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C.A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS SACA DEPARTAMENTO NORMAS DE INGENIERIA DIVISION NORMAS DE DISEÑO SECCION OBRAS ELECTRICAS DNI ND-E-D-11-95 Estudio y Norma para MALLAS DE PUESTA A TIERRA DE SUBESTACIONES DE DISTRIBUCION 69/12,47 Kv. DISTRIBUCION

Mallas Tierra

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C.A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS SACADEPARTAMENTO NORMAS DE INGENIERIADIVISION NORMAS DE DISEÑOSECCION OBRAS ELECTRICAS

DNI ND-E-D-11-95

Estudio y Norma para

MALLAS DE PUESTA A TIERRA DE SUBESTACIONES DE DISTRIBUCION 69/12,47 Kv.

DISTRIBUCION

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DOCUMENTO: MALLAS DE PUESTA A TIERRA DE SUBESTACIONES DE

DISTRIBUCION 69/12,47 Kv

CODIGO: DNI ND-E-D-11-95

NORMA ELABORADA Y APROBADA EN EL DEPARTAMENTO NORMAS DE

INGENIERIA POR:

PROYECTISTA: Ing. Francisco Marchena

SECCION OBRAS ELECTRICAS: Ing. Alejandro Pacheco

DIVISION NORMAS DE DISEÑO: Ing Saul Lopez

DEPARTAMENTO NORMAS DE INGENIERIA Ing. Simón A. Silva

COLABORADORES:

SECCION SUBESTACIONES MENORES: Ing Wilmer Roja

SECCION SUBESTACIONES INTERMEDIAS: Ing. José M. Cobián

Tec. Guillermo Ortega

SECCION SUBESTACIONES MAYORES: Ing. Edgardo Herrera

DIVISION TRANSPORTE DE ENERGIA: Ing. Giovanni Continanza

Ing. María I. Contreras

Ing. Diurdanee Da Costa

EMISION PARA APROBACION-OCTUBRE 96

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INDICE

INTRODUCCION .................................................................................................................. 3

1.- OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN ...................................................................... 4

2.- METODOLOGIA PARA LA MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO EN

EL AREA DE LA SUBESTACION .......................................................................................

2.1.- EQUIPO Y MATERIALES NECESARIOS PARA LA MEDICION ...................

2.2.- PROCEDIMIENTO ................................................................................................

5

5

6

3.- CRITERIOS DE DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA ..................

3.1.- MAXIMA RESISTENCIA A TIERRA ADMISIBLE ..........................................

3.2.- MAXIMA FRACION DE CORRIENTE POR LA MALLA ................................

3.3.- SECCION DEL CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA ...................................

3.4.- CALCULO DE LA RESISTENCIA DE LA MALLA ...........................................

3.5.- RESISTIVIDAD DEL SUELO ...............................................................................

8

9

9

10

10

11

ANEXO A .............................................................................................................................. 18

A.1 METODO PRACTICO PARA FACILITAR LAS MEDICIONES DE LA

RESISTIVIDAD DEL SUELO ............................................................................................... 18

A.2 DIFICULTADES EN LA MEDIDA ........................................................................ 23

ANEXO B .............................................................................................................................. 25

PLANILLA PARA MEDICION DE RESISTIVIDAD ................................................... 25

ANEXO C .............................................................................................................................. 26

ANALISIS GRAFICO (ESTRACTO) ............................................................................. 26

BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................................... 36

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INTRODUCION

El análisis conceptual en el diseño de mallas de tierra comienza con la inspección de los planos

de la subestación, donde se muestran todas las estructuras y equipos mayores con el objeto de

establecer conceptos e ideas básicas, continúa con la definición de criterios para la medición de

resistividad en campo, la medición propiamente dicha y su interpretación. De aquí en adelante

comienza la etapa de cálculo y dimensionamiento.

Una efectiva puesta a tierra tiene como objetivo; proporcionar un máximo grado de seguridad al

personal de operación y a los suscriptores, estabilizar los potenciales del sistema con respecto a

tierra y asegurar la pronta operación de los dispositivos de protección contra sobre corriente. Las

mallas de puesta a tierra son capaces de proporcionar todas estas características.

Gráficamente podemos ver los pasos a seguir para el diseño de una malla de puesta a tierra en la

figura 1.

1.- OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN

El objetivo de la presente norma es fijar un criterio único sobre la metodología de medición de la

resistividad de suelos y del dimensionamiento de la malla de puesta a tierra de las subestaciones

de distribución 69/12,47 kV.

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2.- METODOLOGIA PARA LA MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO EN

EL AREA DE LA SUBESTACION.

El método a usar es el método de cuatro puntos, configuración Wenner (Véase la figura 2).

La determinación de la resistividad del terreno se hará a través de mediciones directas en campo

y en varias direcciones dentro de la instalación (después de que hayan concluido los movimientos

de tierra), en época de sequía o por lo menos dos semanas después de la última lluvia.

2.1.- EQUIPO Y MATERIALES NECESARIOS PARA LA MEDICION

- Cuatro electrodos auxiliares de 5/8” de pulgadas y 50 cm de longitud.

- Cuatro rollos de cables de 100m de longitud c/u (aproximadamente). Se sugiere cable de

control, calibre # 12, monopolar.

- Cuatro martillos grandes (como mínimo serán dos).

- Planillas de anotaciones, lápiz y papeles pequeños enumerados previamente para la

marcación del terreno.

- Plano de la subestación.

- Instrumento de medición (debe ser capaz de medir la resistividad de la tierra sin ser afectado

por corrientes parásitas y armónicos, además de evitar los efectos de polarización).

- Cinta métrica (50 cm como mínimo).

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- Ubicar aproximadamente el punto central del terreno que será destinado para la subestación.

- Indicar en el plano dicho punto, además de cualquier objeto metálico (tanques, torres, cercas,

tuberías, etc). En el caso de que alguna línea aérea pase sobre la estación o cercana a ella

también debe ser señalada (ubicación, nivel de tensión y/o algún otro dato de interés).

- También se deben indicar las direcciones en que se realizarán las mediciones.

- Se recomienda que el eje principal de mediciones sea de 1.5 veces la longitud máxima de uno

de los lados (Véase la tabla 1).

- Para cada dirección, las mediciones se harán del centro hacia los extremos, separando los

electrodos auxiliares a pasos constantes (Véase el Anexo A) y enterrándolos a una

profundidad no menor de 20 cm. En caso de que el terreno este muy seco se debe humedecer

y compactar el terreno alrededor de los electrodos.

- Para cada separación entre electrodos se determina el valor de resistividad y dichos datos se

registran en una planilla donde se debe indicar el nombre de la instalación, fecha, dirección,

responsable y observaciones. En el Anexo B se muestra una planilla Tipo para asentar las

mediciones de resistividad.

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Tabla 1. Longitud recomendada para el eje principal de mediciones

Subestaciones de

distribución con

llegada subterránea

Alternativa 1

Area: 20 8m2

52 mx 39m

Alternativa 2

Area: 1938 m2

51mx 38 m

Alternativa 3

Area: 1938 m2

54mx 36m

Alternativa 4

Area: 1938 m2

Longitud del eje

principal

81 m 81 m 81 m 72 m

Subestaciones de

distribución con

llegada aérea (incluye

la torre de llegada de

las líneas)

Alternativa 1

Area: 3224 m2

62 mx 52m

Alternativa 2

Area: 2958 m2

51mx 58m

Alternativa 3

Area: 3024 m2

72 mx 42m

Longitud del eje

principal

99 m 81 m 108 m

Subestaciones de

distribución con

llegada aérea (no

incluye la torre de

llegada)

Alternativa 1

Area: 2862 m2

54mx 53m

Alternativa 2

Area: 2652 m2

52mx 52m

Alternativa 3

Area: 3162 m2

62mx 51m

Longitud del eje

principal

81 m 81 m 99 m

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3.- CRITERIOS DE DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA

El objetivo de un sistema de puesta tierra es el de procurar un medio adecuado para dispersar a

tierra cualquier corriente eléctrica proveniente de descargas atmoféricas, electrostáticas, fallas a

tierra en la red, además de satisfacer las condiciones de seguridad del personal de operación y

mantenimiento en cuanto a tensión transferida, de paso y de toque.

Mediante el uso de un programa de cálculo de mallas de puesta a tierra, llamado Malla, basado en

la guía No 80 de la IEEE, se determina el tamaño de la retícula.

El mencionado programa exige los siguientes datos de entrada:

1) Temp. Ambiente, en grados centígrados.

2) Temp. Max del cable, en grados centígrados.

3) Resistividad del terreno, en Ohm-metro.

4) Resistividad de la capa de piedra, en Ohm-metro.

5) Corriente de falla total, en Amperios.

6) Corriente que pasa por la malla, en Amperios.

7) Lado mayor de la malla, en metros.

8) Lado menor de la malla, en metros.

9) Profundidad de la malla, en metros.

10) Tiempo de despeje, en segundos.

Algunos datos como la corriente de falla total fueron suministrados por la Div. Transporte de

Energía de La Electricidad de Caracas.

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3.1.- MAXIMA RESITENCIA A TIERRA ADMISIBLE.

La máxima resistencia admisible depende del punto de vista hacia el cual se quiera orientar el

diseño del electrodo. Por ejemplo: para la adecuada disipación de cargas estáticas el valor de la

resistencia de puesta a tierra no es crítico y puede ser tan alto como 1 mega-ohmio, para cumplir

con los requerimientos de protección contra rayos se requiere de 7 ohmios y desde el punto de

vista de sistemas eléctricos y equipos se requiere de 4 ohmio como máximo. En conclusión, para

cubrir todas las necesidades se acepta 4 ohmios como máxima resistencia admisible.

3.2.- MAXIMA FRACCION DE CORRIENTE POR LA MALLA.

La máxima fracción de corriente que podrá circular por la malla, debido a fallas monofásicas a

tierra, se estima en un 17 % de la corriente total de falla (siendo ésta la peor condición), en el cas

de subestaciones de dist. 69/12,47 kV, para el año horizonte.

NOTA: El valor de la fracción de corriente que circula por la malla fue hecho con el

método simplificado de Garrett. Valores más exactos pueden ser determinados con el

algoritmo de Dawalibi. F.

Para calcular el porcentaje de corriente, si, que toma el camino hacia la malla de puesta a tierra,

se asume una resistencia de 4 (resistencia máxima admitida) para la malla debido a que se

desconoce este valor. Con este valor de resistencia, la figura 3 (para contribución de corriente

100% remota – 0% local. Ver el Anexo C) y la curva 4/0 (4 líneas de transmisión – o feeders); so

obtiene un valor de Sf = 15 %. Obsérvese que el valor de este porcentaje depende de la cantidad

de líneas y “feeders” y de la resistencia de la malla, más no del valor de la corriente de falla por

seguridad se le asignará a Sf el valor de 17%.

En aquellos casos donde la configuración de la subestación sea distinta a la planteada se deberá

realizar el estudio respectivo para determinar el valor de Sf.

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3.3.- SECCION DEL CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA.

La sección del conductor es función de la temperatura máxima que se desee admitir y del

máximo tiempo de despeje de falla esperado. La cifra comúnmente aceptada es de 450 oC para

las conexiones exotérmicas y el tiempo de despeje entre 0,5s y ls (tiempos razonables de

actuación de las protecciones de respaldo).

El cálculo de la sección se realiza mediante la formula de Onderdonk, siendo este el método

recomendado por la IEEE-80 y usado por el programa Malla, el cual determina la sección mínima

del conductor que se utilizará y a su vez exige el valor de la sección del conductor comercial más

cercano a él. De acuerdo al estudio realizado el diámetro del conductor deberá ser mayor a 11,1

mm, llevándose éste a 13,41 mm, valor que corresponde al diámetro de un conductor calibre 4/0.

El mencionado conductor posee ciertas características, tales como: la rigidez necesaria,

flexibilidad, capacidad para soportar altas temperaturas, etc. que lo hacen idóneo para su uso en

mallas de puesta a tierra para s/e 69/12,47 kV.

3.4.- CALCULO DE LA RESISTENCIA DE LA MALLA.

El cálculo de la resistencia a tierra del electrodo considerado se hace mediante el uso de la

formula de Laurent y Niemann, la cual está basada en la resistencia de un plato circular metálico,

a cero profundidad y suelo homogéneo.

Con esta formula se obtiene un valor aceptable de la resistencia de la malla de tierra, ya que las

áreas de las subestaciones de 69 kV/12,47 kV son pequeñas (alrededor de 3000 m2).

La malla considerada fue planteada de forma de disponer retículas constantes y entarradas a 70

cm de profundidad, capaz de dispersar con la máxima eficiencia la corriente a tierra y el control

de los gradientes de potencial.

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3.5.- RESISTIVIDAD DEL SUELO.

Todos los cálculos están basados, suponiendo un suelo homogéneo.

El uso de la grava o piedra picada, de unos diez centímetros de profundidad, es muy útil para

retardar la evaporación del agua, por lo tanto retarda la resequedad del suelo durante prolongados

períodos de sequía, además de reducir los riesgos de “shocks” de corriente gracias a su alta

resistividad.

Tradicionalmente se ha usado un valor de 3000 ohmios metro para la resistividad de la piedra

picada húmeda, valor sugerido por la IEEE-80 y usado normalmente por la E. de C.

Puesto que el uso de modelos de dos capas o multicapas necesita de la aplicación de

computadoras o medios similares con una gran capacidad de memoria y rapidez, es impráctico

insistir en el uso de modelos multicapas para todos los estudios de puesta a tierra.

Para aplicaciones de diseño que envuelven arreglos relativamente simples de electrodos

enterrados en un suelo razonablemente uniforme, el método aproximado usado por la IEEE-80 es

apropiado para obtener un diseño real con adecuados márgenes de seguridad. Sin embargo, para

diseños que envuelven una gran área o donde la resistividad es claramente no-uniforme, el

ingeniero responsable del diseño deberá decidir cual método usar y sea o no un modelo multicapa

justificarlo, basado en la información disponible.

Tomando en cuenta los criterios señalados con anterioridad se determinó el tamaño óptimo de las

retículas que integran una malla de puesta a tierra para s/e 69/12,47 kV con llegada aérea o

subterránea, con o sin muro cortafuegos.

Dada el área de la subestación, la corriente de cortocircuito, la fracción de corriente que circula

por la malla y otros datos se procede a variar el valor de la resistividad del suelo (valor mínimo:

10 m) y el valor de la corriente total de falla (Icc (ka)) desde 15kA hasta 30kA, con incrementos.

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De 5 kA.

Los resultados de dichos cálculos se observan a continuación:

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CUADRICULA TIPICA NORMALIZADA

PARA SUBESTACIONES DE DISTRIBUCION

69/12,47 kV, SIN MUROS CORTAFUEGOS.

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AREA:55.60m x 54,49 LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-370 380-650 660-680

20 10-280 290-480 490-510

25 10-220 230-390 400-410

30 10-180 190-320 330-340

Cuadrícula 19 x 19 19 x 19 28 x 28

AREA:77,40m x 51,55m LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-510 520-850 860-900

20 10-380 390-640 650-670

25 10-300 310-510 520-540

30 10-250 260-420 430-450

Cuadrícula 20 x 13 26 x 18 39 x 26

Icc (kA): Corriente total de falla cuya fracción por la malla es de 15 %

p(: Resistividad en ohm.metro

AREA:77.40m x 42,35 LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-450 460-720 730-860

20 10-330 340-540 550-650

25 10-270 280-430 440-520

30 10-220 230-360 370-430

Cuadrícula 20 x 11 26 x 15 39 x 22

AREA:64,40m x 57,70 LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-460 470-790

20 10-350 360-590

25 10-280 290-470

30 10-230 240-390

Cuadrícula 17 x 15 22 x 20

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AREA:55.60m x 54,49m LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-370 380-650 660-680

20 10-280 290-480 490-510

25 10-220 230-390 400-410

30 10-180 190-320 330-340

Cuadrícula 19 x 19 19 x 19 28 x 28

AREA:77,40m x 51,55m LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-510 520-850 660-680

20 10-380 390-640 490-510

25 10-250 310-510 520-540

30 20-13 260-420 430-450

Cuadrícula 19 x 19 26 x 18 39 x 26

Icc (kA): Corriente total de falla cuya fracción por la malla es de 15 %

p(.m): Resistividad en ohm.metro

AREA:77.40m x 42,35 LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-450 460-720 730-860

20 10-330 340-540 550-650

25 10-270 280-430 440-520

30 10-220 230-360 370-430

Cuadrícula 20 x 11 26 x 15 39 x 22

AREA:64,40m x 57,70 LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-460 470-790

20 10-350 360-590

25 10-280 290-470

30 10-230 240-390

Cuadrícula 17 x 15 22 x 20

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AREA:55.60m x 54,49m LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-370 380-650 660-680

20 10-280 290-480 490-510

25 10-220 230-390 400-410

30 10-180 190-320 330-340

Cuadrícula 19 x 19 19 x 19 28 x 28

AREA:77,40m x 51,55m LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-510 520-850 660-680

20 10-380 390-640 490-510

25 10-250 310-510 520-540

30 20-13 260-420 430-450

Cuadrícula 19 x 19 26 x 18 39 x 26

Icc (kA): Corriente total de falla cuya fracción por la malla es de 15 %

p(.m): Resistividad en ohm.metro

AREA:77.40m x 42,35 LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-450 460-720 730-860

20 10-330 340-540 550-650

25 10-270 280-430 440-520

30 10-220 230-360 370-430

Cuadrícula 20 x 11 26 x 15 39 x 22

AREA:64,40m x 57,70 LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-460 470-790

20 10-350 360-590

25 10-280 290-470

30 10-230 240-390

Cuadrícula 17 x 15 22 x 20

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AREA:55.60m x 54,49m LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-370 380-650 660-680

20 10-280 290-480 490-510

25 10-220 230-390 400-410

30 10-180 190-320 330-340

Cuadrícula 19 x 19 19 x 19 28 x 28

AREA:77,40m x 51,55m LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-510 520-850 660-680

20 10-380 390-640 490-510

25 10-250 310-510 520-540

30 20-13 260-420 430-450

Cuadrícula 19 x 19 26 x 18 39 x 26

Icc (kA): Corriente total de falla cuya fracción por la malla es de 15 %

p(.m): Resistividad en ohm.metro

AREA:77.40m x 42,35 LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-450 460-720 730-860

20 10-330 340-540 550-650

25 10-270 280-430 440-520

30 10-220 230-360 370-430

Cuadrícula 20 x 11 26 x 15 39 x 22

AREA:64,40m x 57,70 LLEGADA: SUBTERRANEA

Icc (kA) p ( m)

15 10-460 470-790

20 10-350 360-590

25 10-280 290-470

30 10-230 240-390

Cuadrícula 17 x 15 22 x 20

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ANEXO A

A.1 METODO PRACTICO PARA FACILITAR LAS MEDICIONES DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO.

Medir la resistividad del suelo puede resultar engorroso, debido a las repetidas mediciones para cada separación de los electrodos. Por esta razón se ha desarrollado un método para facilitarlas.

El método consiste en lo siguiente:Para una subestación de 62m x 52m = 3224m2

.- Se tomará como centro de medición el punto central del terreno que será destinado para la subestación.

.- Las separaciones entre electrodos serán de 3.6.9.12.15.18.21.24.27.30 y 33 metros.

.- Se enumerará una hoja de papel (preferiblemente cuadriculado) desde cero hasta noventa y nueve (0 a 99), de tres en tres. En la siguiente línea se hará otra numeración, de uno en uno hasta 34 y comenzando desde el cero que está en la línea superior. Véase la figura A.!.

.- Se necesitarán cinco personas; una se encargará de las lecturas y cada una de los cuatro restantes se encargará, en forma permanente, de los electrodos auxiliares (C1, P1, P2, C2) es decir:

Se encargará de

Persona 1 Persona 2 Persona 3 Persona 4 Persona 5

realizar las lecturas

electrodo de corriente auxiliar C1

electrodo de potencial auxiliar P1

electrodo de potencial auxiliar P2

electrodo de potencial auxiliar C2

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Figura A.1 Distribución de electrodos en el terreno

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Por comodidad a las personas 2,3,4 y 5 los llamaremos “corriente 1”, “ potencial 1”, “potencial 2” y “corriente 2”.

NOTA 1: En caso de que no se pueda disponer de cinco personas, el mínimo será de tres. Una se encargará de las lecturas, el siguiente de los electrodos de corriente 1 y el electrodo de potencial 1, el último se encargará de los electrodos de potencial auxiliar 2 y el electrodo de corriente auxiliar 2.

.- Con la cinta métrica, se deberán ubicar los puntos (1,2,3,4,5,6....,34) en forma visible en el terreno que será objeto de estudio.

.- Para la primera medición, a 1,5 m, se colocarán los electrodos en los puntos 17,17´, 18 y 18´, siendo 17´el punto medio entre los puntos 17 y 18, 18´el punto medio entre 18 y 19. Efectúe la lectura. Registre este valor en la tabla de resistividad (Ver Anexo II).

.- Pronuncie en voz alta la siguiente medición, a 3m de separación, “16, 17, 18 y 19” , entonces, “ corriente 1” hincará el electrodo de corriente auxiliar 1 en el punto 16, “potencial 1” hincará el electrodo de potencial auxiliar 1 en el punto 17, “potencial 2” hincará el electrodo de potencial auxiliar 2 en el punto 18 y “corriente 2” hincará el electrodo de corriente auxiliar 2 en el punto 19. Efectúe la medición. Registre este valor.

.- Repita el paso anterior para los siguientes puntos. En la figura A.2 se muestran las tres primeras separaciones (a 1,5,3 y 6 metros).

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De las dos figuras anteriores se desprende que; de una medición a otra, uno de los electrodos de

potencial auxiliar permanece en el mismo sitio, contribuyendo esta a agilizar las mediciones al

permitir un ahorro de tiempo al desplazarse por el terreno.

NOTA 2: Es potestad del responble de las mediciones, escoger el lugar,

dirección y separación adecuada para realizar un correcto estudio del perfil

del suelo.

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Dichas mediciones también pueden ser hechas de un extremo hacia otro (dejando fijo uno de los

electrodos auxiliares de corriente). En tal caso, la ubicación de los electrodos para el ejemplo

anterior será la siguiente:

Tabla A.1 Ubicación de los electrodos auxiliares, dejando fijo

uno de los electrodos de corriente auxiliares.

DEJANDO FIJO ELE ELECT.

DE CORRIENTE AUX. 1

DEJANDO FIJO EL ELECT. DE

CORRIENTE AUX. 2

C1 P1 P2 C2 C1 P1 P2 C2

1 1´ 2 2 ´ 32 ´ 33 33 ´ 34

1 2 3 4 31 32 33 34

1 3 5 7 28 30 32 34

1 4 7 10 25 28 31 34

1 5 9 13 22 26 30 34

1 6 11 16 19 24 29 34

1 7 13 19 16 22 28 34

1 8 15 22 13 20 27 34

1 9 17 25 10 18 26 34

1 10 19 28 7 16 25 34

1 11 21 31 4 14 24 34

1 12 23 34 1 12 23 34

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En la tabla A.2 se presenta la ubicación de los electrodos auxiliares para las longitudes recomendadas del eje principal.

Tabla A.2 Ubicación de los electrodos auxiliares para distintasLongitudes del eje principal

SEP (M) EJE PRINCIPALDE: 72M

EJE PRINCIPAL DE: 81m

EJE PRINCIPALDE: 108m

1,5 12 12 ´ 13 13 ´ 14 14 ´ 15 14 ´ 18 18 ´ 19 19 ´

3 11 12 13 14 13 14 15 16 17 18 19 20

6 10 12 14 16 12 14 16 18 16 18 20 22

9 8 11 14 17 10 13 16 19 14 17 20 23

12 7 11 15 19 9 13 17 21 13 17 21 25

15 5 10 15 20 7 12 17 22 11 16 21 26

18 4 10 16 22 6 12 18 24 10 16 22 28

21 2 9 16 23 4 11 18 25 8 15 22 29

24 1 9 17 25 3 11 19 27 7 15 23 31

27 1 10 19 28 5 14 23 32

30 4 14 24 34

33 2 13 24 35

36 1 13 25 37

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A.2 DIFICULTADES EN LA MEDIDA

.- Se debe evitar hincar (enterrar) los electrodos auxiliares en lugares impregnados en aceites debido a que esto afecta la penetración de la corriente y en consecuencia dificulta las lecturas. En este caso, entierre el electrodo en un lugar que no este impregnado en aceite, pero cercano al lugar original.

- La presencia de tuberías, cercas malladas o cualquier otro elemento metálico enterrado en las cercanías de los electrodos auxiliares pueden afectar las mediciones, peor aún si las mediciones que se están llevando a cabo se realizan en una dirección paralela a estos elementos, ya que la resistencia medida sería menor y errónea. De ser este el caso se recomienda realizar las mediciones en dirección perpendicular al elemento metálico.

- En caso de líneas aéreas que atraviesen el área de la subestación, se recomienda realizar las mediciones en dirección perpendicular a las mismas.

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ANEXO B

PLANILLA PARA MEDICION DE RESISTIVIDAD

MEDICION DE RESISTIVIDAD DE SUELOS =2..a.RNOMBRE DE LA INSTALACION: FECHA: / / DIRECCION:

PUNTOSC1-P1-02-C2

a=Distancia entre ELECTRODOS

R=RESISTENCIAMEDIDA ()

= RESISTIVIDADCALCULADA ( m)

OBSERVACIONES

RESPONSABLE: OBS:

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ANEXO C

ANALISIS GRAFICO (ESTRACTO)

Se ha desarrollado un método gráfico para determinar la máxima corriente por una malla de puesta a tierra. Este método intenta correlacionar la corriente de falla de secuencia cero obtenida para un cortocircuito con el flujo de corriente entre el sistema de puesta a tierra y sus alrededores.

Lo que sigue es una breve descripción de cómo usar las gráficas mostradas en las figuras 1 a 12.

Las gráficas pueden ser dividas en tres (3) categorías:

1) Contribución de corriente de falla 100% remota – 0% local: representando subestaciones de distribución típicas con transformadores delta – estrella puestos a tierra del lado estrella, líneas de transmisión en delta y alimentadores (feeders) en estrella (figura C-1 a C-8).

2) Contribución de corriente de falla 50% remota – 50% local (figuras C-9 a C-10).3) Contribución de corriente de falla 25% remota – 75% local (figuras C-11 a C12):

Representando subestaciones típicas de transmisión o plantas de generación con líneas de transmisión en delta (en estas gráficas, los alimentadores son considerados como líneas de transmisión) y con fuentes locales de corriente de secuencia cero autotransformadores, transformadores trifásicos, generadores, etc. Para cada categoría se presentan dos subcategorías.

a) torres de transmisión cuya resistencia al pie de la torre es de 15 y neutro puesto a tierra cuya resistencia es de 25 b) torres de transmisión cuya resistencia al pie de la torre es de 100 y neutro puesto a tierra cuya resistencia es de 200

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En cada gráfica se dibuja una familia de curvas, cada curva representa un número diferente de líneas de transmisión y/o alimentadores. La abcisa representa la resistencia del sistema de puesta a tierra y la ordenada es el factor de división de corriente, sf, relativo a la magnitud de la corriente de falla cuya porción fluye por la malla y los alrededores, en “ por ciento”.

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Figura 1. Split factor curves – Sf vs Rg.

Figura 2. Split factor curves - Sf vs Rg.

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Figura 3. Split factor curves - Sf vs Rg.

Figura 4. Split factor curves - Sf vs Rg.

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Figura 5. Split factor curves - sf vs Rg.

Figura 6. Split factor curves - Sf vs Rg.

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Figura 7. Split factor curves - Sf vs Rg.

Figura 8. Split factor curves - Sf vs Rg.

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Figura 9. Split factor curves - Sf vs Rg.

Figura 10. Split factor curves - Sf vs rg.

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Figura 11. Split factor curves - Sf vs Rg.

Figura 12. Split factor curves - sf vs Rg

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Para ilustrar el uso del análisis gráfico se muestran a continuación 2 ejemplos

Ejemplo # 1.

Figura 13. Configuración del sistema para el ejemplo 1.

Luego de un estudio de componentes simétricas se obtuvo una corriente de falla en la barra de 115 kV de 9251 A.

El sistema en cuestión tiene dos líneas de transmisión con una resistencia al pie de las torres de Rtfr = 15 (promedio) y 3 alimentadores (feeders) con R tfr= 25 (promedio). La resistencia de la malla es de 1.

La figura 1 muestra las curvas para 2 líneas/2 “freeders” y 4 líneas/4 “feeders, por lo cual se hace necesaria una interpolación para 2 líneas/3 feeders y de esa manera determinar el valor del porcentaje de la corriente, Sf, que toma el camino hacia la malla.

CURVA Sf

2/2 35 %2/4 25 %Interpolación 30 %

Imalla = 0,3 x 9251 A. = 2775,3 A.

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Este valor fue corroborado con un programa de computadora llamado SMECC, el cual fue desarrollado por la EPRI a mediados de 1982, arrojando como resultado Imalla = 2515 A.

Ahora consideremos un ejemplo más complejo, que contiene fuentes locales y remotas de corriente de falla de secuencia cero.

Ejemplo # 2

Figura 14. Configuración del sistema para el Ejemplo 2.

Después de un estudio de componentes simétricas se obtiene una corriente de falla en la barra de

230 kV de de 9183,5 A con 7162,5 A por contribución de fuentes remotas y 2035,1 A de

contribución por fuentes locales.

Se usa la Figura 10 debido a que la relación de corriente de falla remota vs local es 78/22 y la

Rtfr = 75 para las líneas de transmisión y 150 para los alimentadores o “feeders”.

Usando la curva 4/0 se obtiene Sf = 15%. Por lo tanto:

Imalla = 0,15 x 9138,5 A = 1378 A que es comparable con el valor arrojado por el programa

SMECC de 1220 A.

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BIBLIOGRAFIA

1 GARRET D. L, PATEL S. G Y MYERS J. G. “Determination of maximun substation

Grounding System Fault Current Graphical Analisys “. IEEE Transactions on Power Delivery,

Vol. PWRD-2 No 3, July 1987.

2 ANSI/IEEE Std 80-1986. “IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding”.

ANSI/IEEE, July 1985.

3 GARRET D. L. “IEEE Tutorial Course. Practical Applications of ANSI/IEEE Standard 80-

1986, IEEE Guide for Safety”. 1986.

4 GEROV B. EMILIO. “Manual de Diseño de la Malla de Tierra”. Universidad

Metropolitana. Caracas.

5 CARMONA JOFRE Y FUENTES JULIAN. “Optimización de Costos de Construcción de

Mallas de Tierra de Subestaciones”. Eripe C.A. Noviembre 1989.

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