conexión de tierra, ni aunque sea durante períodos cortos (por ejemplo, queda prohibido desconectar pantallas de cables, conexiones, etc.). lsayas@softhome.net DistriLuz Precauciones y medidas de seguridad a adoptar Comprobación de ausencia de tensión Debe comprobarse la ausencia de tensión en todos los circuitos de tierra que se quieran medir, mediante un voltímetro de alta impedancia (mayor de 1 megaohm), tomando como referencia una pica auxiliar hincada en el terreno a una distancia mínima de 6 metros de la instalación. Si el voltímetro señala más de 50 V (tensión máxima de contacto de seguridad), no debe continuarse la medición.
  • 6. 11/12/2014 6 DistriLuz Selección de Instrumentos Componentes del instrumento : Fuente de potencia : ➨ ➨ ➨ Recomendable alterna o alterna pulsante, capaz de vencer la resistencia propia del circuito y del terreno, tensión entre 50 y 500 V. a una frecuencia diferente de 60 Hz. Debido a la probabilidad de electrólisis no es recomendable fuente de tensión continua. En el caso de instrumentos a batería deberá disponer de rectificador estático DC/AC. lsayas@softhome.net DistriLuz Selección de Instrumentos corrientes Dispositivo para eliminar electrolíticas y de inducción: ❶ ❷ Cuando la fuente es generador manual, un rectificador mecánico será capaz de rectificar las corrientes electrolíticas y de inducción, de manera que la corriente neta por el circuito de medida sea cero. Cuando la fuente de potencia es una batería operada por un convertidor o transistor, el rectificador estático rechazará las corrientes de frecuencia diferente al de la corriente de prueba. lsayas@softhome.net
  • 7. 11/12/2014 7 DistriLuz Selección de Instrumentos Sistema de medida: Básicamente se conocen tres sistemas de medida ❶ ❷ ❸ Sistema voltímetro- amperímetro o sistema ohmimétrico; ventaja: la resistencia de los electrodos de corriente no afectan la lectura del instrumento. Sistema comparador de resistencias, ofrece relativa facilidad en la lectura directa. Sistema de balance nulo, debido al uso de electrodos de resistencia baja no afecta la lectura del instrumento. Existen sistemas combinados entre sistema ohmimétrico y el sistema de balance nulo, mejorándose la medición de resistencias bajas. lsayas@softhome.net DistriLuz Selección de Instrumentos Requisitos mínimos de instrumentos: ➨ ➨ ➨ ➨ ➨ Compactos y de fácil traslado y permitir almacenamiento de información. Interfase para PC, accesorios, manual, medición multipolo (2,3,4) controlados por microprocesador para lectura directa de resistividad y ploteo de resultados. Opción para medición con pinzas y sin estacas. Al usar transductores de medición deben ser de similar clase de precisión. Deben tener certificaciones de los siguientes ensayos tipos: ensayo de aislamiento, ensayo de compatibilidad electromagnética, ensayos climáticos, ensayos mecánicos, ensayo de clase de precisión. lsayas@softhome.net
  • 8. 11/12/2014 8 DistriLuz Selección de Instrumentos Certificaciones de los siguientes ensayos tipos: ➨ ➨ ➨ ➨ ➨ ➨ ➨ Aislamiento: IEC 61000-4-2, IEC 61010-1 Compatibilidad electromagnética: IEC 1000-4-2 , IEC 61326-1 Climáticos: DIN 40040 Mecánicos: IEC 529, DIN 40050 Clase de precisión: (+/-2%) Medición de RE: IEC 61557-5 Fabricación: DIN ISO 9001 lsayas@softhome.net DistriLuz Precauciones para la medición Las mediciones deben efectuarse en épocas apropiadas: en la sierra en estiaje y en la costa en verano. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Los electrodos de exploración deben tener un buen contacto con el terreno. Si el terreno es deslizable remover el material suelto hasta encontrar tierra firme. Si el suelo tiene capa gruesa de arena verter agua en el punto de clavado de los electrodos. Verificar el punto de contacto de la bornera de los instrumentos y la toma de los electrodos. Verificar los conductores gastados para evitar puntos de degradación del aislamiento. Verificar la presencia de corrientes inducidas. La resistencia de los electrodos auxiliares y conductores deben ser tal que no influyan en las mediciones. lsayas@softhome.net
  • 9. 11/12/2014 9 DistriLuz Precauciones para la medición Casos no recomendables para las mediciones. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Después de una lluvia. Durante alta humedad ambiental. Cuando hay conductores pelados y no se logran buen contacto en el conexionado. Durante horas de tormenta, en otras zonas de la línea. Durante horas de humedad, en la que se escucha chisporroteo en los aisladores. Durante la ejecución de trabajos de mantenimiento sobre la infraestructura en las proximidades. lsayas@softhome.net DistriLuz 1. 2. 3. Equipos de medición Existen diferentes tipos y marcas. Ejemplo: Vibrogound, Megger, Metrater- ABB, HEME GEO 15 y UNILAP GEO X de LEM. Existen medidores tipo pinza (HEME GEO 15), y tienen dos limitaciones; A) Dependen que las conexiones del sistema de puesta a tierra estén bien hechas, ya que una resistencia en serie altera el resultado. B) En electrodos de mallas industriales, donde por inducción electromagnética se puede obtener más de 2 A en los conductores de puesta a tierra, el aparato no puede ser usado. C)Pero es muy útil en lugares donde se desea medir con circuitos energizados o electrodos inaccesibles. lsayas@softhome.net
  • 10. 11/12/2014 10 lsayas@softhome.net DistriLuz Métodos de medida Método de las dos picas con telurómetro. Basado en el método de caída de tensión con dos pica auxiliares y telurómetro, es sencillo y adecuado para electrodos de puesta a tierra de tamaño pequeño, como por ejemplo en SE MT/BT o en apoyos de líneas aéreas de media tensión. Método de inyección de corriente y caída de tensión. Es el método que se utilizará preferentemente para la medición de la resistencia en mallas de tierras extensas, como es el caso de Subestaciones AT/MT. lsayas@softhome.net DistriLuz Medición de parámetros método de caída potencial. Se aplica el método de los tres electrodos, internacionalmente aceptado para verificación de dicho parámetro; consiste en clavar 2 electrodos de exploración alineados o en diferentes ángulos a partir del electrodo de puesta a tierra. Por el electrodo del extremo se inyecta una corriente hacia el sistema de puesta a tierra y mediante el electrodo intermedio se mide el potencial de puesta a tierra-referencial.
  • 11. 11/12/2014 11 lsayas@softhome.net DistriLuz Método de caída potencial. E L L 5 a 10 m Pozo de Tierra L E P C B V  P  DIAL DE MEDICIÓN C lsayas@softhome.net DistriLuz Método de caída potencial.
  • 12. 11/12/2014 12 lsayas@softhome.net DistriLuz Método de caída potencial. Resistencia en ohmios DistriLuz Método de caída potencial. R E C P (61,8%) Distancia en m lsayas@softhome.net
  • 13. 11/12/2014 13 lsayas@softhome.net DistriLuz Método de caída potencial. lsayas@softhome.net DistriLuz p p r1 r C r2 dr (+) P1 P2 I (-) C2 Método de caída potencial. I I
  • 14. 11/12/2014 14 lsayas@softhome.net DistriLuz Método de caída potencial. lsayas@softhome.net DistriLuz Método de caída potencial.
  • 15. 11/12/2014 15 Resistencia R T rn  2Le lsayas@softhome.net DistriLuz Distancia de ubicación del electrodo auxiliar de corriente 0.8 0.6 0.4 0.2 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 R 2.0 P de medida Margen de error Zona de Efecto de Convergencia Leve de Corriente d Resistencia de Puesta a Tierra RT d = 10rn 10% Error d = 30rn 3.3% Error d = 50rn 2% Error Le Ln re rn 0,15×Le re Le Distancia lsayas@softhome.net DistriLuz Método sin desconexión.
  • 16. 11/12/2014 16 Método directo de dos electrodos • Se usa cuando la resistencia de la tubería (metálica) de agua es despreciable comparada con la resistencia a ser medida. • La distancia entre E y la tubería deberá ser mayor de 5 metros. E P C B V  E  DIAL DE MEDICIÓN MAS DE 5 Mt lsayas@softhome.net DistriLuz Método directo dos electrodos.
  • 17. 11/12/2014 17 Influencia de las inductancias de los conductores • Al utilizar conductores diferentes y de mayor longitud que los suministrados por el fabricante, no permitir que el exceso quede enrollado de tal modo que su inductancia pueda afectar a la medida . Influencia de las inductancias de los conductores
  • 19. 11/12/2014 19 lsayas@softhome.net DistriLuz Casos especiales. • • • • • Medición de aterramientos medianos SE La magnitud que se espera llegar es de 2 a 20 . Las medidas se puede hacer por el método aproximado (suelo homogéneo) con un instrumento portátil de alcance (20 a 50 mA) Circuito de corriente d=5 la diagonal del área cubierta por la PAT Circuito de potencial 0,616 d, efectuar mediciones de +/- 10% de retiro con respecto a este punto. En suelos de baja resistividad se puede ampliar la longitud de alcance del instrumento hasta en 4 veces.
  • 20. 11/12/2014 20 Medición en LAT La medición de las RPTA de los apoyos, debe realizarse sin interrumpir el circuito de PAT y energizado. Para ello, se deberá utilizar un instrumento diseñado al efecto que se basa fundamentalmente en inyectar, para efectuar la medición, corrientes de alta frecuencia del orden de decenas de kHz, con lo cual las impedancias de los bucles formados por los apoyos, cables de guarda y puestas a tierra adquieren unos valores muy elevados que las hacen despreciables al quedar en paralelo con la resistencia que se quiere medir. lsayas@softhome.net DistriLuz Medición en LAT
  • 22. 11/12/2014 22 lsayas@softhome.net DistriLuz Método de caída potencial. lsayas@softhome.net DistriLuz Bucles de circuito paralelo
  • 23. 11/12/2014 23 lsayas@softhome.net DistriLuz Bucles de circuito paralelo lsayas@softhome.net DistriLuz Bucles de circuito paralelo
  • 25. 11/12/2014 25 DistriLuz A V RM ZHE Cable de tierra Circuito de medidor de alta frecuencia con compemsador Resistencia de la línea Alternador de alta frecuencia Tierra Auxiliar Sonda XM lsayas@softhome.net TIERRA DE REFERENCIA Compensador Medición de aterramientos extensos Método de inyección de corriente y caída de tensión La formación del circuito de inyección es uno de los aspectos más importantes a considerar a la hora de efectuar las medidas del sistema de tierras.
  • 26. 11/12/2014 26 Medición de aterramientos extensos Fijar un punto de inyección que se encuentre a una distancia de la malla enterrada de PAT de la instalación de 2 a 3 veces la mayor diagonal de la instalación con un mínimo de 500 metros. El punto de inyección deberá ubicarse lo más alejado posible de las líneas de AT que entren o salgan de la instalación de AT, para evitar distorsiones de las medidas. Medición de aterramientos extensos
  • 27. 11/12/2014 27 Medición de aterramientos extensos Disponer de un equipo de inyección que disponga de un sistema de regulación de tensión y de potencia que permita obtener como mínimo 50 A de inyección o 1% de la Icc. Este equipo permitirá la inversión del sentido de la corriente de inyección para eliminar los efectos de las corrientes erráticas. Cuando la instalación esta desenergizadas permite inyección de menor corriente(10A) Se efectuan 3 mediciones. (0,9)0,618d; 0,618d; (1,1)0,618d Medición de aterramientos extensos La malla auxiliar del circuito de corriente esté constituida al menos por 6 picas de tierra situadas con una separación de 5 metros entre sí, formando aproximadamente un círculo y que estén interconectadas mediante cable aislado de al menos 16 mm2 de sección y de 1.000 V de aislamiento. Las picas serán de cobre y deberán penetrar, como mínimo, 1 metro en el terreno.
  • 28. 11/12/2014 28 Medición de aterramientos extensos En cada punto medido se tomarán los siguientes valores: Medida de la tensión entre la malla a medir y el electrodo de potencial, sin intensidad de inyección (U0). Medida igual a la anterior pero con la intensidad de inyección en un sentido (Ua). Medida igual a la anterior con la intensidad de inyección en sentido contrario, a 180 grados de la anterior (Ub). Anotar el valor de la intensidad de inyección (Ii). Medición de aterramientos extensos Con estos valores, se calcula el valor de la tensión resultante mediante la fórmula: De esta forma, se elimina los errores por corrientes erráticas presentes en la instalación. Cuando los valores medidos permanezcan invariables en tres mediciones consecutivas, se tomará este valor de U, y dividiéndolo por el valor de la intensidad de inyección que corresponda a esta medida, se obtendrá el valor de la resistencia de puesta a tierra de la instalación.
  • 29. 11/12/2014 29 lsayas@softhome.net Método alternativo de Tagg para medir Resistencia de malla de PAT DistriLuz Introducción El método clásico de medición de resistencia de puesta a tierra de sistemas eléctricos de grandes dimensiones requiere el uso de conductores muy largos para los circuitos de potencial y corriente ;Hecho que resulta poco práctico y difícil de realizar. Ante esta dificultad, el Dr.G.F. Tagg(IEEE Proceedings) ha desarrollado un método que permite la utilización alternativa de conductores cortos y cuyo procedimiento será utilizado en el presente trabajo. lsayas@softhome.net
  • 30. 11/12/2014 30 DistriLuz O Ó  P Configuración De Circuitos C P2 C2 Ó :Centro eléctrico del sistema de puesta a tierra. O :Punto arbitrario del sistema de puesta a tierra escogido como referencia. C :Distancia desde el punto de referencia O hasta el electrodo de corriente C2. P :Distancia desde el punto de referencia O hasta el electrodo de potencial P2.  :Distancia entre el punto de referencia O hasta el centro eléctrico del sistema de puesta a tierra Ó. lsayas@softhome.net DistriLuz Procedimiento Para La Medición 1. Disponer los circuitos de potencial y corriente como en la figura anterior, procurando dar un alejamiento adecuado al electrodo de corriente C2. Para una malla de forma cuadrada, la distancia mínima no debe ser menor que un lado del cuadrado y la distancia máxima no debe exceder dos veces el lado del cuadrado. Para otras formas de malla se puede buscar un valor apropiado para las distancias mínimas y máximas del alejamiento C. lsayas@softhome.net
  • 31. 11/12/2014 31 lsayas@softhome.net DistriLuz 2. Para la disposición anterior de los circuitos, graficar la curva característica para mediciones de resistencia de puesta a tierra según el método de caida de potencial (R vs ) . 3. Los pasos 1 y 2 deben realizarse para un mínimo de tres alejamientos del electrodo de corriente C2; Aunque según la disponibilidad de espacio se efectuará hasta cuatro o cinco juegos de mediciones, debido a que es muy frecuente que alguno de ellos presente dificultades para su graficación. lsayas@softhome.net DistriLuz 4.Para cada curva obtenida en el paso 3 y con la ayuda de la fórmula P = 0,618(C+   graficar las curvas de intersección R vs   basados en la siguiente consideración: Suponer que el centro eléctrico del sistema de puesta a tierra está en Ó , distante  de O ; por lo tanto , la distancia real desde el centro Ó al electrodo de corriente es C +  y la verdadera resistencia es obtenida cuando el electrodo de potencial está a una distancia 0,618(C+   de Ó. Esto significa que el valor de P medido desde O es 0,618(C+     Asumiendo un cierto número de valores para  , es posible
  • 32. 11/12/2014 32 lsayas@softhome.net DistriLuz calcular los correspondientes valores de P y a partir de estos leer los valores de resistencia en las curvas graficadas en el paso 3, obteniéndose las graficas R vs  . Este proceso debe repetirse para cada alejamiento de C, hasta obtener un mínimo de tres curvas R vs   Si las curvas de intersección fueran tres, van a intersectarse formando un triángulo geométrico, cuyo baricentro es el punto cuya ordenada nos dará el verdadero valor de la resistencia de puesta a tierra del sistema y cuya abscisa indicará el valor real de  . lsayas@softhome.net DistriLuz Resultados Experimentales La eficiencia de este método ha sido comprobado en las siguientes subestaciones : • SS.EE. Nazca : 220/60//10 kV. R=0,76 • SS.EE. Ica : 220/60/10 kV. R=0,76 Obteniéndose resultados similares a las teóricas, cabe aclarar para obtener curvas de intersección adecuadas se recomienda también considerar valores menores al lado de la malla de la subestación.
  • 33. 11/12/2014 33 lsayas@softhome.net DistriLuz Curvas de caída de potencial-SS.EE. ICA lsayas@softhome.net DistriLuz Curvas De Intersección
  • 34. 11/12/2014 34 Torre N° Instrumento Utilizado Resistividad Aparente (Ohmios–metro) Cable De Guarda Resistencia de Puesto aTierra(Ohmios) 10 BBC 44530 SinAislar 92.00 10 BBC 44530 Aislado 95.00 10 Megger 44530 Aislado 91.00 10 Vibroground 44530 Aislado 106.00 25 BBC 1440 SinAislar 15.60 25 BBC 1440 Aislado 18.20 25 Megger 1440 Aislado 18.20 25 Vibroground 1440 Aislado 20.60 109 BBC 98.50 SinAislar 5.00 109 BBC 98.50 Aislado 5.20 109 Megger 98.50 Aislado 5.10 109 Vibroground 98.50 Aislado 5.20 Resultados experimentales MEDICIONES DE RESISITENCIA DE PUESTA A TIERRA EN LA LINEA MANTARO – LIMA N°de la Torre Torre sin Aislar Rs (Ohmios) Torre Aislada Ra (Ohmios) Relación Ra/Rs Resistividad Aparente (Ohmios- metro) 10 39.0 320.00 8.20 44530.0 24 8.00 36.50 4.56 2139.0 25 6.00 18.20 3.03 1440.0 136 5.23 15.10 2.88 1221.0 109 2.05 5.10 2.48 98.5 MEDICIONES DE RESISITENCIA DE PUESTA A TIERRA EN LA LINEA MANTARO – LIMA Resultados experimentales
  • 35. 11/12/2014 35 Subestación Valor Medio (Ohmios) CampoArmiño 0.97 Huayucachi 0.38 Pomacocha 0.55 SanJuan 0.13 Independencia 0.25 Ica 0.76 Marcona 0.40 RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA DE LAS PRINIPALES SUBESTACIONES DEL SISTEMA INTERCONECTADO Resultados experimentales Angulode Separación Alejamientode C(metros) Resistencia Media(Ohmios) 0° 350 2.75 90° 350 2.72 180° 350 2.70 MEDICIONES DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA DE LA SUBESTACION JAUJA PARA DIFERENTES ANGULOS DE SEPARACIÓN ENTRE LOS CIRCUITOS DE MEDICIÓN(*) Resultados experimentales (*)Se utilizó el Método de Inyección de Corriente, con una magnitud de 1 amperio.
  • 36. 11/12/2014 36 Instrumento Utilizado Alejamiento C2 (metros) Angulode Separación Resistencia media (Ohmios) Resistencia Calculada (Ohmios) Megger 140 90° 2.75 3.30 Vibroground 140 90° 2.80 3.30 Volt–Amp 140 90° 2.30 3.30 MEDICION DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA UTILIZANDO DIFERENTES TIPOS DE INSTRUMENTOS Resultados experimentales Medición de Tensión de paso y de toque
  • 37. 11/12/2014 37 Medición de Tensión de paso y de toque Medición de Tensión de paso y de toque
  • 38. 11/12/2014 38 Medición de tensión de paso y toque El circuito de corriente es similar al de RPAT. A falta de electrodos planos se puede clavar varillas a 0,2 m de profundidad del suelo firme. En unos casos fuentes autonomas o con fuente de los intrumentos portatiles se obtiene la impedancia del sistema, en ambos casos se siguen trayectorias simetricas y equidistantes o alejandose de los electrodos de PAT Tensión de toque, Entre objetos o punto de contacto conectado a la PAT y diferentes puntos circundantes en el suelo, a 1,0 m de distancia. Tensión de Paso, entre cada dos puntos sucesivos del suelo separados a 1,0m. La UPreal=UmpxIcc/ImyUTreal=UmtxIcc/Im Medición de tensión de paso y toque Cuando los resultados se miden en Zm( ), UPreal=Zmp x Icc y UTreal=Zmt x Icc Si se sabe que 50 V es la tensión admisible por el cuerpo humano durante 3s, se estima que los potenciales máximos permisibles a 60Hz durante la falla son mucho menores, podran ser: Utoque<65V y Upaso<90V. Antes de la medición es necesario verficar la ausencia de tensión entre alguna masa de la S.E. o la bajada de PAT y el suelo.
  • 39. 11/12/2014 39 Medición de potenciales en SE MT/BT y RD Durante la medición los terminales de potencial son los que se desplazan. Previamente se traza en el suelo lineas directrices y ubicar en ellos los puntos de medición. La tensión entre P1 y P2 a intervalos de 1m. Los electrodos de medida de ddp que simulan los pies(10x20cm) serán planos de 200cm2, soportando un peso ambos de 50kg, repartido en partes iguales. La Upreal=UmxIcc/Im DistriLuz C P1 P2 C2 + lsayas@softhome.net - INSTRUMENTO PORTATIL PUESTAA TIERRA TENSIONES DE TOQUE 1m 1m 1m 1m p1 1m p2 p2 p2 C2 C1 TENSIONES DE PASO S.E MT/BT