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DistriLuz Capittulo V
Mediciones deparámetrosasociados
DistriLuz Contenido
1. Valores aceptables de resistencia a tierra.2. Selección de equipos de medición.
3. Métodos de medición resistencia de puesta a tierrapuntuales.
4. Métodos de medición resistencia de puesta a tierrade sistemas de grandes dimensiones.
5. Medición del tensiones de paso y de toque.
6. Aplicaciones.
7. Medición de resistencia de puesta a tierrapuntual S.E. MT/BT (Laboratorio)
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DistriLuz Finalidad de las mediciones
Resistencia de puesta a tierra :
1.
2.
3.
4.
Verificar el valor real de la resistencia de puesta a tierrade la instalación.Cumplir con el protocolo de prueba para la recepción dela obra (Instalación eléctrica)Garantizar la seguridad de la instalación ante corrientesanormales.Mantener el valor referencial de la resistencia de puesta atierra de la instalación.
Tipodeinstalación Configuración Valorestípicos
CentraleseléctricasSubestacionesAT/MTSubestacionesMT/BTLíneadetransmisiónCentrosdecomputo
MallaMallaPozoContrapesoPozo
<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 seguridada adoptar
Del personal:El personal que realice estas mediciones debeconocer las instalaciones donde se realizarán y lasinstrucciones para efectuar trabajos en laproximidad de instalaciones eléctricas de AT. Debehaber recibido, también, formación tanto teóricacomo práctica sobre los procedimientos de trabajo.
DistriLuz Elementos de protección personal
• CascosNorma ANSI Z89.1-1997
• Careta Protección Facial
Norma ANSI 278.1
• Zapato con planta aislante
Norma Técnica. Nacional241.004
• Guante
Norma IEC 900
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DistriLuz
Precauciones y medidas de seguridada adoptar
AtmosféricasNo se efectuarán medidas de tierrasmientras se dé algún de las siguientes
condiciones:
precipitación atmosférica (lluvia, granizo onieve)
tormentas (se considera suficiente verrayos u oír truenos)
niebla
DistriLuz
Precauciones y medidas de seguridada adoptar
De la instalaciónEste 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 seguridada adoptar
Durante todo el proceso de trabajo no debemodificarse el estado de la instalación. En
particular queda prohibido abrir o
interrumpir la continuidad de cualquierconexión de tierra, ni aunque sea durante
períodos cortos (por ejemplo, queda
prohibido desconectar pantallas de cables,conexiones, etc.).
DistriLuz
Precauciones y medidas de seguridada adoptar
Comprobación de ausencia de tensión
Debe comprobarse la ausencia de tensión en todoslos circuitos de tierra que se quieran medir, mediante
un voltímetro de alta impedancia (mayor de 1megaohm), tomando como referencia una pica auxiliarhincada en el terreno a una distancia mínima de 6metros de la instalación.
Si el voltímetro señala más de 50 V (tensión máximade 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 laresistencia propia del circuito y del terreno, tensión entre 50 y 500V. a una frecuencia diferente de 60 Hz.Debido a la probabilidad de electrólisis no es recomendable fuentede tensión continua.
En el caso de instrumentos a batería deberá disponer derectificador estático DC/AC.
DistriLuz
Selección de Instrumentos
corrientesDispositivo para eliminarelectrolíticas y de inducción:
❶
❷
Cuando la fuente es generador manual, unrectificador mecánico será capaz de rectificarlas corrientes electrolíticas y de inducción, demanera que la corriente neta por el circuitode medida sea cero.Cuando la fuente de potencia es una bateríaoperada por un convertidor o transistor, elrectificador estático rechazará las corrientesde frecuencia diferente al de la corriente deprueba.
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DistriLuz
Selección de Instrumentos
Sistema de medida:Básicamente se conocen tres sistemas de medida
❶
❷
❸
Sistema voltímetro- amperímetro o sistemaohmimétrico; ventaja: la resistencia de los electrodosde corriente no afectan la lectura del instrumento.Sistema comparador de resistencias, ofrece relativafacilidad en la lectura directa.Sistema de balance nulo, debido al uso de electrodosde resistencia baja no afecta la lectura delinstrumento.
Existen sistemas combinados entre sistema ohmimétrico y elsistema de balance nulo, mejorándose la medición deresistencias bajas.
DistriLuz
Selección de Instrumentos
Requisitos mínimos de instrumentos:
➨
➨
➨
➨
➨
Compactos y de fácil traslado y permitir almacenamientode información.Interfase para PC, accesorios, manual, mediciónmultipolo (2,3,4) controlados por microprocesador paralectura directa de resistividad y ploteo de resultados.Opción para medición con pinzas y sin estacas.
Al usar transductores de medición deben ser de similarclase de precisión.Deben tener certificaciones de los siguientes ensayos tipos:ensayo de aislamiento, ensayo de compatibilidadelectromagnética, ensayos climáticos, ensayos mecánicos,ensayo de clase de precisión.
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DistriLuz
Selección de Instrumentos
Certificaciones de los siguientes ensayostipos:
➨➨
➨
➨
➨
➨
➨
Aislamiento: IEC 61000-4-2, IEC 61010-1Compatibilidad electromagnética: IEC 1000-4-2 , IEC61326-1Climáticos: DIN 40040Mecánicos: IEC 529, DIN 40050Clase de precisión: (+/-2%)Medición de RE: IEC 61557-5Fabricación: DIN ISO 9001
DistriLuz
Precauciones para la mediciónLas 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 buencontacto con el terreno.Si el terreno es deslizable remover el material sueltohasta encontrar tierra firme.Si el suelo tiene capa gruesa de arena verter agua en elpunto de clavado de los electrodos.Verificar el punto de contacto de la bornera de losinstrumentos y la toma de los electrodos.Verificar los conductores gastados para evitar puntosde degradación del aislamiento.Verificar la presencia de corrientes inducidas.La resistencia de los electrodos auxiliares yconductores deben ser tal que no influyan en lasmediciones.
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DistriLuz
Precauciones para la medición
Casos no recomendables para lasmediciones.
1.2.3.
4.
5.
6.
Después de una lluvia.Durante alta humedad ambiental.Cuando hay conductores pelados y no se logranbuen contacto en el conexionado.Durante horas de tormenta, en otras zonas de lalínea.Durante horas de humedad, en la que se escuchachisporroteo en los aisladores.Durante la ejecución de trabajos demantenimiento sobre la infraestructura en lasproximidades.
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), ytienen dos limitaciones;
A) Dependen que las conexiones del sistema de puestaa tierra estén bien hechas, ya que una resistenciaen serie altera el resultado.
B) En electrodos de mallas industriales, donde porinducción electromagnética se puede obtenermás 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 concircuitos 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 auxiliaresy telurómetro, es sencillo y adecuado para electrodos de puestaa 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 detensión.
Es el método que se utilizará preferentemente para la mediciónde la resistencia en mallas de tierras extensas, como es el casode Subestaciones AT/MT.
DistriLuz Medición de parámetros
método de caída potencial.
Se aplica el método de los tres electrodos,internacionalmente aceptado para verificación de dichoparámetro; consiste en clavar 2 electrodos de exploraciónalineados o en diferentes ángulos a partir del electrodo depuesta a tierra. Por el electrodo del extremo se inyectauna corriente hacia el sistema de puesta a tierra ymediante el electrodo intermedio se mide el potencial depuesta 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
DistriLuz Método de caída potencial.
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DistriLuz Método de caída potencial.
Res
iste
ncia
enoh
mio
s
DistriLuz Método de caída potencial.
R
E CP (61,8%)
Distancia en m
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DistriLuz Método de caída potencial.
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.
DistriLuz Método de caída potencial.
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Res
iste
nci
aR
T
rn 2Le
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
Pde medida
Margen deerror
Zona de Efectode ConvergenciaLeve de Corriente
d
Resistenciade Puesta a
Tierra
RT
d = 10rn
10%Error
d = 30rn
3.3%Error
d = 50rn
2%Error
Le
Lnre
rn 0,15×Le
re
Le
Distancia
DistriLuz Método sin desconexión.
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Método directo de dos electrodos
• Se usa cuando laresistencia de latubería(metálica) deagua esdespreciablecomparada conla resistencia aser medida.
• La distanciaentre E y latubería deberáser mayor de 5metros.
E P C
B V
E
DIAL DE MEDICIÓN
MAS DE 5 Mt
DistriLuz Método directo dos electrodos.
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Influencia de las inductancias de losconductores
• Al utilizar conductores diferentes y demayor longitud que los suministradospor el fabricante, no permitir que elexceso quede enrollado de tal modoque su inductancia pueda afectar a lamedida .
Influencia de las inductancias de losconductores
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DistriLuz Casos especiales.
DistriLuz Casos especiales.
RgR1Rg R2 R3 .........Rn
... 1Rn
11
R3
1R2
1R1
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 (suelohomogéneo) con un instrumento portátil de alcance (20 a 50mA)Circuito de corriente d=5 la diagonal del área cubierta por laPATCircuito 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 dealcance del instrumento hasta en 4 veces.
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Medición en LAT
La medición de las RPTA de los apoyos, debe realizarsesin interrumpir el circuito de PAT y energizado. Para ello,se deberá utilizar un instrumento diseñado al efecto quese basa fundamentalmente en inyectar, para efectuar lamedición, corrientes de alta frecuencia del orden dedecenas de kHz, con lo cual las impedancias de losbucles formados por los apoyos, cables de guarda ypuestas a tierra adquieren unos valores muy elevadosque las hacen despreciables al quedar en paralelo con laresistencia que se quiere medir.
DistriLuz Medición en LAT
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Medición en LAT
Medición de LAT
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DistriLuz Método de caída potencial.
DistriLuz Bucles de circuito paralelo
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DistriLuz Bucles de circuito paralelo
DistriLuz Bucles de circuito paralelo
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DistriLuz Método sin desconexión.
DistriLuz Método sin electrodos
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DistriLuz
A
VRM
ZHE
Cable de tierra
Circuito de medidor de altafrecuencia con compemsador
Resistencia de la
línea
Alternador de altafrecuencia
Tierra Auxiliar
Sonda
XM
[email protected] TIERRA DE REFERENCIA
Compensador
Medición de aterramientos extensos
Método de inyección de corriente y caída de
tensiónLa formación del circuito de inyección es uno de losaspectos más importantes a considerar a la hora deefectuar las medidas del sistema de tierras.
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Medición de aterramientos extensos
Fijar un punto de inyección que se encuentre auna distancia de la malla enterrada de PATde la instalación de 2 a 3 veces la mayordiagonal de la instalación con un mínimo de 500metros. El punto de inyección deberá ubicarse lomás alejado posible de las líneas de AT que entren osalgan de la instalación de AT, para evitar distorsionesde las medidas.
Medición de aterramientos extensos
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Medición de aterramientos extensos
Disponer de un equipo de inyección que dispongade un sistema de regulación de tensión y de potenciaque permita obtener como mínimo 50 A de inyeccióno 1% de la Icc.
Este equipo permitirá la inversión del sentido de lacorriente de inyección para eliminar los efectos de lascorrientes erráticas.
Cuando la instalación esta desenergizadas permiteinyección 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 estéconstituida al menos por 6 picas de tierra situadas
con una separación de 5 metros entre sí, formandoaproximadamente un círculo y que esténinterconectadas mediante cable aislado de al menos16 mm2 de sección y de 1.000 V de aislamiento. Laspicas serán de cobre y deberán penetrar, comomínimo, 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 elelectrodo de potencial, sin intensidad de inyección (U0).
Medida igual a la anterior pero con la intensidad deinyección en un sentido (Ua).
Medida igual a la anterior con la intensidad de inyecciónen 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 tensiónresultante mediante la fórmula:
De esta forma, se elimina los errores por corrientes erráticaspresentes en la instalación. Cuando los valores medidospermanezcan invariables en tres mediciones consecutivas,se tomará este valor de U, y dividiéndolo por el valor de laintensidad de inyección que corresponda a esta medida, seobtendrá el valor de la resistencia de puesta a tierra de lainstalación.
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Método alternativo deTagg para medir
Resistencia de malla dePAT
DistriLuz Introducción
El método clásico de medición de resistenciade puesta a tierra de sistemas eléctricos degrandes dimensiones requiere el uso deconductores muy largos para los circuitos depotencial y corriente ;Hecho que resulta pocopráctico y difícil de realizar. Ante estadificultad, el Dr.G.F. Tagg(IEEE Proceedings)ha desarrollado un método que permite lautilización alternativa de conductores cortosy cuyo procedimiento será utilizado en elpresente trabajo.
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DistriLuz
O
Ó
P
Configuración De Circuitos
C
P2 C2Ó :Centro eléctrico del sistema de puesta a tierra.O :Punto arbitrario del sistema de puesta a tierra escogidocomo referencia.C :Distancia desde el punto de referencia O hasta elelectrodo de corriente C2.P :Distancia desde el punto de referencia O hasta elelectrodo de potencial P2. :Distancia entre el punto de referencia O hasta elcentro eléctrico del sistema de puesta a tierra Ó.
DistriLuz
Procedimiento Para La Medición
1. Disponer los circuitos de potencial y corrientecomo en la figura anterior, procurando dar unalejamiento adecuado al electrodo de corriente C2.Para una malla de forma cuadrada, la distanciamínima no debe ser menor que un lado delcuadrado y la distancia máxima no debe excederdos veces el lado del cuadrado. Para otras formasde malla se puede buscar un valor apropiadopara las distancias mínimas y máximas delalejamiento C.
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DistriLuz
2. Para la disposición anterior de los circuitos, graficarla curva característica para mediciones deresistencia de puesta a tierra según el método decaida 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 seefectuará hasta cuatro o cinco juegos demediciones, debido a que es muy frecuenteque alguno de ellos presente dificultades parasu graficación.
DistriLuz
4.Para cada curva obtenida en el paso 3 y con la ayudade la fórmula P = 0,618(C+ graficar lascurvas de intersección R vs basados en lasiguiente consideración: Suponer que el centroeléctrico del sistema de puesta a tierra está en Ó ,distante de O ; por lo tanto , la distancia realdesde el centro Ó al electrodo de corriente es C + y la verdadera resistencia es obtenida cuando elelectrodo de potencial está a una distancia 0,618(C+ de Ó. Esto significa que el valor de P medidodesde O es 0,618(C+ Asumiendo un ciertonúmero de valores para , es posible
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DistriLuz
calcular los correspondientes valores de P y a partirde estos leer los valores de resistencia en las curvasgraficadas en el paso 3, obteniéndose las graficas Rvs . Este proceso debe repetirse para cadaalejamiento de C, hasta obtener un mínimo de trescurvas R vs
Si las curvas de intersección fueran tres, van aintersectarse formando un triángulo geométrico,cuyo baricentro es el punto cuya ordenada nos daráel verdadero valor de la resistencia de puesta a tierradel sistema y cuya abscisa indicará el valor real de .
DistriLuzResultados Experimentales
La eficiencia de este método ha sido comprobado enlas 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, cabeaclarar para obtener curvas de intersecciónadecuadas se recomienda también considerar valoresmenores al lado de la malla de la subestación.
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DistriLuzCurvas de caída de potencial-SS.EE. ICA
DistriLuz Curvas De Intersección
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TorreN°
InstrumentoUtilizado
ResistividadAparente(Ohmios–metro)
CableDe
Guarda
Resistencia de PuestoaTierra(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
Resultadosexperimentales
MEDICIONES DE RESISITENCIA DE PUESTA A TIERRA
EN LA LINEA MANTARO – LIMA
N°dela Torre
Torre sin Aislar
Rs(Ohmios)
Torre Aislada
Ra(Ohmios)
RelaciónRa/Rs
ResistividadAparente(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
Resultadosexperimentales
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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
Resultadosexperimentales
AngulodeSeparación
AlejamientodeC(metros)
ResistenciaMedia(Ohmios)
0° 350 2.75
90° 350 2.72
180° 350 2.70
MEDICIONES DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA DE LASUBESTACION JAUJA PARA DIFERENTES ANGULOS DE SEPARACIÓN
ENTRE LOS CIRCUITOS DE MEDICIÓN(*)
Resultadosexperimentales
(*)Se utilizó el Método de Inyección de Corriente, con una magnitud de 1amperio.
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InstrumentoUtilizado
AlejamientoC2
(metros)
AngulodeSeparación
Resistenciamedia
(Ohmios)
ResistenciaCalculada(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 UTILIZANDODIFERENTES TIPOS DE INSTRUMENTOS
Resultadosexperimentales
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
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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 deprofundidad del suelo firme.
En unos casos fuentes autonomas o con fuente de los intrumentosportatiles se obtiene la impedancia del sistema, en ambos casos sesiguen trayectorias simetricas y equidistantes o alejandose de loselectrodos de PAT
Tensión de toque, Entre objetos o punto de contacto conectadoa la PAT y diferentes puntos circundantes en el suelo, a 1,0 m dedistancia.
Tensión de Paso, entre cada dos puntos sucesivos del sueloseparados 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 IccSi se sabe que 50 V es la tensión admisible por el cuerpohumano durante 3s, se estima que los potencialesmáximos permisibles a 60Hz durante la falla son muchomenores, podran ser:Utoque<65V y Upaso<90V.Antes de la medición es necesario verficar la ausenciade tensión entre alguna masa de la S.E. o la bajada de PAT yel suelo.
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Medición de potenciales en SE MT/BT y RD
Durante la medición los terminales de potencial son losque se desplazan.
Previamente se traza en el suelo lineas directrices yubicar en ellos los puntos de medición.
La tensión entre P1 y P2 a intervalos de 1m.
Los electrodos de medida de ddp que simulan lospies(10x20cm) serán planos de 200cm2, soportando unpeso ambos de 50kg, repartido en partes iguales.
La Upreal=UmxIcc/Im
DistriLuz
C P1 P2 C2
+
-INSTRUMENTO
PORTATIL
PUESTA ATIERRA
TENSIONES DETOQUE
1m 1m
1m
1m
p1
1m
p2
p2p2 C2
C1
TENSIONES DEPASO
S.E MT/BT
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40
DistriLuz
Preguntas ??
