-
8/18/2019 086_Medida de La Impedancia de Tierra
1/3
Zaragoza, 11-13 de mayo de 2005
Ponencia nº 086
_____________________________________________________________________________________________
Medida de la Impedancia de Tierra en Alta Frecuencia
1/3
MEDIDA DE LA IMPEDANCIA DE TIERRA EN ALTA FRECUENCIA. Pedro
LLovera Segovia(1), Alfredo Quijano López(1),
Anabel Soria Esteve (1), José Miguel Lázaro Araixa (1) Juan
Antonio Lliso Sanchis (1) (1) Instituto de Tecnología
Eléctrica (Sede Central), Av. Juan de la Cierva, 24Parque
Tecnológico de Valencia - 46980 Paterna (Valencia) ESPAÑA/SPAIN
RESUMEN: En los sistemas de distribución de energía
eléctrica, la medida de la impedancia de puesta a tierra serealiza
en baja frecuencia y se representa su impedancia por una simple
resistencia. No obstante, encomportamientos transitorios como
ocurre durante la caída de un rayo, las corrientes presentes tienen
una
componente de alta frecuencia y pueden aparecer comportamientos
no resistivos. En el caso de la caída de un rayo,el conocimiento de
la impedancia correcta de puesta a tierra se necesita para
determinar magnitudes tanimportantes como las sobretensiones
generadas y la distribución de potenciales en el terreno. Se debe
por lo tantoconocer la respuesta frecuencial tanto del electrodo de
tierra como del propio terreno para representarcorrectamente el
drenaje de la corriente. Además, se pueden presentar fenómenos
dependientes de la frecuenciacomo el efecto pelicular o incluso, si
se consideran corrientes elevadas, fenómenos no lineales debidos a
laionización del terreno. Pero para medir la impedancia en alta
frecuencia de una puesta a tierra se debe proceder conuna
metodología muy específica, empezando por plantear un modelo
apropiado del elemento a medir.En la bibliografía, existen varios
modelos de puestas a tierra que se pueden clasificar en modelos de
circuito omodelos de propagación, incluso se presentan algunas
medidas en instalaciones reales. En nuestra ponencia,analizaremos
los diferentes modelos y sus metodologías.
1. INTRODUCCIÓN
La puesta a tierra de un sistema eléctrico es un elemento
fundamental en la seguridad del mismo. Desu valor depende el
funcionamiento correcto de las protecciones y los niveles de
tensiones decontacto, de paso y sobretensiones inducidos por
derivaciones de corrientes a tierra.
La normativa exige valores de resistencia medidos en baja
frecuencia pero esto puede enmascararfenómenos transitorios
(maniobras, actuación de protecciones, rayos) [1].
Se debe considerar la noción de impedancia de puesta a
tierra.
2. MODELOS DE IMPEDANCIA DE TIERRA,
2.1. Modelo de circuito.- Elementos discretos
Figura 1: Modelo de impedancias de una pica de
tierra
2.2. Modelos de propagación. línea de transmisión con pérdidas
conductores largos horizontales enterrados [2, 3]
o sistemas de mallas.
Figura 2: Modelo de puesta a tierra como línea dedistribución
con pérdidas.
-
8/18/2019 086_Medida de La Impedancia de Tierra
2/3
Zaragoza, 11-13 de mayo de 2005
Ponencia nº 086
_____________________________________________________________________________________________
Medida de la Impedancia de Tierra en Alta Frecuencia
2/3
2.3. Modelos Electromagnéticos Cálculo armónico para
electromagnéticos que
representan las puestas a tierra comoantenas radiantes en
semiespacios conpérdidas [4,5]
El cálculo parte del desarrollo de Fourier de laonda de
corriente inyectada en la puesta atierra, resuelve las ecuaciones
en el dominiode Fourier y obtiene la respuesta a partir dela
transformada inversa de la solución.
el medio (aire y tierra) se considera lineal,homogéneo e
isótropo y los conductores detierra asumen la condición de
conductordelgado (“thin-wire approximation”).
Se han comparado los resultados obtenidoscon un modelo de
impedancias y un modeloelectromagnético [6] obteniendo
buenosresultados para el modelo de impedanciascon la gran ventaja
del reducido tiempo decálculo.
2.4. Modelos del terreno.- Análisis de muestras de suelo [7]
para
eterminar su conductividad y resistividad a distintasrecuencias.
Se representa el suelo con una
impedancia Z=σ+ωεi,
σ
ωε
Figura 3: Ejemplo de resultados de las medidas ydel modelo.
3. SISTEMAS DE MEDIDAS DE PUESTAS A TIERRA.
3.1. Casos prácticos de telurómetro alta frecuencia
Medida con el sistema de caída de potencial.
Figura 4: Puesta a tierra en un Silo [8]
En la figura la componente reactiva ha sidocambiada de signo por
comodidad de lectura.
3. SISTEMAS DE MEDIDAS DE PUESTAS ATIERRA.
3.2. Caída de potencial modificado. El electrodo de medida de
tensión no está
situado entre los electrodos por los que seinyecta y extrae la
corriente. [8]
Medidas aisladas en puntos distintos delterreno [10]
Componente Resistiva
Componente Reactiva.Figura 5. Resultados de medida [8]
-
8/18/2019 086_Medida de La Impedancia de Tierra
3/3
Zaragoza, 11-13 de mayo de 2005
Ponencia nº 086
_____________________________________________________________________________________________
Medida de la Impedancia de Tierra en Alta Frecuencia
3/3
3.3. Sistema de medida impulsional caso resistivo sobre cuba de
laboratorio ITE. necesidad de tratamiento posterior de los datos
para obtener las componentes frecuenciales.
Tensión
Corriente
Figura 6: Esquema de montaje y medida de comportamiento
puramente resisitivo (R=30 Ω )
4. CONCLUSIONES
Necesidad del análisis frecuencial de la puesta a tierra.
Telurómetros para medida de campo pero con configuraciones de
medida específicas. Medidas de laboratorio para confirmar los
modelos.
5. REFERENCIAS.
[1] UNE EN 21185 Protección de las estructuras contra el rayo y
principios generales . 1995.
[2] Y. Liu, R. Thottappillil. An improved transmission-line
model of grounding system . IEEE Transactions
onelectromagnetic compatibility, Vol 43, Nº3, 2001.
[3] M. E. Almeida, M. T. Correia de Barros. Modelling of long
ground electrodes for lightning studies . HighVoltage
Engineering Symposium, Conference Publication Nº467,
pp.2.267.S15-2.271.S15, 1999.
[4] W. Xiong, F. P. Dawalibi. Transient performance of
substation grounding system subjected to lightning
and similar surge currents . IEEE Transactions on Power
Delivery, Vol 9, Nº3, pp.1412-1420, 1994.[5] L Grcev, F. Dawalibi.
An Electromagnetic model for transients in grounding systems .
IEEE Transactions
on Power Delivery, Vol 5, Nº4, 1990.
[6] A. Geri, S. F. Visacro. Grounding systems under surge
conditions: comparison between a field model ana circuit
model . International Conference on Lightning Protection, ICLP
2002.
[7] J. B. Gertrudes, M. C. Tavares, J. Pissolato Filho, C.
Portela. Modelling of soil electromagnetic behaviourin frequency
domain . International Conference on Lightning Protection,
ICLP 2004
[8] A. Rousseau, P. Gruet. Practical high frequency measurement
of a lightning earthing system.International Conference on
Lightning Protection , ICLP 2004.
[9] B. H. Lee, J. H. Eom, S. M. Kang. Frequency dependence of
grounding impedances in lightningprotection system .
International Conference on Lightning Protection, ICLP 2004
[10] K. J. Nixon, I. R.Jandrell. Initial design of a system to
determine the behaviour of an earth electrodesubjected to real
lightning discharges . International Conference on Lightning
Protection, ICLP 2004.
