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El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, Inc.3 Park Avenue, Nueva York, NY 10016 a 5997, EE.UU.

Copyright © 2000 por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, Inc.Todos los derechos reservados. Publicada el 4 de agosto de 2000. Impreso en los Estados Unidos de América.

Impresión:ISBN 0-7381-1926-1 SH94807P D F : I S B N 0 - 7 38 1 - 1 92 7 - X S S 9 4 80 7

Ninguna parte de esta publicación puede ser reproducida en cualquier forma, en un sistema de recuperación electrónica o de otra manera, sin la previel permiso por escrito del editor.

IEEE Std 80-2000(Revisión de

IEEE Std 80-1986)

Guía de IEEE para la Seguridad

AC en la subestación de conexión a tierra

Patrocinador

Comité subestacionesdelIEEE Power Engineering Society

Aprobada el 30 de enero de el año 2000

Consejo de Normas IEEE-SA

Resumen: subestaciones de corriente alterna al aire libre, ya sea convencional o con aislamiento de gas, están cubiertos en esta guía.Distribución, subestaciones planta de transmisión y de generación son también included.With la debida precaución,

los métodos descritos en el presente documento son aplicables también a las porciones interiores de dichas subestaciones, o para sub-estaciones que están totalmente en el interior. No se hace ningún intento de cubrir la tierra problemas peculiares desubestaciones de corriente continua. Un análisis cuantitativo de los efectos de los aumentos repentinos de rayos es también más allá del alcance deesta guía.Palabras clave: redes de tierra, conexión a tierra, diseño de la subestación, de puesta a tierra de la subestación

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Los comentarios sobre las normas y las solicitudes de interpretaciones deberán dirigirse a:

Secretario, Consejo de Normas IEEE-SA445 Hoes Lane,PO Box 1331Piscataway, NJ 08855-1331Estados Unidos

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La autorización para fotocopiar partes de cualquier norma específica para el uso interno o personal es concedida por elInstituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, Inc., siempre que la tarifa correspondiente se paga a los Derechos de Autor Clearance Center. Para arreglar el pago de la cuota de licencia, póngase en contacto con Copyright Clearance Center, Customsservicio de atención, 222 Rosewood Drive, Danvers, MA 01923 EE.UU.; (978) 750-8400. El permiso para fotocopiar

porciones de cualquier norma específica para el uso educativo del aula también se pueden obtener a través de la de Autor Clearance Center derecha.

Nota: Se llama la atención a la posibilidad de que la aplicación de esta norma deberequerir el uso de la materia objeto de los derechos de patente. Por la publicación de esta norma,ninguna posición se toma con respecto a la existencia o validez de los derechos de patente enrelación con la misma. El IEEE no será responsable de identificar las patentes deel cual una licencia puede ser requerido por un estándar IEEE o para la realización de investigaciones sobre lasla validez jurídica o el alcance de las patentes que se señalan a su atención.

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Introducción

(Esta introducción no es parte de IEEE Std 80-2000, IEEE Guía para la Seguridad en CA Subestación de puesta a tierra.)

Esta cuarta edición representa la segunda revisión importante de esta guía desde su primera edición en 1961. Mayor modificaciones incluyen la nueva ampliación de las ecuaciones para el cálculo de las tensiones de paso y contacto conincluir en forma de L y las redes en forma de T; la introducción de curvas para ayudar a determinar la división actual; modifica-cationes a las curvas de factor de reducción de material de la superficie; los cambios en los criterios de selección de los conductoresy conexiones; información adicional sobre la interpretación medición de resistividad; y la discusión desuelos de múltiples capas. Otros cambios y adiciones se hicieron en las áreas de subestaciones aisladas por gas, laecuaciones para el cálculo de la resistencia de rejilla, y los anexos. La cuarta edición sigue basándose en el

bases establecidas por tres grupos de trabajo del Grupo de Trabajo anterior: 56,1 AIEE y grupos de trabajo IEEE 69.1y 78,1.

El trabajo de preparación de esta norma se llevó a cabo por el Grupo de Trabajo D7 de la subestación de distribución Sub-


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Comité y fue patrocinado por el Comité de la Subestación de la Sociedad de Ingeniería de Potencia del IEEE. En el momentoesta guía se completó, el Grupo de Trabajo Subestación tierra de seguridad, D7, tenía la siguienteafiliación:

Richard P. Keil, SillaJeffrey D. Merryman, Secretario

Esta cuarta edición del IEEE Std 80 está dedicado a la memoria de JG Sverak, que, a través de su técnicaconocimiento y experiencia, desarrolló las ecuaciones de contacto y la tensión de paso y las ecuaciones de resistencia rejillautilizado en la edición de 1986 de esta guía. Su liderazgo, el humor y la perseverancia como Presidente del Grupo de Trabajo78.1 condujo a la expansión del conocimiento subestación de conexión a tierra en la norma IEEE Std 80-1986.

Hanna Abdallah E.al Alexander Stan J. Arnot

N. BarbeitoThomas M. BarnesCharles J. Blattner El abogado EFFrank A. Denbrock William K. Dick

Gary W. DiTroiaVictor L. DixonSL DuongJacques Fortin

David Lane GarrettRoland HeinrichsDT JonesGA KleinAllan E. Kollar Donald N. LairdMP LyWM MaloneA. Mannarino

AP Sakis MeliopoulosGino MenechellaJovan M. NahmanBenson P. NgJT Orrell

Shashi G. PatelRM PortaleF. ShainauskasY. Shertok Gary SimmsR. cantanteGreg SteinmanBrian historiaJG Sverak

Keith W. Switzer B. Thapar Marcos VainbergRJ Wehling

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Los siguientes miembros del comité de votación votaron en esta norma:

Cuando el Consejo de Normas IEEE-SA aprobó esta norma el 30 de enero de 2000, que tenía la siguienteafiliación:

Richard J. Holleman, SillaDonald N. Heirman, vicepresidente

Judith Gorman, Secretario

Hanna Abdallah E.William J. Ackermanal Alexander Stan J. ArnotThomas M. BarnesGeorge J. Bartok Michael J. BioCharles J. Blattner Michael J. BogdanSteven D. BrownJohn R. ClaytonRichard CottrellRichard CrowdisFrank A. Denbrock

William K. Dick W. Bruce DietzmanGary W. DiTroiaVictor L. DixonDennis EdwardsonGary R. EngmannMarkus E. Etter Jacques Fortin

David Lane GarrettRoland HeinrichsJohn J. HorwathDonald E. HutchinsonRichard P. KeilHermann KochAlan E. Kollar Donald N. LairdThomas W. LaRoseAlfred LeiboldRusko MatulicAP Sakis MeliopoulosGino MenechellaJohn E. Merando Jr.

Jeffrey D. MerrymanJovan M. NahmanBenson P. NgRobert S. NowellJohn OglevieJames S. OswaldMichael W. Pate

Shashi G. Patelgen PecoraTrevor Pfaff Percy E. piscinaDennis W. Reisinger Paulo F. RibeiroAlan C. RotzJakob SabathLawrence SalbergHazairin SamaulahDavid Shafer Gary SimmsMark S. SimonBodo Sojka

Greg SteinmanRobert P. StewartBrian historiaKeith W. Switzer Duane R. TorgersonThomas P. TraubMarcos VainbergJohn A. Yoder

Satish K. AggarwalDennis BodsonMark D. BowmanJames T. Carlo

James H. GurneyLowell G. JohnsonRobert J. KennellyEG "Al" Kiener

Louis-François PauRonald C. PetersenGerald H. PetersonJohn B. Posey


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* Miembro de Mérito

También se incluye el siguiente enlace sin voto Consejo de Normas IEEE-SA:

Robert E. Hebner

Greg Kohn IEEE Standards Project Editor

Gary R. EngmannHarold E. EpsteinJay Forster *Ruben D. Garzón

Joseph L. Koepfinger *L. Bruce McClungDaleep C. MohlaRobert F. Munzner

Gary S. RobinsonAkio TojoHans E. WeinrichDonald W. Zipse

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Contenido

1. Overview.............................................................................................................................................. 1

1.1 Scope............................................................................................................................................ 11.2 Purpose......................................................................................................................................... 11.3 Relación con otra standards........................................................................................................... 2

2. References............................................................................................................................................ 2

3. Definitions............................................................................................................................................ 3

4. La seguridad en grounding.............................................................................................................................. 8

4.1 problema básico .............................................................................................................................. 84.2 Condiciones de danger.................................................................................................................... 8

5. Gama de tolerable current.................................................................................................................. 11

5.1 Efecto de la frecuencia .................................................................................................................... 115.2 Efecto de la magnitud y la duración ............................................ .................................................. 115.3 Importancia de la solución de la avería de alta velocidad .......................................... .......................................... 12

6. Cuerpo tolerable límite de corriente .............................................................................................................. 13

6.1 Duración formula........................................................................................................................ 136.2 Alternativa assumptions............................................................................................................. 136.3 Comparación de las ecuaciones de Dalziel y la curva de Biegelmeier .......................................... .......... 14

6.4 Nota sobre reclosing....................................................................................................................... 15

7. tierra accidental circuit................................................................................................................... dieciséis

7.1 Resistencia del cuerpo humano ............................................ .................................................. ..... dieciséis7.2 trayectorias de corriente a través de la body.................................................................................................. dieciséis7.3 circuito accidental equivalents.................................................................................................... 177.4 Efecto de una fina capa de material de la superficie ......................................... .......................................... 20

8. Criterios de tolerable voltage............................................................................................................... 23

8.1 Definitions.................................................................................................................................. 238.2 choque típico situations............................................................................................................. 268.3 Paso y la tensión de contacto criteria................................................................................................... 278.4 situaciones de choque típicos para subestaciones aisladas por gas ......................................... ..................... 288.5 Efecto de las corrientes de tierra sostenidos ............................................ ............................................... 29


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9. diseño principal considerations.......................................................................................................... 29

9.1 Definitions.................................................................................................................................. 299.2 Concepto general ......................................................................................................................... 309.3 electrodos de tierra primarios y auxiliares ............................................ ....................................... 319.4 Aspectos básicos de rejilla design....................................................................................................... 319.5 Diseño de difícil conditions..................................................................................................... 319.6 Conexiones de grid.................................................................................................................... 32

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10. Consideraciones especiales para GIS........................................................................................................... 33

10.1 Definitions.................................................................................................................................. 3310.2 SIG characteristics..................................................................................................................... 3410.3 Cajas y corrientes que circulan ............................................. .............................................. 3410.4 Puesta a tierra de enclosures............................................................................................................ 3510.5 La cooperación entre el fabricante y el usuario SIG ........................................... .......................... 3510.6 Otros aspectos especiales de puesta a tierra SIG ........................................... .......................................... 3610.7 Notas sobre la conexión a tierra de bases SIG ........................................... ......................................... 3710.8 Criterios para la tensión de contacto GIS................................................................................................... 37

10.9 Recommendations...................................................................................................................... 3811. Selección de los conductores y connections........................................................................................... 39

11.1 básico requirements..................................................................................................................... 3911.2 La elección del material para los conductores y los problemas de corrosión relacionados ........................................ ... 4011.3 conductor dimensionamiento factors............................................................................................................ 4111.4 Selección de connections............................................................................................................ 49

12. Suelo characteristics............................................................................................................................. 49

12.1 El suelo como un medio de puesta a tierra ...................................................................................................... 4912.2 Efecto de la tensión de gradient........................................................................................................... 4912.3 Efecto de la corriente magnitude....................................................................................................... 5012,4 efecto de la humedad, la temperatura y el contenido químico ........................................ ..................... 5012.5 Uso de la capa de material de la superficie ..................................................................................................... 51

13. La estructura del suelo y selección del modelo de suelo ........................................... ............................................... 5113.1 Investigación de suelo structure..................................................................................................... 5113.2 Clasificación de los suelos y la gama de resistividad .......................................... ................................. 5213.3 resistividad measurements........................................................................................................... 5213.4 Interpretación de las mediciones de resistividad del suelo ............................................ .............................. 55

14. Evaluación de la planta resistance......................................................................................................... 64

14.1 Requisitos habituales .................................................................................................................... 6414.2 simplificado calculations............................................................................................................... 6414.3 de Schwarz equations................................................................................................................... sesenta y cinco14.4 Nota sobre la resistencia de tierra de electrodos primarios .......................................... ............................ 6814.5 Tratamiento del suelo para bajar resistivity.............................................................................................. 6814.6 concreto-encajonado electrodes...................................................................................................... 68

15. Determinación de la corriente máxima de rejilla ............................................. .............................................. 72

15.1 Definitions.................................................................................................................................. 7215.2 Procedimiento ................................................................................................................................... 7315.3 Tipos de suelo faults............................................................................................................... 7415.4 Efecto de la resistencia a tierra de la subestación ............................................ ........................................... 7615.5 Efecto de la resistencia de fallo ............................................................................................................ 7615.6 Efecto de los cables de tierra y conductores neutros ......................................... ................. 7615.7 Efecto de tuberías enterradas directos y cables .......................................... ........................................... 7715.8 El peor tipo de fallo y location..................................................................................................... 7715.9 Cálculo de la corriente division................................................................................................ 78


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15,10 Efecto de asymmetry................................................................................................................. 8315.11 Efecto del futuro changes........................................................................................................... 85

dieciséis.Diseño de un sistema de puesta a tierra .............................................................................................................. 86

16.1 Diseño criteria............................................................................................................................ 8616.2 crítico parameters..................................................................................................................... 8716.3 Índice de diseño parameters........................................................................................................ 8816.4 Diseño procedure....................................................................................................................... 88

16.5 Cálculo del nivel máximo de paso de malla y tensiones .......................................... ............................ 9116.6 El refinamiento de diseño preliminar ............................................. ................................................ 9516.7 Aplicación de ecuaciones para E metroy e s.................................................. ................................... 9516.8 El uso de análisis por ordenador de diseño de la rejilla .......................................... .......................................... 95

17. Zonas especiales de concern..................................................................................................................... 96

17.1 Las áreas de servicio .............................................................................................................................. 96Eje de 17.2 Interruptor de puesta a tierra y la palanca de operación ........................................... ................................. 9617.3 Conexión a tierra de la subestación fence................................................................................................... 9917.4 Resultados de perfiles de tensión de conexión a tierra cerca .......................................... ............................. 10717.5 funda del cable de control grounding............................................................................................... 10817.6 bus SIG extensions................................................................................................................... 108Descargador de sobretensión 17.7 grounding.......................................................................................................... 10817.8 independiente grounds...................................................................................................................... 10817.9 potenciales transferidos .............................................................................................................. 109

18. Construcción de una conexión a tierra system................................................................................................ 112

18.1 Planta método de la cuadrícula de construcción de zanja ........................................... ................................... 11218.2 Red de Tierras de construcción conductores de arado .......................................... ................ 11218.3 La instalación de conexiones, coletas, y varillas de tierra ........................................ ..................... 11318.4 Construcción secuencia de consideración para la instalación de malla de tierra .......................................... 11318.5 Consideraciones de seguridad durante las excavaciones posteriores ............................................ ................. 113

19. Las mediciones de campo de un sistema de puesta a tierra construida ........................................... ...................... 113

19.1 Las mediciones de impedancia del sistema de puesta a tierra ............................................ .......................... 11319.2 Estudio de campo de los contornos y potenciales de paso y contacto tensiones ....................................... ....... 11619.3 Evaluación de las mediciones de campo para el diseño seguro .......................................... ........................ 117Integridad rejilla 19,4 Ground test......................................................................................................... 11719.5 realizar revisiones periódicas del sistema de puesta a tierra instalada ........................................... ............................. 118

20. Los modelos físicos a escala ...................................................................................................................... 118

Anexo A (informativo) Bibliography........................................................................................................... 119

Anexo B (informativo) de la muestra calculations................................................................................................ 129

Anexo C (informativo) gráfica y análisis aproximado de la división actual ...................................... 145 ..

Anexo D (Informativo) simplificado de paso y ecuaciones de malla ........................................ ............................... 164Anexo E (Informativo) Equivalente modelo de suelo uniforme para suelos no uniformes ...................................... ....... 167

Anexo análisis F (Informativo) paramétrico de los sistemas de puesta a tierra ........................................ ...................... 170

Anexo G (Informativo) métodos de conexión a tierra para las estaciones de alta tensión con los neutros a tierra .................. 185

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Guía de IEEE para la Seguridad

AC en la subestación de conexión a tierra

1. Información general

1.1 Alcance

Esta guía se ocupa principalmente de subestaciones de corriente alterna al aire libre, ya sea convencionales o con aislamiento de gas.Distribución, transmisión y generación de plantas subestaciones están incluidos. Con la debida precaución, los métodosdescrito en este documento también son aplicables a las porciones interiores de dichas subestaciones, o para las subestaciones que son totalmenteadentro.1


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No se hace ningún intento de cubrir los problemas de puesta a tierra peculiares a las subestaciones de corriente continua. Un análisis cuantitativo de lefectos de los aumentos repentinos de rayos es también más allá del alcance de esta guía.

1.2 Propósito

La intención de esta guía es proporcionar orientación e información pertinente a las prácticas de puesta a tierra de seguridad en corriente alternadiseño de la subestación.

Los propósitos específicos de esta guía son

un) Establecer, como base para el diseño, los límites de seguridad de las posibles diferencias que pueden existir en una subestaciónen caso de fallo entre los puntos que pueden ser contactados por el cuerpo humano.

segundo)Revisión de la subestación prácticas de puesta a tierra, con especial referencia a la seguridad, y desarrollar criterios para unadiseño seguro.

do) Proporcionar un procedimiento para el diseño de sistemas prácticos de puesta a tierra, sobre la base de estos criterios.re) Desarrollar métodos analíticos como una ayuda en la comprensión y solución de los problemas típicos de gradiente.

1Obviamente, los mismos problemas de gradiente de tierra que existen en un patio de subestación no deben estar presentes dentro de un edificio.Esto será ciertosiempre y cuando la superficie del suelo o bien asegura un aislamiento eficaz de potenciales de tierra, o de lo que es efectivamente equivalente a un co placa o rejilla de malla estrecha que siempre está en la subestación potencial de tierra, incluyendo la estructura y accesorios de construcción.

Por lo tanto, incluso en una subestación totalmente cubierta puede ser esencial tener en cuenta algunos de los posibles peligros de los gradientes del pentradas de los edificios) y de potenciales transferidos descritas en la cláusula 8 . Por otra parte, en el caso de instalaciones con aislamiento de gas deinterior, laefecto de las corrientes que circulan recinto puede ser motivo de preocupación, como se explica en la Cláusula 10 .

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IEEESt d 80-2000 GUÍA DE SEGURIDAD IEEE

El concepto y el uso de criterios de seguridad se describen en la Cláusula 1 a través de la cláusula 8, aspectos prácticos deel diseño de un sistema de puesta a tierra están cubiertas en la cláusula 9 a través de la Cláusula 13, y los procedimientos y evaluacióntécnicas para la evaluación del sistema de puesta a tierra (en términos de criterios de seguridad) se describen en la Cláusula 14a través de la Cláusula 20 . Material de apoyo se organiza en el anexo A través del Anexo G.

Esta guía se ocupa principalmente de las prácticas de puesta a tierra seguras para las frecuencias de energía en el rango de50-60 Hz. Los problemas propios de las subestaciones de corriente continua y los efectos de los aumentos repentinos de rayos están fuera del alcancede esta guía. Un sistema de puesta a tierra diseñado como se describe aquí será, sin embargo, proporcionar un cierto grado de

protección contra empinada frente de onda de los aumentos repentinos de entrar en la subestación y pasando a la tierra a través de su plantaelectrodos.2 Otras referencias se deben consultar para obtener más información acerca de estos temas.

1.3 Relación con otras normas

Las siguientes normas proporcionan información sobre los aspectos específicos de puesta a tierra:

- IEEE Std 81-1983 3e IEEE Std 81,2-1.991 proporcionar procedimientos para la medición de la resistividad del terreno,la resistencia del sistema de tierra instalado, los gradientes de la superficie, y la continuidad de la cuadrículaconductores.

- IEEE Std 142-1991, también conocido como el Libro Verde IEEE, cubre algunos de los aspectos prácticos de laconexión a tierra, tales como equipos de puesta a tierra, colocación de los cables para evitar corrientes de tierra inducidos, cablevaina de puesta a tierra, protección estática y relámpagos, instalaciones interiores, etc.

- IEEE Std 367-1996 ofrece una explicación detallada del fenómeno corriente asimétrica y dela división de la corriente de falla, que en gran paralelismo de grado que se da en el presente documento. Por supuesto, el lector debe ser consciente de que la elevación del potencial de tierra calcula con el fin de telecomunicaciones pro-

protección y las aplicaciones de retransmisión se basa en un conjunto un tanto diferente de supuestos relativos a lamáxima corriente de red, en comparación con los utilizados para los fines de esta guía.

- IEEE Std 665-1995 proporciona una explicación detallada de las prácticas de puesta a tierra de la estación generadora.

- IEEE Std 837-1989 proporciona pruebas y criterios para seleccionar las conexiones que se utilizarán en la tierra matem que responda a las preocupaciones descritas en la Cláusula 11.

2. Las referencias

Esta guía se debe utilizar en conjunción con las siguientes publicaciones. Cuando son las siguientes normassustituida por una revisión aprobada, se aplicará la revisión.

Acreditado Comité de Normas C2-1997, Código Nacional de Seguridad Eléctrica® (NESC®).4

IEEE Std 81-1983, Guía de IEEE para la medición de la resistividad de la Tierra, la impedancia de tierra, y la tierra de superficiePotencialidades de un Sistema de Tierra (Parte 1).5

https://translate.googleusercontent.com/translate_fhttps://translate.googleusercontent.com/translate_fhttps://translate.googleusercontent.com/translate_fhttps://translate.googleusercontent.com/translate_fhttps://translate.googleusercontent.com/translate_fhttps://translate.googleusercontent.com/translate_fhttps://translate.googleusercontent.com/translate_f


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2 Copyright © 2000 IEEE. Todos los derechos reservados.

IEEE Std 81,2 a 1992, IEEE Guía para la medición de la impedancia y de seguridad Características de los Grandes,Sistemas Interconectados a tierra extendida o (Parte 2).

2Cuanto mayor es la impedancia ofrecida a los aumentos repentinos delanteros empinadas será un tanto aumentar la caída de tensión en los conductordisminuir la eficacia de las partes más distantes de la cuadrícula.La compensación de esto en gran medida es el hecho de que el cuerpo humano aparentemente puede tolerar mucho mayores magnitudes de corriente en el caso de un rayo sobretensiones que en el caso de 50 Hz o 60 Hz corrientes.3La información sobre las referencias se puede encontrar en la Cláusula 2.4El NESC está disponible en el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, 445 Hoes Lane, PO Box 1331, Piscataway, NJ08855-1331, EE.UU. (http://standards.ieee.org/).5IEEE publicaciones están disponibles en el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, 445 Hoes Lane, PO Box 1331, Piscataway,

NJ 08855-1331, EE.UU. (http://standards.ieee.org/).

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IEEEA TIERRA EN LA SUBESTACIÓN AC Std 80-2000

IEEE Std 142-1991, IEEE Práctica Recomendada para la puesta a tierra de Industrias de Energía ComercialSistemas (Libro Verde IEEE).

IEEE Std 367-1996, IEEE Práctica recomendada para determinar la Energía Eléctrica Subestación PlantaLa elevación del potencial y la tensión inducida de un error de alimentación.

IEEE Std 487-1992, IEEE Práctica Recomendada para la Protección de Wire-Line y ComunicaciónInstalaciones Centrales eléctricas que sirven.

IEEE Std 525-1992 (Reaff 1999), IEEE Guía para el diseño e instalación de sistemas de cable enSubestaciones.

IEEE Std 665-1995, IEEE Guía para la generación de la estación de puesta a tierra.

IEEE Std 837-1989 (Reaff 1996), Norma IEEE para la calificación de las conexiones permanentes utilizados en la subestaciónToma de tierra.

Práctica IEEE Std 1100-1999, IEEE recomienda para la alimentación y puesta a tierra Equipo Electrónico(Libro Esmeralda IEEE).

IEEE Std C37.122-1993, Norma IEEE para subestaciones aisladas en gas.

IEEE Std C37.122.1-1993, Guía de IEEE para subestaciones aisladas en gas.

3. Definiciones

La mayoría de las definiciones dadas en este documento se refieren únicamente a la aplicación de esta guía. No hay otras referencias sedeben introducirse en cualquiera de las definiciones indicadas a continuación, a menos que sea necesario para mayor claridad.Todas las demás definiciones se colocanen el texto de las cláusulas individuales. Para definiciones adicionales se refieren al diccionario de la norma IEEE Términos Eléctricos y Electrónicos [B86].6

3.1 electrodo de masa auxiliar: Un electrodo de tierra con ciertas restricciones de diseño o funcionamiento. su principalfunción puede ser otra que la realización de la corriente de fallo de tierra en la tierra.

3.2 recinto continuo: Una cabina de autobús en el que las secciones consecutivas de la carcasa a lo largo de la mismaconductor de fase están unidos juntos para proporcionar una trayectoria de corriente eléctricamente continua a lo largo de la todalongitud recinto. Uniones cruzadas, que conecta las otras cajas de fase, se realizan sólo en los extremos dela instalación y en algunos puntos intermedios seleccionados.

3.3 desplazamiento DC: Diferencia entre la onda de corriente simétrica y la onda de corriente real durante un poder sistema condición transitoria. Matemáticamente, la corriente de falla real puede ser dividida en dos partes, unacomponente alterna simétrica y un componente unidireccional (dc). El componente unidireccional puedeser de cualquier polaridad, pero no va a cambiar de polaridad, y disminuirá a una tasa predeterminada.

Factor de 3,4 decremento: Un factor de ajuste se utiliza junto con la corriente de fallo de tierra simétrica parámetro en los cálculos de puesta a tierra orientados a la seguridad. Se determina el valor eficaz de equivalentes de la asimétrica

onda de la corriente durante un tiempo determinado fallo, t F , Lo que representa el efecto de la corriente continua inicial de desplazamiento y su atenuación duranteing el fallo.

6Los números entre paréntesis corresponden a los de la bibliografía en el anexo A.

https://translate.googleusercontent.com/translate_fhttps://translate.googleusercontent.com/translate_fhttps://translate.googleusercontent.com/translate_f


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3.5 efectiva corriente de falla asimétrica: El valor eficaz de la onda de corriente asimétrica, integrada en elintervalo de duración de la falla (ver Figura 1).

(1)

dónde

yo F es la corriente de falla asimétrica eficaz en una yo F es la corriente rms simétrica de falla a tierra en Are F es el factor de decremento

yo F re F yo F ×=

Figura 1-Relación entre los valores reales de corriente de defecto y valores de I F,YOFy D Fpor defecto tiempo tF

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3.6 corrientes sala de ensayos: Las corrientes que resultan de las tensiones inducidas en el recinto metálico por el actualrenta (s) que fluye en el conductor (s) adjunto.

3.7 corriente de defecto factor de división: un factor que representa la inversa de una relación de la falla simétrica actualalquilar a la parte de la corriente que fluye entre la rejilla de puesta a tierra y la tierra circundante.

yo


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(2)

dónde

S F es el factor de división de corriente de defecto yo gramoes la corriente rms rejilla simétrica en A yo0 es la corriente de defecto homopolar en A

NOTA-En realidad, el factor de división actual va a cambiar durante la duración de la falla, en base a las tasas de descomposición de variableslas contribuciones de fallo y la secuencia de interrumpir las operaciones del dispositivo. Sin embargo, para los efectos del cálculo delvalor de cálculo de la corriente de red máxima y corriente de red simétrica según las definiciones de la corriente de red simétrica y max-corriente de red imo, la relación se supone constante durante toda la duración de un fallo determinado.

3.8 subestación aislada por gas: A, ensamblaje de componentes múltiples compacta, encerrado en una carcasa metálica puesta a tierraING en el que el medio de aislamiento primario es un gas, y que normalmente consta de autobuses, de conmutación, yequipos asociados (subconjuntos).

3.9 Estadio: Conexión conductora, ya sea intencional o accidental, por el cual un circuito eléctrico oequipo está conectado a la tierra oa algún cuerpo conductor de magnitud relativamente grande que sirve en su sitiode la tierra.

3.10 a tierra: Un sistema, circuito o aparato dotado de una planta (s) a los efectos de establecer unacircuito de retorno a tierra y para mantener su potencial aproximadamente al potencial de tierra.

3.11 corriente de tierra: Una corriente que entra y sale de la tierra o su equivalente que sirve como motivo.

3.12 electrodo de tierra: Un conductor incrustado en la tierra y se utiliza para la recogida de la corriente de tierra o dedisipación de corriente de tierra en la tierra.

Estera 3,13 suelo: Una placa metálica sólido o un sistema de conductores desnudos muy próximas entre sí que están conectados a

y, a menudo colocado en poca profundidad por encima de una rejilla de tierra o en otro lugar en la superficie de la tierra, con el fin de obtener una medida de protección adicional que minimiza el peligro de la exposición a altas tensiones de paso o táctiles en una críticaárea de operaciones o lugares que se utiliza con frecuencia por la gente. Rejas metálicas puestas a tierra, colocados en o por encima de lasuperficie del suelo, o malla de alambre colocado directamente bajo la superficie del material, son formas comunes de una estera de suelo.

3.14 subida potencial de tierra (GPR): El potencial eléctrico máximo que una rejilla subestación de conexión a tierra puedealcanzar respecto a un punto de conexión a tierra distante supone que está en el potencial de tierra a distancia. Esta tensión, GPR,es igual al máximo de la rejilla tiempos actuales, la resistencia de rejilla.

NOTA-En condiciones normales, el equipo eléctrico conectado a tierra funciona a cerca de cero potencial de tierra. Eso es el potencial de un conductor neutro a tierra es casi idéntico al potencial de tierra a distancia. Durante una planta criticar el porción de la corriente de falla que se llevó a cabo por una rejilla subestación de conexión a tierra en la tierra hace que el aumento del potencial de cu

con respecto a tierra remota.

3.15 circuito de retorno de tierra: Un circuito en el que la tierra o un cuerpo conductor equivalente se utiliza paracompletar el circuito y permitir la circulación de corriente desde o hacia su fuente de corriente.

S F gramo3 I 0--------=

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Rejilla 3,16 a tierra: Un sistema de electrodos de tierra horizontal que consiste en una serie de interconectado,conductores desnudos enterrados en la tierra, que proporciona una base común para los dispositivos eléctricos o estructuras metálicas,

por lo general en un lugar específico.

NOTA-redes enterradas horizontalmente cerca de la superficie de la tierra, también son efectivos en el control del potencial de superficie gradientesentos. Una rejilla típica por lo general se complementa con una serie de varillas de tierra y puede ser conectada además a auxiliar electrodos de tierra para reducir su resistencia con respecto a tierra remota.

3.17 sistema de puesta a tierra: Comprende todas las instalaciones de puesta a tierra interconectadas en un área específica.

3.18 bus principal de tierra: Un conductor o sistema de conductores prevista para la conexión de todos los metal-designadalic componentes de la subestación de aislamiento de gas (GIS) a un sistema de puesta a tierra de la subestación.

3.19 máxima corriente de red: Un valor de cálculo de la corriente máxima de rejilla, que se define de la siguiente manera:

(3)

dónde

yoGRAMOes la corriente máxima de red en Are F es el factor de disminución para toda la duración del fallot F , Dada en s

yo gramoes la corriente rms rejilla simétrica en A

yoGRAMOre F yo gramo×=


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3.20 tensión de la malla: La tensión máxima de contacto dentro de una malla de una malla de tierra.

3.21 tensión de contacto de metal a metal: La diferencia de potencial entre objetos metálicos o estructurasen el sitio de la subestación que puede ser puenteada por la mano directa a cuerpo o cuerpo a los pies de contacto.

NOTA-La se asume tensión de contacto de metal a metal entre objetos metálicos o estructuras unidas a la malla de tierraque sea insignificante en las subestaciones convencionales. Sin embargo, la tensión de contacto de metal a metal entre objetos metálicos oestructuras unida a la rejilla de tierra y los objetos internos al sitio de la subestación, metálico, como una cerca aislado, pero nounido a la rejilla de tierra puede ser sustancial. En el caso de una subestación con aislamiento de gas (GIS), el contacto de metal a metal deTensión entre los objetos metálicos o estructuras unidas a la malla de tierra puede ser considerable debido a fallos internos ocorrientes inducidas en los recintos.

En una subestación convencional, la tensión de contacto se encuentra por lo general peor que la diferencia de potencial entre una mano ylos pies en un punto de máxima distancia alcance. Sin embargo, en el caso de un contacto de metal a metal de mano a mano o

de la mano-a-pies, ambas situaciones deben ser investigados por las posibles condiciones de alcance peores. La Figura 12 yFigura 13 ilustran estas situaciones para las subestaciones aisladas en aire, y la Figura 14 ilustra estas situaciones en SIG.

3,22 recinto no continuo: Una cabina de bus con las secciones consecutivas de la carcasa de la mismaconductor de fase aislado eléctricamente (o aislados el uno del otro), de modo que no puede fluir corriente más allá de cada

perfil de armario.

3.23 electrodo de masa primaria: Un electrodo de tierra diseñados o adaptados específicamente para la descarga della corriente de falla a tierra en el suelo, a menudo en un patrón de descarga específica, según sea necesario (o implícitamente llama

para) por el diseño del sistema de puesta a tierra.

Tensión de 3,24 paso: La diferencia de potencial de superficie experimentado por una persona de puente una distancia de 1 mcon los pies sin ponerse en contacto con cualquier objeto conectado a tierra.

3,25 reactancia subtransitoria: Reactancia de un generador en el inicio de un fallo. Esta reactancia se utiliza encálculos de la corriente de falla simétrica inicial. La corriente disminuye de forma continua, pero se asume que seser constante en este valor como un primer paso, con una duración de aproximadamente 0,05 s después de un fallo aplicada.

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Material de 3,26 superficie: Un material instalado sobre el suelo que consiste en, pero no limitado a, roca o aplastado piedra, asfalto o materiales artificiales. El material de revestimiento, en función de la resistividad del material, puede afectar significativamente la corriente del cuerpo para tensiones de paso y contacto que implican pies de la persona.

3.27 simétrica corriente de red: La parte de la corriente de falla a tierra simétrica que fluye entre ella conexión a tierra de la red y que rodea la tierra. Puede expresarse como

(4)

dónde

yo gramoes la corriente rms rejilla simétrica en A yo F es la corriente rms simétrica de falla a tierra en AS F es el factor de división de corriente de defecto

3.28 simétrica de falla a tierra de corriente: El máximo valor rms de la corriente de falla simétrica después de lainstante de una iniciación de pérdida a tierra. Como tal, representa el valor eficaz de la componente simétrica en el

primero de medio ciclo de una onda de corriente que se desarrolla después de que el instante de fallo en el tiempo cero. Para la fase-tierrafallas

(5)

dónde

yo f (0+)es el valor eficaz de corriente de fallo de tierra iniciales simétrica

es el valor eficaz de la corriente de secuencia cero simétrica que se desarrolla inmediatamente después del instantede la iniciación de fallo, lo que refleja las reactancias subtransitorias de máquinas rotativas que contribuyen a laculpa

Esta corriente eficaz de falla simétrica se muestra en una notación abreviada como yo F , O que se conoce sólo como 3 I 0. losrazón subyacente de esta última notación es que, para los propósitos de esta guía, la corriente de falla simétrica inicialalquiler se asume que se mantiene constante durante toda la duración de la falla.

Voltaje de 3,29 táctil: La diferencia de potencial entre la subida potencial de tierra (GPR) y la superficie cialel trial en el punto en que una persona está de pie, mientras que al mismo tiempo tener una mano en contacto con una conexión a tierraestructura.

yo gramoS F yo F ×=

yo f (0+ ) 3 I 0"=

yo0"


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3,30 voltaje transferido: Un caso especial de la tensión de contacto cuando una tensión es transferida dentro o fuera de lasubestación desde o hacia un punto remoto externo al sitio de la subestación.

3.31 Grado de protección transitoria (TEV): fenómenos transitorios muy rápidos, que se encuentran en la tierra protección de los agregados de GIS. Normalmente, los conductores de tierra son demasiado largos (inductiva) en las frecuencias de interés para prevenir eficazmente la aparición de TEV. El fenómeno también se conoce como aumento suelo transitorio (TGR) o

elevación del potencial de tierra transitorias (TGPR).

3.32 muy rápido transitorio (VFT): Una clase de transitorios generados internamente dentro de una subestación aislada por gas(SIG) que se caracteriza por corta duración y muy alta frecuencia. VFT es generado por el rápido colapso detensión durante la degradación del gas aislante, ya sea a través de los contactos de un dispositivo de conmutación o línea-a-suelo durante un fallo. Estos transitorios pueden tener tiempos de subida del orden de nanosegundos lo que implica una frecuenciacontenido se extiende a aproximadamente 100 MHz. Sin embargo, las frecuencias de oscilación dominantes, que están relacionados con phys-ical longitudes de bus SIG, son por lo general en el rango de 20-40 MHz.

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3.33 transitorios muy rápidos sobretensión (VFTO): sobretensiones del sistema que resultan de la generación de VFT.Mientras VFT es uno de los principales constituyentes de VFTO, algunos de frecuencia más baja ( 1 MHz) componente puede ser

presentes como resultado de la descarga de la resistencia interna despreciable (transformadores de tensión). Por lo general, no lo hará VFTOexceder de 2,0 por unidad, aunque magnitudes más altas son posibles en casos específicos.

3.34 X / R relación: Relación entre la reactancia a la resistencia del sistema. Es indicativa de la tasa de descomposición de cualquier dc off-conjunto. Una gran X / R relación corresponde a una gran constante de tiempo y una velocidad lenta de descomposición.

4. La seguridad en tierra

4.1 problema básico

En principio, un diseño de conexión a tierra de seguridad tiene dos objetivos:

- Proporcionar medios para llevar corrientes eléctricas en la tierra en condiciones normales y de fallo sinsobrepasar cualquier límite operativo y el equipo o que afecten negativamente a la continuidad del servicio.

- Para asegurar que una persona en la proximidad de las instalaciones de conexión a tierra no está expuesto al peligro de crítico

descarga eléctrica.Un enfoque práctico de puesta a tierra segura por lo tanto, las preocupaciones y se esfuerza para controlar la interacción de dosla conexión a tierra de sistemas, como sigue:

- La planta intencional, que consiste en electrodos de tierra enterrado a cierta profundidad por debajo de la tierra desuperficie.

- La planta accidental, establece temporalmente una persona expuesta a un gradiente de potencial en el proximidades de una instalación de puesta a tierra.

Las personas a menudo asumen que cualquier objeto conectado a tierra puede ser tocado con seguridad. Una resistencia de tierra baja es subestación No, en sí mismo, una garantía de seguridad. No existe una relación simple entre la resistencia del sistema de tierra

en su conjunto y la corriente de choque máxima a la que puede estar expuesto a una persona. Por lo tanto, una subestación derelativamente baja resistencia a tierra puede ser peligroso, mientras que otra subestación con una resistencia muy alta puedeser seguro o puede ser asegurada mediante un diseño cuidadoso. Por ejemplo, si una subestación se suministra desde una línea aéreasin escudo o cable neutro, una baja resistencia de rejilla es importante. La mayor parte o la totalidad de la corriente total de fallo de tierraentra en la tierra provocando una subida empinada frecuencia del potencial de tierra local [véase la Figura 2 (a)]. Si un cable blindado,

cable neutro, autobús con aislamiento de gas, o el alimentador de cables subterráneos, etc., se utiliza, una parte de los ingresos corrientes de fallaa través de este camino metálico directamente a la fuente. Desde este enlace metálico proporciona una baja impedancia en paralelocamino hacia el circuito de retorno, la elevación del potencial de tierra local es en última instancia, de menor magnitud [véaseLa Figura 2 (b)]. En cualquier caso, el efecto de la parte de corriente de defecto que entra en la tierra dentro de la subestaciónla zona debería seguir siendo analizado. Si la geometría, la ubicación de los electrodos de tierra, las características locales del suelo,y otros factores contribuyen a un gradiente de potencial excesivo en la superficie de la tierra, el sistema de puesta a tierra

pueden ser inadecuadas a pesar de su capacidad para llevar a la corriente de defecto en magnitudes y duraciones permitidas por relés de protección.

Cláusula 5 a través de la cláusula 8 detalle los principales supuestos y criterios que permiten la evaluación de todosfactores necesarios en la protección de la vida humana, el elemento más preciado del circuito accidental.

4.2 Condiciones de peligro

Durante las condiciones típicas de falla a tierra, el flujo de corriente a tierra no producirá dentro de los gradientes de potencialy alrededor de una subestación. La Figura 3 muestra el efecto de una subestación con una simple rejilla rectangular de puesta a tierra

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en el suelo homogéneo.

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Figura 2-equipotencial contorno

s de un típico gr

rejilla ounding

con y sin gr

ound r

SAO

página 18



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Si no se toman las debidas precauciones en el diseño, los gradientes de potencial máximo a lo largo de la superficie de la Tierra puede ser de magnitud suficiente durante condiciones de falla a tierra para poner en peligro a una persona en la zona. Además,

tensiones peligrosas pueden desarrollar entre las estructuras a tierra o masas de los equipos y la tierra cercana.

Las circunstancias que hacen que los accidentes de choque eléctrico posible son los siguientes:

un) Relativamente alta corriente de fallo a tierra en relación con el área de sistema de tierra y su resistencia atierra remota.

segundo)resistividad y la distribución de las corrientes de tierra del suelo, tales que los altos gradientes de potencial pueden producirse enlos puntos en la superficie de la tierra.

do) Presencia de una persona en un punto tal, la hora y la posición de que el cuerpo está tendiendo un puente de dos puntosalta diferencia de potencial.

re) La ausencia de suficiente resistencia de contacto u otra resistencia en serie para limitar la corriente a través del cuerpo deun valor seguro en circunstancias a) ac).

mi) Duración de la falla y el cuerpo de contacto, y por lo tanto, del flujo de corriente a través de un cuerpo humano para unatiempo suficiente para causar daño a la intensidad de corriente dado.

Figura 3-contornos equipotenciales si una rejilla típica de puesta a tierracon y sin barras de tierra

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La poca frecuencia relativa de los accidentes se debe en gran parte a la baja probabilidad de coincidencia de todo el

condiciones desfavorables mencionadas anteriormente.

5. Rango de la corriente tolerable

Efectos de una corriente eléctrica que pasa a través de las partes vitales de un cuerpo humano dependen de la duración,la magnitud y la frecuencia de esta corriente. La consecuencia más peligrosa de tal exposición es un corazóncondición conocida como fibrilación ventricular, lo que resulta en la detención inmediata de la circulación sanguínea.

5.1 Efecto de la frecuencia

Los seres humanos son muy vulnerables a los efectos de la corriente eléctrica a frecuencias de 50 Hz o 60 Hz. Las corrientes deaproximadamente 0,1 A puede ser letal. La investigación indica que el cuerpo humano puede tolerar un poco más alto 25actual Hz y aproximadamente cinco veces mayor de corriente continua. En las frecuencias de 3000 a 10 000 Hz, inclusocorrientes más altas pueden ser toleradas (Dalziel y Mansfield [B33] ; Dalziel, Ogden, y Abbott [B36]). En algunoscasos, el cuerpo humano es capaz de tolerar corrientes muy altas debidos a los rayos. La Elec- InternacionalComisión trotechnical proporciona curvas de la corriente del cuerpo tolerable como una función de la frecuencia y para

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corrientes de descarga capacitiva [IEC 60479-2 (1987-03) [B 83])]. Otros estudios de los efectos tanto directos ecorrientes de impulso de oscilación se reportan en Dalziel [B25] [B27].

La información relativa a los problemas especiales de puesta a tierra de corriente continua está contenida en el informe de 1957 del AIEE subestaciónComité de las [ B21]. Los peligros de una descarga eléctrica producida por los efectos electrostáticos de sobrecargalíneas de transmisión son revisados en la parte 1 del informe de 1972 de la Subcomisión de Sistemas Generales [B88] .Información adicional sobre los efectos electrostáticos de líneas aéreas de transmisión se puede encontrar en el capítulo 8de la kV EPRI Línea de Transmisión 345 del Libro de consulta por encima del promedio [B57] .

5.2 Efecto de la magnitud y la duración

Los efectos fisiológicos más comunes de la corriente eléctrica en el cuerpo, expresadas en orden creciente de corrientemagnitud, son la percepción de umbral, la contracción muscular, pérdida del conocimiento, la fibrilación del corazón, respi-el bloqueo del nervio ratorio, y la quema (Geddes y Baker [B74] ; IEC 60479-1 (1994-09) [B82]).

Corriente de 1 mA se reconoce generalmente como el umbral de percepción; es decir, la magnitud de la corriente enel cual una persona es capaz de detectar una ligera sensación de hormigueo en las manos o la yema de los dedos causada por la contraseñaing actual (Dalziel [B27] ).

Las corrientes de 1-6 mA, a menudo se denomina let-van corrientes, aunque desagradable para sostener, en general, no poner en peligro elcapacidad de una persona que tenga un objeto con energía para controlar sus músculos y lo liberan. experimento clásico de DalzielMent con 28 mujeres y 134 hombres proporciona datos que indican un promedio actual de let-go de 10,5 mA para las mujeresy 16 mA para los hombres y 6 mA y 9 mA como los respectivos valores de umbral (Dalziel y Massogilia [B34]) .

En el rango de 9-25 mA, las corrientes pueden ser dolorosas y pueden hacer que sea difícil o imposible para liberar energíaobjetos agarrado por la mano. Para corrientes aún mayores contracciones musculares podrían dificultar la respiración.Estos efectos no son permanentes y desaparecen cuando se interrumpe la corriente, a menos que la contracción es muyrespiratorio grave y se detuvo por minutos en lugar de segundos. Sin embargo, incluso estos casos, a menudo responden a la resucitacióncitación (Dalziel [B29]) .

No es hasta magnitudes de corriente en el rango de 60-100 mA se llega a que la fibrilación ventricular, paro del corazón, o la inhibición de la respiración pueden ocurrir y causar lesiones o la muerte. Una persona entrenada en

reanimación cardiopulmonar (RCP) debe administrar RCP hasta que la víctima puede ser tratado en el reconocimiento médicoinstalación (Dalziel [B30] ; Dalziel y Lee [B31]).

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Por lo tanto, esta guía hace hincapié en la importancia de la umbral de fibrilación. Si las corrientes de choque se pueden mantener por debajo de este valor por un sistema de puesta a tierra cuidadosamente diseñado, lesión o muerte pueden ser evitados.

Como se muestra por Dalziel y otros (Dalziel, Lagen, y Thurston [ B35]; Dalziel y Massogilia [B34]), lanonfibrillating corriente de magnitud I segundoen duraciones que oscilan entre 0,03-3,0 s está relacionado con la energía absorbida

por el cuerpo como se describe por la siguiente ecuación:

(6)

dónde

yo segundoes la magnitud de rms de la corriente a través del cuerpo en unat s es la duración de la exposición actual en sS segundoes la constante empírica relacionada con la energía de choque eléctrico tolerada por un cierto porcentaje de un

población determinada

Una discusión más detallada de la ecuación (6) se da en el punto 6.

5.3 Importancia de la solución de la avería de alta velocidad

Teniendo en cuenta la importancia de la duración de la falla tanto en términos de la ecuación ( 6) e implícitamente como un accidente-factor de exposición, compensación de alta velocidad de fallas a tierra es ventajoso por dos razones

un) La probabilidad de exposición a una descarga eléctrica se reduce en gran medida por el tiempo de despeje de fallas rápido, encontraste con situaciones en las que las corrientes de falla podría persistir durante varios minutos o posiblemente horas.

segundo)Las pruebas y la experiencia demuestran que el riesgo de lesiones graves o la muerte se reduce en gran medida si la duraciónde un flujo de corriente a través del cuerpo es muy breve.

El valor de la corriente permitida puede, por lo tanto, se basa en el tiempo de compensación de los dispositivos de protección primarios, oel de la protección de copia de seguridad. Un buen caso se podría hacer para utilizar el tiempo de eliminación primaria debido a la

baja probabilidad combinada de que las averías del relé coincidirán con todos los demás factores adversos necesarias paraun accidente, tal como se describe en la cláusula 4 . Es más conservador para elegir el relé de copia de seguridad en tiempos de compensación

S segundo yo segundo() 2 t s

×=

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La ecuación (6 ) , porque aseguran mayor margen de seguridad.

Un incentivo adicional para utilizar veces menos de conmutación de 0,5 s resultados de la investigación realizada por Biegelmeier y Lee [ B9]. Su investigación proporciona evidencia de que un corazón humano se vuelve cada vez más susceptibles aLa fibrilación ventricular cuando el tiempo de exposición a la corriente se aproxima el período de latido del corazón, pero que la

peligro es mucho menor si el tiempo de exposición a la corriente está en la región de 0.06-0.3 s.

En realidad, altos gradientes de tierra de fallos suelen ser poco frecuentes, y los choques de altos gradientes de tierrason aún más infrecuentes. Además, ambos acontecimientos son a menudo de muy corta duración. Por lo tanto, no sería

práctico diseñar contra los choques que no son más dolorosas y no causen un daño grave; es decir, para corrientes por debajo del umbral de fibrilación.

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6. cuerpo tolerable límite de corriente

La magnitud y duración de la corriente conducida a través de un cuerpo humano en 50 Hz o 60 Hz deben estar menor que el valor que puede causar fibrilación ventricular del corazón.

6.1 Duración fórmula

El tiempo durante el cual una corriente de 50 Hz o 60 Hz puede ser tolerada por la mayoría de la gente está relacionada con su magnitudde acuerdo con la ecuación (6). Con base en los resultados de los estudios de Dalziel (Dalziel [B26] ; Dalziel y Lee[B32]) , se supone que el 99,5% de todas las personas puede soportar de forma segura, sin fibrilación ventricular, el pasajesalvia de una corriente con magnitud y la duración determinada por la siguiente fórmula:

(7)

donde, además de los términos definidos anteriormente para la ecuación ( 6 )

Dalziel encontró que la energía de choque que se pueden sobreviven 99,5% de las personas con un peso aproximado de 50 kg(110 lb) resulta en un valor de S segundode 0,0135. Por lo tanto, k 50= 0,116 y la fórmula para la corriente del cuerpo permisiblese convierte

de 50 kg de peso corpora l (8)

La ecuación (8 ) da lugar a valores de 116 mA parat s S = 1 y 367 mA para t s = 0,1 s.

Debido a que la ecuación (7) se basa en pruebas limitadas a una gama de entre 0,03 s y 3,0 s, es obvio que no es válido para duraciones muy cortas o largas.

A través de los años, otros investigadores han sugerido otros valores para I segundo. En 1936 Ferris et al . [B66 ] sugerido100 mA como el umbral de fibrilación. El valor de 100 mA se derivó de extensos experimentos enLa Universidad de Columbia. En los experimentos, los animales que tienen pesos corporales y el corazón comparables a los seres humanosfueron sometidos a períodos de duración máxima de choque de 3 s. Algunos de los más recientes experimentos sugieren la existenciacia de dos umbrales distintos: uno en que la duración de choque es más corto que un período de latido yotro para la duración actual de más de un latido del corazón. Para un adulto de 50 kg (110 lb), Biegelmeier [B7] [B8] propuso los valores umbral a 500 mA y 50 mA, respectivamente. Otros estudios sobre este temase llevaron a cabo por Lee y Kouwenhoven [ B31] [B 95] [B99]. La ecuación de la corriente del cuerpo rrollo tolerablerrollado por Dalziel es la base para la derivación de voltajes tolerables utilizados en esta guía.

6.2 Supuestos alternativos

actual auricular se supone que es una función del peso corporal individual, como se ilustra en la Figura 4. Lafigura muestra la relación entre el peso actual y el cuerpo crítico para varias especies de animales(terneros, perros, ovejas y cerdos), y una región umbral común 0,5% para los mamíferos.

yo segundok t s

-------=

k S segundo=

yo segundo0,116

t s-------------=

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En la edición de 1961 de esta guía, las constantes S segundoy k en la ecuación ( 6 ) y la ecuación (7), se les dio como 0,0272y 0.165, respectivamente, y se había supuesto válido para el 99,5% de todas las personas de alrededor de 70 kg(155 lb). Estudios adicionales por Dalziel [B28] [B32], en que se basa la ecuación (7), conducen a la valor alternativode k = 0,157 yS segundo= 0,0246 que es aplicable a las personas que pesan 70 kg (155 lb). Así

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de 70 kg de peso corpora l (9)

Los usuarios de esta guía pueden seleccionar k = 0,157 a condición de que el peso promedio de la población se puede esperar para estar enmenos 70 kg.7

La ecuación (7 ) indica que las corrientes del cuerpo mucho más altas puede admitirse cuando operación rápida protectoradispositivos pueden ser invocadas para limitar la duración de la falla. Una decisión de juicio es necesaria en cuanto a si utilizar eltiempo de los relés de alta velocidad primarios, o el de la protección de copia de seguridad de compensación, como base para el cálculo.

6.3 Comparación de las ecuaciones de Dalziel y Biegelmeier de la curva

La comparación de la ecuación (8 ), la ecuación (9), y la curva en forma de Z de cuerpo corriente en función del tiempo rrollollado por Biegelmeier que fue publicado por Biegelmeier y Lee [ B9] se muestra en la Figura 5. La curva Z tieneun límite mA 500 para tiempos cortos de hasta 0,2 s, y luego disminuye a 50 mA a 2,0 s y más allá.

7Por lo general, estas condiciones pueden cumplirse en lugares que no son accesibles al público, como en patios de maniobras protegidas por cercas o paredes, etc. Dependiendo de las circunstancias específicas, una evaluación debe hacerse si un criterio de 50 kg La ecuación (8) debe ser utilizado pa

áreas fuera de la valla.

Figura corriente en función del peso corporal para varios animales 4-fibrillatingsobre la base de una duración de tres segundos de la descarga eléctrica

yo segundo0,157

t s-------------=

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Utilizando la ecuación (8 ) , la corriente del cuerpo tolerable será menor que la curva Z de Biegelmeier para tiempos de 0,06 sa 0,7 s.

6.4 Nota sobre el reenganche

Reenganche después de un fallo de tierra es común en la práctica operativo moderno. En tales circunstancias, una persona podría ser sometido a la primera crisis sin daño permanente. A continuación, una sola reclo- automática casi instantánea

Seguro podría resultar en una segunda shock, iniciada dentro de menos de 0,33 s desde el inicio de la primera. Es esta segundachoque, que se produce después de un intervalo de tiempo relativamente corto antes de que la persona se ha recuperado, que puedan causar unaaccidente grave. Con reenganche manual, la posibilidad de la exposición a un segundo choque se reduce debido a lavolver a cerrar intervalo de tiempo puede ser sustancialmente mayor.

El efecto acumulativo de dos o más estrechamente espaciados choques no se ha evaluado a fondo, sino una razonablecapaz asignación se puede hacer mediante el uso de la suma de las duraciones de choque individuales como el tiempo de una sola exposición.

Figura 5-Cuerpo corriente en función del tiempo

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7. circuito de tierra accidental

7.1 Resistencia del cuerpo humano

Para dc y 50 Hz o 60 Hz de corriente alterna corrientes, el cuerpo humano se puede aproximar por una resistencia. La corrientecamino típicamente considerado es de una mano a ambos pies, o de un pie a otro. La resistencia internadistancia del cuerpo es de aproximadamente 300 Ω, mientras que los valores de la resistencia del cuerpo, incluyendo la piel de gama500 Ω a 3000 Ω, como se sugiere en Dazie l [B26 ], Geddes y Baker [B74], Gieiges [B75], Kiselev [B94], yOsypka [ B118]. La resistencia del cuerpo humano se reduce por el daño o punción de la piel en el punto decontacto.

Como se mencionó en 5 0.2, Dalziel [B34] llevó a cabo extensas pruebas con agua salada para humedecer las manos y los pies para determinar seguro de minas dejarse llevar corrientes, con las manos y los pies mojados. Los valores obtenidos utilizando 60 Hz para los hombres fueron los sigucorriente era 9,0 mA; voltajes correspondientes fueron 21,0 V de la mano-a-mano y 10,2 V de mano a los pies.

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Por lo tanto, la resistencia de corriente alterna para un contacto mano a mano es igual a 21,0 / 0.009 o 2.330 Ω y la mano-a-piesla resistencia es igual a 10,2 / 0.009 o 1.130 Ω, en base a este experimento.

Por lo tanto, para los fines de esta guía, las siguientes resistencias, en serie con la resistencia del cuerpo, sonasumido como sigue:

un) Mano y de contacto del pie resistencias son iguales a cero.

segundo)Guante y zapatos resistencias son iguales a cero.

Un valor de 1000 Ω en la ecuación (10) , que representa la resistencia de un cuerpo humano de mano a los pies ytambién de la mano-a-mano o de un pie al otro pie, serán utilizados en esta guía.

R segundo= 1000 Ω (10)

7.2 trayectorias de corriente a través del cuerpo

Hay que recordar que la elección de un valor de la resistencia 1000 Ω se refiere a caminos tales como las que existen entrela mano y un pie o ambos pies, donde una parte importante de la corriente pasa a través de partes del cuerpo con-contienen órganos vitales, incluyendo el corazón. Es generalmente aceptado que la corriente que fluye de un pie al otroes mucho menos peligroso. En referencia a las pruebas realizadas en Alemania, Loucks [B100 ] mencionó que mucho más alto de pedala-pie de corrientes de mano a pie tuvo que ser utilizado para producir la misma corriente en la región del corazón. Él afirmóque la relación es tan alta como 25: 1.

En base a estas conclusiones, los valores de resistencia superior a 1000 Ω posiblemente se podría permitir, en un caminode un pie al otro pie se refiere. Sin embargo, se deben considerar los siguientes factores:

un) Una tensión entre los dos pies, dolorosa pero no fatal, podría dar lugar a una caída que podría causar una mayor el flujo de corriente a través de la zona del pecho. El grado de este riesgo sería dependerá además de la fallala duración y la posibilidad de otro choque sucesivas, tal vez en el reenganche.

segundo)Una persona podría estar trabajando o descansando en una posición boca abajo cuando se produce un fallo.

Es evidente que los peligros de contacto de pie con pie son mucho menos que de otro tipo. Sin embargo, puestomuertes se han producido desde el caso a) anterior, es un peligro que no debe ser ignorado (Bodier [B14] ;Langer [B96]) .

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7.3 equivalentes de circuito accidental

Usando el valor de corriente del cuerpo tolerable establecida por cualquiera de (Ecuación 8 ) o la ecuación (9) y laconstantes del circuito apropiados, es posible determinar la tensión tolerable entre dos puntos cualesquiera decontacto.

Las siguientes notaciones se utilizan para el circuito equivalente accidental muestra en la Figura 6:

yo segundoes la corriente del cuerpo (cuerpo es parte del circuito accidental) en una RUN es la resistencia total efectiva del circuito accidental en ΩV UN es la tensión efectiva total del circuito accidental (tacto o la tensión de paso) en V

Figura 6-exposición a tocar voltaje

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La corriente del cuerpo tolerable, me segundo, Que se define por la ecuación (8 ) o la ecuación (9), se utiliza para definir el total de tolerablevoltaje efectivo del circuito accidental (tacto o la tensión de paso): la tensión efectiva total tolerable de lacircuito accidental es que la tensión que hará que el flujo de una corriente cuerpo, I segundo, Igual al cuerpo tolerable actualAlquilo, me segundo.

La Figura 6 muestra la corriente de fallo I F siendo descargados al piso por el sistema de puesta a tierra de la subestacióny una persona que toque una estructura metálica conectada a tierra en H. Varios impedancias en el circuito se muestran en laFigura 7. Terminal H es un punto en el sistema en el mismo potencial que la red en la que la corriente de defectoflujos y terminal de F es el área pequeña en la superficie de la tierra que está en contacto con la persona dos pies.La corriente, I segundo, Fluye de H a través del cuerpo de la persona a la tierra en F. El teorema de Theveninnos permite representar esta dos terminales (H, F) a la red de la figura 7 por el circuito que se muestra en la Figura 8

(Dawalibi, Southey, y Baishiki [ B49]; Dawalibi, Xiong, y Ma [B50]).

El voltaje de Thevenin V Th es la tensión entre los terminales H y F cuando la persona no está presente. losThevenin impedancia Z Thes la impedancia del sistema como se ve desde los puntos H y F con fuentes de tensión deel sistema de cortocircuito. La corriente I segundoa través del cuerpo de una persona entra en contacto con H y F esdada por

(11) yo segundoV Th

Z Th R segundo+---------------------=

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dónde

R segundoes la resistencia del cuerpo humano en Ω

La Figura 9 muestra la corriente de fallo I F siendo descargados al piso por el sistema de puesta a tierra de la subestación.La corriente, I segundo, Fluye de un pie F 1 a través del cuerpo de la persona al otro pie, F 2. terminales F1 y

Figura 7-impedancias al tacto circuito de voltaje

Figura circuito de tensión 8-Touch

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F2 son las áreas en la superficie de la tierra que están en contacto con los dos pies, respectivamente. el Theveninteorema nos permite representar este vehículo de dos terminales (F1, F2) De red en la Figura 10. La Thevenin voltaje V Thesla tensión entre los terminales F1 y F 2 cuando la persona no está presente. El Thevenin impedancia Z The s e limpedancia del sistema como se ve desde los terminales F1 y F 2 con las fuentes de tensión del sistema a cortocircuito. La corriente I segundoa través del cuerpo de una persona está dada por la ecuación ( 11) .

La impedancia equivalente de Thevenin, Z Th, Es computable con una serie de métodos (Dawalibi, Southey, yBaishiki [B49] ; Dawalibi, Xiong, y Ma [B50]; ERPI EL-2699 [B60]; Thapar, Gerez y Kejriwal [B143];

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Laurent [B97]) . En esta guía, las siguientes fórmulas conservadoras para la impedancia equivalente de Theveninson usados.

Para el circuito de tensión de contacto accidental

(12)

Y para el circuito de tensión de paso accidental

(13)

dónde

R F es la resistencia de tierra de un pie (con presencia del sistema de puesta a tierra de la subestación ignorado) enΩ

Figura 9-exposición al paso de voltaje

Figura circuito de voltaje de 10 pasos

Z Th R F

2------=

Z Th 2 R F =

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A efectos de análisis de circuitos, el pie humano se suele representar como un disco conductor metálico yla resistencia de contacto de los zapatos, calcetines, etc., se descuida. La resistencia de tierra en ohmios de un disco metálico deradio b (m) en la superficie de una tierra homogénea de ρ la resistividad (Ω · m) viene dada por Laurent [B97]

(14)

Tradicionalmente, el disco metálico que representa el pie se toma como una placa circular con un radio de 0,08 m. Con

sólo una ligera aproximación, las ecuaciones de Z Thse puede obtener en forma numérica y expresado en términos de ρcomo sigue.

Para el circuito de tensión de contacto accidental

(15)

Y para el circuito de tensión de paso accidental

(dieciséis)

Sobre la base de la investigación se informó en Dawalibi, Xiong, y Ma [B50] ; Meliopoulos, Xia, la alegría y Cokkonides[B107]; y Thapar, Gerez y Kejriwal [B143], la ecuación (15) y la ecuación (16) son conservadores en elsentido de que subestimar la impedancia equivalente de Thevenin y, por lo tanto, dará lugar a cuerpo mayor corrientes.

La tensión total equivalente admisible (es decir, el tacto y tolerable tensión de paso), utilizando la ecuación (15 ) y

La ecuación (1 6) , es

(17)

y

(18)

7.4 Efecto de una fina capa de material de la superficie

La ecuación ( 14) se basa en la suposición de la resistividad uniforme del suelo. Sin embargo, una 0,08-0,15 m (3-6) Barnizde material de alta resistividad, tales como grava, a menudo se extendió sobre la superficie de la tierra por encima de la rejilla de tierra aaumentar la resistencia de contacto entre el suelo y los pies de las personas en la subestación. La relativamente someros

baja profundidad de la superficie del material, en comparación con el radio equivalente del pie, se opone a la suposiciónde resistividad uniforme en la dirección vertical cuando el cálculo de la resistencia de tierra de los pies. Sin embargo,

para una persona en la zona de la subestación, el material de la superficie puede suponerse que es de extensión infinita en el lateral

dirección.

Si el suelo subyacente tiene una resistividad menor que el material de la superficie, sólo algunos corriente de red irá hacia arribaen la capa delgada del material de la superficie, y la tensión de la superficie será casi el mismo que sinel material de la superficie. La corriente a través del cuerpo se reducirá considerablemente con la adición de lamaterial de la superficie debido a la mayor resistencia de contacto entre la tierra y los pies. Sin embargo, esta resistenciadistancia puede ser considerablemente menor que la de una capa superficial suficientemente gruesa como para asumir resistividad uniforme en todosdirecciones. La reducción depende de los valores relativos de la tierra y las resistividades material de la superficie, yen el espesor del material de superficie.

R F ρ

4 b------=

Z Th 1.5ρ=

Z Th 6.0ρ=

mitoque yo segundo R segundo1.5ρ+( )=

mi paso yo segundo R segundo6.0ρ+( )=

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Lo contrario del principio de reducción de potencia también es cierto. Si el suelo subyacente tiene una resistividad más alta que la superficiematerial de la cara, una parte sustancial de la corriente de red se irá hacia arriba en la capa delgada de material de la superficie.sustancial Sin embargo, a diferencia del caso descrito en el párrafo anterior, los potenciales de superficie serán alteradoscialmente debido a la concentración de corriente cerca de la superficie. Por lo tanto, la resistividad efectiva de la superficie de mate-rial no debe ser actualizado sin tener en cuenta este cambio en el potencial de la superficie. Este problema puedemejor ser resueltos mediante el uso de análisis de

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