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JUSTIFICACION SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DE APOYOS
APOYOS NO FRECUENTADOS
Vamos a justificar el valor máximo de la resistencia de puesta a tierra de los apoyos
clasificados como no frecuentados, para garantizar la actuación de las protecciones en
un tiempo inferior a 1 segundo, para la intensidad máxima de defecto a tierra y de 10
segundos, para la intensidad de defecto a tierra que se origina en el apoyo, con una
resistencia máxima de puesta a tierra de 230 Ω, en función de la tensión nominal de la
red.
a) Datos de la red de distribución:
- Tensión nominal de la red: 20 KV.
- Intensidad máxima de falta a tierra: 1.000 A.
- Resistividad del terreno: 400 Ω x m.
- Características de actuación de las protecciones:
I’1F · t = 400
b) Resistencia máxima de la puesta a tierra de los apoyos no frecuentados: 230 Ω.
c) Reactancia equivalente de la subestación es: En la siguiente tabla, se definen para los
diferentes sistemas de puesta a tierra adoptados por Iberdrola en cada una de las
subestaciones, los valores adoptados para la corriente máxima de defecto a tierra y
reactancia equivalente:
El electrodo a emplear para su utilización en el caso de líneas aéreas con apoyos no
frecuentados, tal como especifica el apartado 7.3.4.3 de la ITC LAT-07 del RLAT,
proporcionará un valor de la resistencia de puesta a tierra lo suficientemente bajo para
garantiza la actuación de las protecciones en caso de defecto a tierra. Dicho valor, se
podrá conseguir mediante la utilización de una sola pica de acero cobrizado de 1,5 m de
longitud y 14mm de diámetro, enterrado como mínimo a 0,5 m de profundidad. Si no es
posible alcanzar, mediante una sola pica, los valores de resistencia indicados , se
añadirán picas al electrodo enterrado, siguiendo la periferia del apoyo, hasta completar
un anillo de cuatro picas añadiendo, si es necesario a dicho anillo, picas en hilera de
igual longitud, separadas 3 m entre sí. El conductor de unión entre picas será de cobre
de 50 mm2 de sección.
En el caso que nos ocupa la tensión nominal es de 20.000 V. y el tipo de puesta a tierra
del neutro de la STR es de zig-zag de 1000 A, por lo que corresponde una reactancia
equivalente de: 12,7 Ω
d) La intensidad de la corriente de puesta a tierra en el apoyo será de:
√ √
55,20 A
e) El tiempo de actuación de las protecciones para el caso de faltas a tierra, para la
intensidad máxima de defecto a tierra (I1F = I1’F = 1000 A.):
f) El tiempo de actuación de las protecciones para el caso de faltas a tierra, para la
intensidad de defecto que se da lugar en el apoyo con una resistencia de la puesta a
tierra de 230 Ω :
400 400
t = --------- =-----------= 7,24 s < 10 s
I’1F 55,2
En nuestro caso, con la característica proporcionada de las protecciones se cumple, tal
como especifica el apartado 7.3.4.3 de la ITC LAT-07 del RLAT, que:
1º) El tiempo de actuación de las protecciones es inferior a 1 s (para la corriente máxima
de defecto a tierra).
2º) El electrodo utilizado con valor de resistencia de puesta a tierra de 230 Ω, es válido
ya que dicho valor de resistencia de puesta a tierra es lo suficientemente bajo para
garantizar la actuación de las protecciones en caso de defecto a tierra
Se puede elegir un electrodo, de acuerdo con las configuraciones del manual de
Iberdrola, de forma que la resistencia obtenida será menor de 230 Ohmios y por
tanto la intensidad de defecto o falta a tierra será mayor y el tiempo de actuación
de las protecciones menor.
APOYOS FRECUENTADOS
En este apartado vamos a justificar el sistema de puesta a tierra adoptado en los apoyos
de seccionamiento, ya que desde el punto de vista del cálculo de la puesta a tierra de los
mismos, se clasifican como frecuentados con calzado.
El sistema de puesta a tierra elegido, estará constituido por un anillo de cable de cobre
desnudo de 50 mm2, enterrado a 0,5 m., de 3,2x3,2 m., con 4 picas de 1,5 mts., situadas
en los vértices, cuyo código según el manual técnico de Iberdrola MT 2.23.35 (Julio,
2010), “Diseño de puestas a tierra en apoyos de LAAT de tensión nominal igual ó
inferior a 20 KV.”, es: CPT LA 32/05
Para este sistema, según la tabla siguiente del citado manual técnico, resulta un
coeficiente de resistencia de puesta a tierra de, Kr = 0,113 (Ω / Ω·m), por lo que la
resistencia a tierra del sistema será, teniendo en cuenta que la resistividad media del
terreno es, ρ = 400 Ω x m, de: Rt = Kr x ρ = 0,113X400=45,2 Ω
La intensidad de la corriente de puesta a tierra en el apoyo, teniendo en cuenta que el
valor de la reactancia equivalente XLTH , es de 12,7 Ω, tal y como se ha explicado en el
punto anterior, será de:
√ √
√
El valor de la tensión de contacto admisible en la instalación, teniendo en cuenta que
para el sistema de tierra elegido el coeficiente de la tensión de contacto Kc, según la
tabla 8 del citado manual técnico, es 0,035 V / [(Ω·m) ·A], es de:
Uc = Kc x ρ x I’1F =0,035x400x270,87=3792,18 V.
El valor de la tensión de contacto aplicada, Uca, será de:
( )
En donde:
Uc: tensión de contacto admisible en la instalación, 3.792,18 V.
Ra1: Resistencia del calzado, suponiendo un calzado aislante, se puede tomar un
valor de 2000 Ω_.
ρ: resistividad media del terreno, 400 Ω x m.
Despejando la ecuación anterior se obtiene el siguiente valor:
Uca = 1.458,53 V.
Vamos a determinar la duración de la corriente de falta (tiempo de actuación de las
protecciones) que garantiza el cumplimiento del R.L.E.A.T., utilizando la gráfica de la
figura 1 del punto 7.3.4.1. de la ITC-LAT 07:
Como vemos estaría muy al inicio de los tiempos siendo menor de 0,01 seg
Para la tensión de contacto aplicada que se obtiene en nuestra instalación, el tiempo de
actuación de la protección debería ser inferior a 0,01 segundos, pero según lo
especificado en dicho punto (7.3.4.1. de la ITC-LAT 07), no se considerarán tiempos de
actuación de la corriente de falta inferiores a 0,1 segundos. Este párrafo es importante
ya que es el que nos obliga a tomar medidas adicionales de seguridad, disponiendo
una solera de hormigón y realizar los cálculos con los dos pies en el terreno y con
un pie en el terreno y otro en el hormigón
El tiempo de actuación de las protecciones para la corriente de falta de nuestro
sistema de puesta a tierra elegido, será de:
400 400
t = --------- =------------ = 1,47 s.
I’1F 270,87
Como t >0,1 seg. no se cumple con el requisito reglamentario.
Como se va tomar la medida de seguridad adicional, según se determina en el
apartado 7.3.4.3 de la ITC-LAT 07, no es necesario calcular la tensión de contacto
aplicada, pero es preciso cumplir los valores máximos admisibles de las tensiones
de paso aplicadas.
La tensión de paso máxima que aparece en nuestra instalación al adoptar la medida
adicional, con los 2 pies en el terreno, teniendo en cuenta que para el sistema de puesta
a tierra elegido, el coeficiente de tensión de paso Kp, según la siguiente, del citado
manual técnico, es 0,023 V / [(Ω·m) ·A], es de:
Up1 = Kpacc x ρ x I’1F = 0,023x400x270,87 = 2.492 V
La tensión de paso máxima que aparece en nuestra instalación al adoptar la medida
adicional, con un pie en la acera y otro en el terreno, teniendo en cuenta que para el
sistema de puesta a tierra elegido, el coeficiente de tensión de paso Kp, según la tabla
siguiente, del citado manual técnico, es 0,065 V / [(Ω·m) ·A], es de:
Up2 = Kpacc x ρ x I’1F =0,065x400x270,87= 7.042,62 V
La tensión máxima aplicada a la persona, con los dos pies en el terreno será de:
( )
En donde:
Up1: tensión de paso máxima, con los 2 pies en el terreno, 2.492 V.
Ra1: Resistencia del calzado, suponiendo un calzado aislante, se puede tomar un
valor de 2000 Ω.
ρ : resistividad media del terreno, 400 Ωx m.
Despejando la ecuación anterior se obtiene el siguiente valor:
Upmáx1 = 336,76 V.
La tensión máxima aplicada a la persona, con un pie en la acera y otro en el terreno
será de:
(
)
En donde:
Up2: tensión de paso máxima, con un pie en la acera y otro en el terreno, 7.042,62 V.
Ra1: Resistencia del calzado, suponiendo un calzado aislante, se puede tomar un valor
de 2000 Ω.
ρ : resistividad media del terreno, 400 Ωx m.
ρ’= Resistividad del suelo de hormigón que es de 3.000 ρ x m.
Despejando la ecuación anterior se obtiene el siguiente valor:
Upmáx2 = 463,33 V.
El tiempo de actuación de las protecciones para la corriente de falta de nuestro sistema
de puesta a tierra elegido, será de:
400
t = --------- = 1,47 seg
I’1F
Según la MIE-RAT 13 del Reglamento sobre condiciones técnicas garantías de
seguridad en centrales eléctricas, subestaciones y centros de transformación, para
tiempos comprendidos entre 1 y 3 segundos, la tensión de paso aplicada máxima
admisible, no será superior a:
Siendo: - K = 78,5 y n = 0,18.
t = duración de la falta en segundos, en nuestro caso 1,50.
Despejando estos valores resulta un valor de:
Upa = 729,55 V.
En nuestro caso la tensión de paso aplicada, con los 2 pies en el terreno ó un pie en la
acera y otro en el terreno, no debe sobrepasar los 729,55 V.
Upmáx1 , Upmáx2 < _729,55 V.
Upmáx1 = 336,76V. < _729,55 _ V.
Upmáx2 = _463,33_V. < 729,55 V.
