IMPEDANCIA DE BUCLE RESPECTO A TIERRA Y CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO A TIERRA La comprobación y medida de la impedancia de bucle se aplica a los sistemas de distribución IT y TT, en los que los sistemas de protección están basados en fusibles, interruptores automáticos y en interruptores diferenciales. La impedancia de bucle Zs debe ser lo suficientemente baja para permitir que las posibles corrientes de defecto causen la actuación de las protecciones, ya sea actuación de los diferenciales, el salto de las llaves magnetotérmicas, o fundición de los fusibles. Cuando una determinada corriente de fuga sale por la pica de tierra, una parte importante de esa corriente está retornando a la instalación a través de la pica del transformador, secundario de éste, y el conductor de línea, donde se produjo el defecto. Hay una corriente de cortocircuito que circula por el bucle de defecto y se suma a la corriente de carga en la línea. Esta corriente debería provocar el salto del diferencial, entonces debemos asegurarnos de que la impedancia de bucle sea lo suficientemente baja para que la corriente de cortocircuito a tierra sea lo suficientemente elevada para provocar la actuación de las protecciones. Según la figura la en un sistema TT tendríamos que la impedancia de bucle
Impedancia de bucle y posible corriente de cortocircuito.
Zs = Zsec + RS + RPE +RE + RG + Re
Zsec Impedancia del secundario del transformador. Página 1 de 10
RS Resistencia del conductor de fase S entre el transformador y la toma de corriente. RPE resistencia del conductor de protección entre la toma de corriente y la pica de tierra. RE Resistencia de la pica de tierra de la instalación. RG Resistencia del terreno entre la pica de la instalación y la pica del transformador, Re resistencia de la pica de tierra del transformador.
Los analizadores actuales muestran simultáneamente el valor de dicha impedancia de bucle y el valor de la posible corriente de cortocircuito Ipcc, calculada según la expresión.
Ipcc =Un * 1,06 / Zs
Zs también denominada ZLOOP. Impedancia de bucle de defecto. Ipcc Posible corriente de cortocircuito en el bucle de defecto creado. Un Tensión nominal del sistema entre fase y conductor de protección.
El valor máximo admitido para ZLOOP es de 75 Ω Si al realizar la medida salta el diferencial se deberá puentear, uniendo entradas y salidas. Con esta medición nos aseguramos que las conexiones están bien realizadas y no se han aflojado con el tiempo, ya que esto daría lugar a importantes incrementos de impedancia.
Procedimiento en caso de fallo de la medición de bucle. Si la medición da más de 75 Ω puede ser por tres causas: Conexiones defectuosas en las regletas, mal apretadas o flojas. Resistencia de toma a tierra muy elevada. (Clavar picas adicionales.) Porque la tierra del neutro del trafo sea muy elevada (Avisar a la empresa suministradora). Para averiguar en qué lugar está el fallo, tras haber realizado la medición en el último punto del circuito iremos realizando esta medición aguas arriba del mismo hasta que nos dé un valor aceptable, el fallo estará en la parte del circuito desde que nos ha dado un valor bueno hasta el último que nos ha dado malo.
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RESISTENCIA DE AISLAMIENTO ENTRE CONDUCTORES Con este ensayo nos aseguramos que un cable sometido a tensión no va a crear tensiones en el otro, medimos el aislamiento entre cables. Las medidas se deben llevar entre todos los cables: Cada conductor de fase R, S, T contra el neutro. Cada conductor de fase R, S, T contra el conductor de protección. El conductor de fase R contra S y T por separado. El conductor neutro contra el conductor de protección PE. La medida deberá realizarse sin tensión desconectando el interruptor principal. Si el Analizador detecta tensiones superiores a 20 Voltios no realizará la medida. Todos los interruptores deben estar cerrados y las cargas desconectadas.
Medición resistencia de aislamiento Los valores mínimos de aislamiento se recogen en la siguiente tabla:
Resistencia de aislamiento mínima Página 3 de 10
CONTINUIDAD DE LOS CONDUCTORES DE PROTECCIÓN Razonamiento de la medida Con este ensayo medimos la continuidad de los conductores de tierra o protección, la medición nos devolverá el valor de la toma a tierra de la instalación más la resistencia del circuito de protección hasta la toma de tierra. Para evitar tensiones de contacto peligrosas (50 Voltios Locales secos y 24 Voltios Locales húmedos), y sabiendo que el diferencial va a permitir una corriente de defecto máxima de 0,030 mA, 300 mA, 1 A, etc, tendremos que la resistencia máxima medida deberá ser menor de Uc (50)/IΔn (30, 300, 1): 1666,66 Ω, 166,66 Ω , 50 Ω. En la práctica se obtienen valores mucho más bajos de la resistencia, por debajo de los 10 Ω.
Ensayo en ambas polaridades En el bucle de prueba la corriente puede atravesar conexiones en mal estado, normalmente oxidadas. Este tipo de conexiones pueden actuar como elementos galvánicos, cuya resistencia depende de la polaridad (como un diodo). Por este motivo la normativa exige que los instrumentos puedan admitir ambas polaridades. Los contactos defectuosos suelen ser la causa principal de un valor elevado de Resistencia en instalaciones viejas, en cambio en instalaciones nuevas la causa suele ser: cables demasiado largos, demasiado finos, conexiones erróneas, etc.
Procedimiento en caso de fallo de continuidad La medida debe realizarse sin tensión. Hay que medir el colector de tierra por tramos desde el colector equipotencial principal (Entrada de tierra), pasando por todos los puntos de circuito de tierra donde tengamos acceso hasta el último punto de tierra. Cuando a partir de un tramo se dispara el valor es que desde ese punto hasta la toma de tierra está mal realizadas las conexiones.
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Medición continuidad conductores de protección y conductores equipotenciales
RESISTENCIA DE TIERRA
MÉTODO CLÁSICO DE 4 TERMINALES Y 2 PICAS AUXILIARES. Este método se basa en inyectar una corriente entre C1 y la pica auxiliar de corriente C2, y medir la tensión entre P1 (electrodo de cinta de la instalación) y P2 (pica auxiliar de tensión).
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Medida de la resistencia total de tierra, método de 4 terminales y 2 picas Y el resultado de la medida será la suma de las resistencia de todos los electrodos de tierra de la instalación principal conectados en paralelo.
RE = U/I = RE1//RE2//RE3//RE4= REtot.
Dado que en el entorno urbano es complicado clavar picas de referencia a esas distancias, podemos obtener un valor aproximado de la pica de tierra sin picas llevando la conexión de las picas al neutro de la instalación. En este caso la medición obtenida estará incrementada en la resistencia del neutro del transformador, y la resistencia del secundario del transformador. Si no hay terreno suficiente donde clavar las dos picas (C2, P2), unirlas y llevarlas a una única tierra o al neutro.
MÉTODO ESPECIAL ANALIZADOR CHAUVIN ARNOUX El analizador Chauvin Arnaux permite medir la tierra con una única pica auxiliar. El instrumento debe estar conectado a la red con tensión y la tierra que se debe medir no debe estar desconectada. La prueba se efectúa midiendo la diferencia de potencial entre una sonda (piqueta auxiliar de tierra) que sirve de punto de referencia y la tierra que se debe medir.
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Medición resistencia de tierra con pica auxiliar En instalaciones protegidas por diferencial es posible realizar la medida sin disparo de los diferenciales.
MEDIDA DE CORRIENTES DE FUGA Las corrientes de fuga se miden conectando una pinza amperímetrica al analizador de redes, el aparato deberá tener una sensibilidad igual o mayor a 1 mA. En un sistema monofásico introduciremos dentro de la pinza la fase y el neutro, la diferencia de corriente será la que se fugue a tierra a través del cable de protección. Si no hay fugas el aparato deberá indicar ≈0. En el caso de un sistema trifásico introduciremos las tres fases y el neutro dentro de la pinza, el analizador realiza una suma vectorial de las corrientes, que en caso de no haber fugas debería dar cero. Por tanto la indicación será el nivel de corriente que se fuga a tierra a través del cable de protección.
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Medida de fugas a tierra en sistema trifásico Si estas fugas son muy grandes podrían provocar el disparo de los diferenciales, debiendo entonces adoptar una de estas tres medidas: Mejorar el aislamiento del circuito. Cambiar si es posible la sensibilidad del diferencial. Dividir el circuito en dos o más con un diferencial por cada circuito.
DISPARO DE DIFERENCIALES El tiempo de disparo tΔ es el tiempo que tarda el diferencial en saltar, a partir de que detecta la corriente diferencial IΔN. Los máximos valores permitidos del tiempo de disparo son definidos por la Norma EN 61009:
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También se debe realizar la prueba de no disparo del diferencial, para ello se hace circular una corriente del 50% IΔN. Todas las medidas se realizarán con tensión en la instalación.
FUNCIÓN RAMPA Y FUNCIÓN IMPULSO. La mayoría de los analizadores disponen de las funciones rampa e impulso. Rampa: La corriente de defecto creada se aumenta en 17 pasos del 50 al 103% de IΔN, con ello determinamos la corriente exacta de disparo y la duración del tiempo de disparo. Impulso: La corriente de defecto nominal se aplica de forma constante durante 500 ms y el aparato nos devuelve el tiempo de disparo del diferencial.
PROCEDIMIENTO EN CASO DE FALLO DE LA MEDICIÓN DE DIFERENCIALES. Si el diferencial salta más tarde del tiempo permitido o no salta la única solución es cambiar el diferencial. Al realizar el ensayo con ½ de la IΔN, no debe saltar el diferencial, si salta puede ser por dos motivos. A) Hay una corriente de fuga mayor de ½ IΔN, esto puede ocurrir cuando tenemos cargas conectadas en ese diferencial, ya que cualquier carga siempre fuga algo a tierra. Para averiguar si es por esta causa mediremos con la pinza las fugas de las instalación, midiendo fase y neutro, o las tres fases y neutro si fuera trifásico. Iremos midiendo circuito a circuito hasta ver cal es el
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que tiene mayor cantidad de fuga, y una vez identificado el circuito identificar las cargas con mayores fugas, La solución podría ser cambiar la carga y si esto no fuera posible la única solución es dividir los circuitos en dos o más diferenciales. B) El diferencial es excesivamente sensible. Midiendo con la pinza de fugas comprobamos que la fuga no es muy importante. La solución es cambiar el diferencial. Los diferenciales suelen fabricarse para que salten antes de su IΔN, así un diferencial de 30 mA saltará a los 27 mA. Además los armónicos de orden 3 y sus múltiplos, se suman en el neutro dando lugar a importantes corrientes de fuga.
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