Interruptores puestatierra

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Baja tensión
¿Cómo afecta la elección de la puesta a tierra del sistema a los¿Cómo afecta la elección de la puesta a tierra del sistema a los
interruptores de baja tensión?interruptores de baja tensión?
La elección de la puesta a tierra del sistema afecta no solo a la fiabilidad (en el sentido más amplio) sino también a laLa elección de la puesta a tierra del sistema afecta no solo a la fiabilidad (en el sentido más amplio) sino también a la
instalación,instalación, en particular con respecto a la aparamenta de bajo voltaje que se implementaráen particular con respecto a la aparamenta de bajo voltaje que se implementará ..
¿Cómo afecta la elección de la puesta a tierra del sistema a los interruptores de baja tensión? | EEP

¿Cómo afecta la elección de la puesta a tierra del sistema a los interruptores de baja tensión? (Crédito de la
foto: Edvard CSANYI)
Las tresLas tres tomas detomas de tierra del sistema utilizadas internacionalmente y estandarizadas portierra del sistema utilizadas internacionalmente y estandarizadas por IEC 60364IEC 60364 tienen como objetivotienen como objetivo
común la búsqueda de una seguridad óptima.común la búsqueda de una seguridad óptima.
En lo que respecta a la protección de las personas, los sistemas trifásicos son equivalentes si se cumplen todas lasEn lo que respecta a la protección de las personas, los sistemas trifásicos son equivalentes si se cumplen todas las
normas de instalación y funcionamiento.normas de instalación y funcionamiento. ¡En vista de las características específicas de cada sistema,¡En vista de las características específicas de cada sistema, no se puedeno se puede
preferir un sistema sobre otropreferir un sistema sobre otro !!
1. Sistema TNSistema TN
a. Con interruptor de circuitoCon interruptor de circuito
b. Con fusiblesCon fusibles

2. Sistema TTSistema TT
3. Sistema de TISistema de TI
a. Principio de funcionamiento de los IMDPrincipio de funcionamiento de los IMD
b. Principio de funcionamiento de los GFLDPrincipio de funcionamiento de los GFLD
c. Limitadores de sobretensiónLimitadores de sobretensión
4. Protección neutral según la puesta a tierra del sistemaProtección neutral según la puesta a tierra del sistema
1. Sistema TN1. Sistema TN
En este sistema, losEn este sistema, los dispositivos de protección contra cortocircuitos - SCPDdispositivos de protección contra cortocircuitos - SCPD (interruptores automáticos o fusibles)(interruptores automáticos o fusibles)
generalmente brindan protección contra fallas de aislamiento, con disparo automático según un tiempo máximo de cortegeneralmente brindan protección contra fallas de aislamiento, con disparo automático según un tiempo máximo de corte
especificado (dependiendo de la tensión de fase a neutro Uo. Consulte la Fig. 1) .especificado (dependiendo de la tensión de fase a neutro Uo. Consulte la Fig. 1) .
Figura 1 - Tiempo de interrupción en el sistema TN (tomado de IEC 60364 tablas 41 y 48A)
Con interruptor de circuitoCon interruptor de circuito

El disparo del disyuntor se produceEl disparo del disyuntor se produce a un nivel determinado por el tipo de disparoa un nivel determinado por el tipo de disparo (ver Fig. 2).(ver Fig. 2). Tan pronto como laTan pronto como la
corriente de falla excede el umbral decorriente de falla excede el umbral de liberación del disparo de protección contra cortocircuitosliberación del disparo de protección contra cortocircuitos (generalmente(generalmente
"instantáneo"), la apertura ocurre en un tiempo mucho más corto que el tiempo máximo de corte especificado, por ejemplo"instantáneo"), la apertura ocurre en un tiempo mucho más corto que el tiempo máximo de corte especificado, por ejemplo
5 s para circuitos de distribución y 0.4 s para circuitos terminales .5 s para circuitos de distribución y 0.4 s para circuitos terminales .
Figura 2 - Corriente de disparo (retardo magnético o corto) de los interruptores LV
Cuando la impedancia de la fuente y los cables es altaCuando la impedancia de la fuente y los cables es alta , se deben utilizar versiones de disparo de bajo umbral o RCD, se deben utilizar versiones de disparo de bajo umbral o RCD
asociados con los SCPD.asociados con los SCPD. Estos RCD pueden ser dispositivos de corriente residual separados o combinarse conEstos RCD pueden ser dispositivos de corriente residual separados o combinarse con
interruptores (interruptores automáticos de corriente residual) de baja sensibilidad.interruptores (interruptores automáticos de corriente residual) de baja sensibilidad.
Su umbral debe ser:Su umbral debe ser:

El uso de un RCD tiene la ventaja de hacer innecesaria la verificación de impedancia de bucle, un hecho que esEl uso de un RCD tiene la ventaja de hacer innecesaria la verificación de impedancia de bucle, un hecho que es
de particular valorde particular valor cuando la instalación se modifica o extiendecuando la instalación se modifica o extiende ..
Esta solución claramente no es aplicable con una puesta a tierra del sistema de tipo TN-CEsta solución claramente no es aplicable con una puesta a tierra del sistema de tipo TN-C (el conductor de(el conductor de
protección es el mismo que el neutro).protección es el mismo que el neutro).
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Con fusiblesCon fusibles
Los fusibles utilizados para la protección contra cortocircuitos son delLos fusibles utilizados para la protección contra cortocircuitos son del tipo gGtipo gG y sus características de tiempo / corrientey sus características de tiempo / corriente
(ver Fig. 3) están definidas por estándares ((ver Fig. 3) están definidas por estándares ( fusibles domésticos: IEC 60241, fusibles industriales: IEC 60269fusibles domésticos: IEC 60241, fusibles industriales: IEC 60269 ).). Por loPor lo
tanto, verificar la idoneidad con el tiempo de interrupción máximo especificado exige la validación individual de lastanto, verificar la idoneidad con el tiempo de interrupción máximo especificado exige la validación individual de las
clasificaciones proporcionadas para cada dispositivo de protección.clasificaciones proporcionadas para cada dispositivo de protección.
Si no son adecuados, seSi no son adecuados, se debe reducir la impedancia de bucle de falla (seccionesdebe reducir la impedancia de bucle de falla (secciones
transversales aumentadas) o se debe reemplazar el fusible por un umbral bajotransversales aumentadas) o se debe reemplazar el fusible por un umbral bajo
o un interruptor automático de corriente residualo un interruptor automático de corriente residual ..

Figura 3 - Ejemplo de límites de umbral de funcionamiento del fusible (como en IEC 60269 párrafo 5-6-3)
2. Sistema TT2. Sistema TT
Con este sistema, el pequeño valor de las corrientes de falla (ver la sección anterior)Con este sistema, el pequeño valor de las corrientes de falla (ver la sección anterior) no permite a los SCPD proteger ano permite a los SCPD proteger a
las personas contra los contactos indirectoslas personas contra los contactos indirectos .. Los DCR (véanse las Fig. 4 y 5) deben ser utilizados, asociados conLos DCR (véanse las Fig. 4 y 5) deben ser utilizados, asociados con
interruptores automáticos o interruptores (ver IEC 60364 - párrafo 413.1.4.2).interruptores automáticos o interruptores (ver IEC 60364 - párrafo 413.1.4.2).

Figura 4 - Módulo Vigi
adaptable al disyuntor
Compact NSX (Schneider
Electric)

Figura 5 - Diagrama funcional de un dispositivo de
corriente residual (RCD)
Estos dispositivos deben cumplir con los siguientes estándares en particular:Estos dispositivos deben cumplir con los siguientes estándares en particular:
IEC 60755: reglas generalesIEC 60755: reglas generales
IEC 61008: interruptores de corriente residual de "hogar"IEC 61008: interruptores de corriente residual de "hogar"
IEC 61009: SCPD de corriente residual de "hogar"IEC 61009: SCPD de corriente residual de "hogar"
IEC 60947-2: interruptores de corriente residual "industriales"IEC 60947-2: interruptores de corriente residual "industriales"
Su implementación debe cumplir los objetivos para:Su implementación debe cumplir los objetivos para:
1. Protección de personas, es decirProtección de personas, es decir
1. UmbralUmbral IΔn ≤ UIΔn ≤ U
LL
/ R/ R
AA

2. Tiempo de rupturaTiempo de ruptura ≤ 1s≤ 1s
2. Continuidad del servicio con umbrales y demoras que permiten la discriminación actual y temporalContinuidad del servicio con umbrales y demoras que permiten la discriminación actual y temporal
3. Protección contra incendios conProtección contra incendios con IΔn ≤ 300 mAIΔn ≤ 300 mA
3. Sistema de TI3. Sistema de TI
Recuerde que en el caso de una falla doble, la seguridad de las personas es proporcionada por los SCPD.Recuerde que en el caso de una falla doble, la seguridad de las personas es proporcionada por los SCPD. Cuando ocurreCuando ocurre
la primera falla de aislamiento, el cálculo demostró que no había riesgo (voltaje de contacto inferior al límite de la tensiónla primera falla de aislamiento, el cálculo demostró que no había riesgo (voltaje de contacto inferior al límite de la tensión
de seguridad).de seguridad).
Por lo tanto, la desactivación automática no es obligatoria:Por lo tanto, la desactivación automática no es obligatoria: esta es la principal ventaja de este sistema.esta es la principal ventaja de este sistema.
Para conservar esta ventaja, las normas recomiendan (IEC 60364 - párrafo 413.1.5.4) o estipulan (NF C 15-100)Para conservar esta ventaja, las normas recomiendan (IEC 60364 - párrafo 413.1.5.4) o estipulan (NF C 15-100)
el uso de unel uso de un Dispositivo de control de aislamiento (IMD)Dispositivo de control de aislamiento (IMD) y la localización de la primera falla.y la localización de la primera falla. De hecho, siDe hecho, si
ocurre una segunda falla, la interrupción automática es vital debido al riesgo de descarga eléctrica: esta esocurre una segunda falla, la interrupción automática es vital debido al riesgo de descarga eléctrica: esta es
entonces la función de los SCPD respaldados por los RCD si es necesario.entonces la función de los SCPD respaldados por los RCD si es necesario.
La localización de la primera falla para reparaciones (mantenimiento curativo) se simplifica considerablemente mediante elLa localización de la primera falla para reparaciones (mantenimiento curativo) se simplifica considerablemente mediante el
uso de unuso de un Dispositivo de Localización de Fallas a Tierra (GFLD)Dispositivo de Localización de Fallas a Tierra (GFLD) ..
También es posible elTambién es posible el mantenimiento predictivomantenimiento predictivo , basado en el monitoreo (registro) de las variaciones en la impedancia de, basado en el monitoreo (registro) de las variaciones en la impedancia de
aislamiento de cada circuito.aislamiento de cada circuito.
Las redes de BT, que utilizan el sistema de TI, que tienen su origen en un transformador de MT / BT, deben protegerseLas redes de BT, que utilizan el sistema de TI, que tienen su origen en un transformador de MT / BT, deben protegerse
contra los riesgos de fallas de aislamiento entre MV y LV mediante un "contra los riesgos de fallas de aislamiento entre MV y LV mediante un " limitador de sobretensiónlimitador de sobretensión ".".

Finalmente,Finalmente, para fijar el potencial de la red LV con respecto a la tierrapara fijar el potencial de la red LV con respecto a la tierra (red corta suministrada por un transformador(red corta suministrada por un transformador
MV / LV), se puede instalar una impedancia entre el neutro del transformador y la tierra.MV / LV), se puede instalar una impedancia entre el neutro del transformador y la tierra. Su valor en 50 Hz, del orden deSu valor en 50 Hz, del orden de
1.500 Ω, es muy alto en CC y en muy baja frecuencia para no obstruir la medición del aislamiento y la localización de1.500 Ω, es muy alto en CC y en muy baja frecuencia para no obstruir la medición del aislamiento y la localización de
fallas.fallas.
Principio de funcionamiento de los IMDPrincipio de funcionamiento de los IMD
Una falla en un circuito da como resultado una caída en el aislamientoUna falla en un circuito da como resultado una caída en el aislamiento , o más precisamente en la resistencia de la, o más precisamente en la resistencia de la
red en comparación con la tierra.red en comparación con la tierra. En Francia, los IMD y los GFLD deben cumplir con la norma de fabricación UTE 63080.En Francia, los IMD y los GFLD deben cumplir con la norma de fabricación UTE 63080.
El propósito de los IMD es, por lo tanto,El propósito de los IMD es, por lo tanto, monitorear el valor de esta resistenciamonitorear el valor de esta resistencia .. Normalmente funcionanNormalmente funcionan
inyectando una corriente de CA o CC entre la red y la tierra y midiendo el valor de esta corriente (consulte lainyectando una corriente de CA o CC entre la red y la tierra y midiendo el valor de esta corriente (consulte la
Figura 6).Figura 6).
La inyección de una corriente continua garantiza un conocimiento continuo de la resistencia de aislamiento de la red.La inyección de una corriente continua garantiza un conocimiento continuo de la resistencia de aislamiento de la red. SiSi
esta resistencia cae por debajo de un umbral preestablecido, entonces el IMD informa la falla.esta resistencia cae por debajo de un umbral preestablecido, entonces el IMD informa la falla.

Figura 6 - Diagrama funcional de un dispositivo de
control de aislamiento (IMD)
La inyección de corriente alterna de baja frecuencia (F ≈ algunos hercios) monitorea la resistencia a fallas pero con unaLa inyección de corriente alterna de baja frecuencia (F ≈ algunos hercios) monitorea la resistencia a fallas pero con una
distorsión debido a la presencia de capacitancias de fuga de red.distorsión debido a la presencia de capacitancias de fuga de red. Este inconveniente menor en comparación con laEste inconveniente menor en comparación con la
frecuencia de inyección se compensa con una ventaja en la localización de la primera falla (un solo dispositivo defrecuencia de inyección se compensa con una ventaja en la localización de la primera falla (un solo dispositivo de
inyección).inyección).
Ahora están disponiblesAhora están disponibles dispositivos de inyección de corriente de baja frecuencia (LF)dispositivos de inyección de corriente de baja frecuencia (LF) que puedenque pueden
proporcionar por separado la resistencia de aislamiento y la reactancia de la red.proporcionar por separado la resistencia de aislamiento y la reactancia de la red. Además, permiten localizar laAdemás, permiten localizar la
primera falla sin apertura del circuito y sin los problemas debidos a los alimentadores altamente capacitivos.primera falla sin apertura del circuito y sin los problemas debidos a los alimentadores altamente capacitivos.

Principio de funcionamiento de los GFLDPrincipio de funcionamiento de los GFLD
La solución más común esLa solución más común es inyectar una corriente identificableinyectar una corriente identificable (con una frecuencia diferente a la de red).(con una frecuencia diferente a la de red). El generadorEl generador
puede ser el IMD.puede ser el IMD.
Luego, por medio de sensores de corriente magnéticos (transformadores toroidales y / o sonda de abrazadera) asociadosLuego, por medio de sensores de corriente magnéticos (transformadores toroidales y / o sonda de abrazadera) asociados
con un amplificador sintonizado a la frecuencia de corriente inyectada, es posible seguir su camino hasta la falla (ver lacon un amplificador sintonizado a la frecuencia de corriente inyectada, es posible seguir su camino hasta la falla (ver la
Fig. 7).Fig. 7).

Figura 7 - Localización de fallas de aislamiento mediante el trazado de la ruta de una corriente de baja frecuencia inyectada en el origen de la instalación

Finalmente, también se utiliza otra solución, que consiste en comparar, constantemente y para cada alimentador, el valorFinalmente, también se utiliza otra solución, que consiste en comparar, constantemente y para cada alimentador, el valor
de su resistencia con un valor umbral predefinido o programable.de su resistencia con un valor umbral predefinido o programable.
Esta solución, informatizada, permite las siguientes acciones, tanto a nivel local como a distancia:Esta solución, informatizada, permite las siguientes acciones, tanto a nivel local como a distancia:
1. Informes de la primera falla (IMD)Informes de la primera falla (IMD)
2. Luego ubicar esta falla (GFLD) para que quede bien (mantenimiento curativo) (ver Fig. 8)Luego ubicar esta falla (GFLD) para que quede bien (mantenimiento curativo) (ver Fig. 8)
3. Y conocimiento de la evolución del aislamiento en el tiempo, alimentador por alimentador, para tomar medidas en losY conocimiento de la evolución del aislamiento en el tiempo, alimentador por alimentador, para tomar medidas en los
alimentadores con caídas de aislamiento anormales (mantenimiento predictivo)alimentadores con caídas de aislamiento anormales (mantenimiento predictivo)

Figura 8 - Principio de funcionamiento de un GFLD con medición de impedancia de baja frecuencia
La corriente de localización que fluye en los conductores es detectada por losLa corriente de localización que fluye en los conductores es detectada por los sensores de corriente (CS)sensores de corriente (CS) .. Cada cargaCada carga
que comprende un amplificador discriminador (ajustado a la frecuencia y fase de la corriente de localización) calcula laque comprende un amplificador discriminador (ajustado a la frecuencia y fase de la corriente de localización) calcula la
resistencia y la capacidad del circuito (con el voltaje y la fase cuya referencia obtiene a través de un bus) e indica laresistencia y la capacidad del circuito (con el voltaje y la fase cuya referencia obtiene a través de un bus) e indica la
presencia de la falla.presencia de la falla.

Limitadores de sobretensiónLimitadores de sobretensión
Los limitadores de sobretensión están conectadosLos limitadores de sobretensión están conectados entre un conductor vivo (neutro o fase) de la instalación y la tierraentre un conductor vivo (neutro o fase) de la instalación y la tierra
.. Por lo tanto, su voltaje de arco Ue debe adaptarse al conjunto previsto:Por lo tanto, su voltaje de arco Ue debe adaptarse al conjunto previsto:
Por lo tanto, hay dos modelos para una red de 50 Hz 230/400 V:Por lo tanto, hay dos modelos para una red de 50 Hz 230/400 V:
1. 250 V250 V para la conexión al neutro (400 V <Ue ≤ 750 V)para la conexión al neutro (400 V <Ue ≤ 750 V)
2. 400 V400 V , para la conexión a una fase (700 V <Ue ≤ 1.100 V), para la conexión a una fase (700 V <Ue ≤ 1.100 V)
Su propósito es doble:Su propósito es doble:
1. Límite de tensión en la red de baja tensión en ruptura disruptiva de MT / BT en el transformador de distribución.Límite de tensión en la red de baja tensión en ruptura disruptiva de MT / BT en el transformador de distribución. EnEn
este caso, el limitador debe fluir a tierra la corriente "residual" de la red de MT,este caso, el limitador debe fluir a tierra la corriente "residual" de la red de MT,
2. Limite las sobretensiones de los rayos.Limite las sobretensiones de los rayos.
Esto explica sus características, por ejemplo para el modelo de 250 V:Esto explica sus características, por ejemplo para el modelo de 250 V:
Tensión nominal: 250 VTensión nominal: 250 V
Tensión de ruptura disruptiva a 50 Hz: Mín. 400 V, máx. 750 VTensión de ruptura disruptiva a 50 Hz: Mín. 400 V, máx. 750 V
Tensión de ruptura disruptiva según la onda de 1.2 / 50 μs: û <1.570 VTensión de ruptura disruptiva según la onda de 1.2 / 50 μs: û <1.570 V
II
relámpagorelámpago
: 20 veces 2.500 A (8/20 μs de onda): sin cortocircuitos: 20 veces 2.500 A (8/20 μs de onda): sin cortocircuitos
II
50Hz50Hz
::
20,000 A /20,000 A /
0.2s0.2s ,, 5,000A / 5s,5,000A / 5s,
1,200A / 2mn1,200A / 2mn
EsteEste II
50Hz50Hz
: Resistencia de corriente máxima: Resistencia de corriente máxima es mucho mayor que el valor de la corriente "residual" de la redes mucho mayor que el valor de la corriente "residual" de la red
de MT, ya que un limitador que se ha "arqueado" durante una sobretensión muy alta puede seguirde MT, ya que un limitador que se ha "arqueado" durante una sobretensión muy alta puede seguir

cortocircuitándose y, por lo tanto, todavía debe ser capaz para resistir una corriente de cortocircuito LV resultantecortocircuitándose y, por lo tanto, todavía debe ser capaz para resistir una corriente de cortocircuito LV resultante
de un primer fallo de aislamiento en la red de BT protegida.de un primer fallo de aislamiento en la red de BT protegida.
Los limitadores comercializados bajo laLos limitadores comercializados bajo la marcamarca Schneider ElectricSchneider Electric pueden soportar 40 kA / 0.2 s.pueden soportar 40 kA / 0.2 s.
Protección neutral según la puesta a tierra del sistemaProtección neutral según la puesta a tierra del sistema
El neutro debe estar roto por un dispositivo multipolar:El neutro debe estar roto por un dispositivo multipolar:
En TT y TN, si la sección transversal neutra es menor que la sección transversal de faseEn TT y TN, si la sección transversal neutra es menor que la sección transversal de fase
En la distribución de terminales en vista del riesgo de inversión Neutral / FaseEn la distribución de terminales en vista del riesgo de inversión Neutral / Fase
El neutral debe estar protegido y roto:El neutral debe estar protegido y roto:
En TI para intervención del dispositivo de protección en la falla doble, con una de las fallas posiblemente en elEn TI para intervención del dispositivo de protección en la falla doble, con una de las fallas posiblemente en el
neutroneutro
En TT y TN-S si la sección transversal neutra es menor que la sección transversal de faseEn TT y TN-S si la sección transversal neutra es menor que la sección transversal de fase
Para todas las conexiones a tierra del sistema si la instalación generaPara todas las conexiones a tierra del sistema si la instalación genera corrientes armónicas de rango 3corrientes armónicas de rango 3 yy
múltiplos (especialmente si se reduce la sección transversal neutra).múltiplos (especialmente si se reduce la sección transversal neutra). En TN-C, el neutro, que también es el PE,En TN-C, el neutro, que también es el PE,
no se puede romper, lo cual es peligroso como resultado de sus posibles variaciones, debido a las corrientes deno se puede romper, lo cual es peligroso como resultado de sus posibles variaciones, debido a las corrientes de
carga y las corrientes de falla de aislamiento.carga y las corrientes de falla de aislamiento.
Para evitar riesgos, sePara evitar riesgos, se debe proporcionardebe proporcionar unauna equipotencialidad local y una conexión a tierra para cada zona /equipotencialidad local y una conexión a tierra para cada zona /
consumidorconsumidor ..
La Figura 9 muestra qué tipos de interruptor automático se deben usar para qué conexión a tierra del sistema.La Figura 9 muestra qué tipos de interruptor automático se deben usar para qué conexión a tierra del sistema. Tenga enTenga en
cuenta que TT y TN pueden usar los mismos dispositivos (con un módulo de corriente residual adicional en TT).cuenta que TT y TN pueden usar los mismos dispositivos (con un módulo de corriente residual adicional en TT).

Figura 9 - Ejemplos de interruptores según las tomas de tierra del sistema
Referencia //Referencia // Puesta a tierra del sistema en BT por R. Calvas y B. Lacroix (Schneider Electric)Puesta a tierra del sistema en BT por R. Calvas y B. Lacroix (Schneider Electric)
sobre el autorsobre el autor
Edvard CsanyiEdvard Csanyi
Electrical engineer, programmer and founder ofElectrical engineer, programmer and founder of EEPEEP. Highly specialized for design of LV/MV switchgears and LV high. Highly specialized for design of LV/MV switchgears and LV high
power busbar trunking (<6300A) in power substations, commercial buildings and industry fascilities. Professional inpower busbar trunking (<6300A) in power substations, commercial buildings and industry fascilities. Professional in
AutoCAD programming. Present onAutoCAD programming. Present on Google+Google+

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