Mediciones de parámetros asociados

11/12/2014
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Capittulo V
Mediciones de
parámetros
asociados
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Contenido
1. Valores aceptables de resistencia a tierra.
2. Selección de equipos de medición.
3. Métodos de medición resistencia de puesta a tierra
puntuales.
4. Métodos de medición resistencia de puesta a tierra
de sistemas de grandes dimensiones.
5. Medición del tensiones de paso y de toque.
6. Aplicaciones.
7. Medición de resistencia de puesta a tierra
puntual S.E. MT/BT (Laboratorio)
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1
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Finalidad de las mediciones
Resistencia de puesta a tierra :
1.
2.
3.
4.
Verificar el valor real de la resistencia de puesta a tierra
de la instalación.
Cumplir con el protocolo de prueba para la recepción de
la obra (Instalación eléctrica)
Garantizar la seguridad de la instalación ante corrientes
anormales.
Mantener el valor referencial de la resistencia de puesta a
tierra de la instalación.
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Medición de parámetros
❷ Medición de resistencia de puesta a tierra
Valores típicos :
Tipodeinstalación
Configuración
Centraleseléctricas
SubestacionesAT/MT
SubestacionesMT/BT
Líneadetransmisión
Centrosdecomputo
Malla
Malla
Pozo
Contrapeso
Pozo
Valorestípicos

<1
<1
25(P)
10-15(S)
15
<5
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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Precauciones y medidas de seguridad
a adoptar
Del personal:
El personal que realice estas mediciones debe
conocer las instalaciones donde se realizarán y las
instrucciones
para
efectuar
trabajos
en la
proximidad de instalaciones eléctricas de AT. Debe
haber recibido, también, formación tanto teórica
como práctica sobre los procedimientos de trabajo.
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Elementos de protección personal
• Cascos
Norma ANSI Z89.1-1997
• Careta Protección Facial
Norma ANSI 278.1
• Zapato con planta aislante
Norma Técnica. Nacional
241.004
• Guante
Norma IEC 900
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Precauciones y medidas de seguridad
a adoptar
Atmosféricas
No se efectuarán medidas de tierras
mientras se dé algún de las siguientes
condiciones:
precipitación atmosférica (lluvia, granizo o
nieve)
tormentas (se considera suficiente ver
rayos u oír truenos)
niebla
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Precauciones y medidas de seguridad
a adoptar
De la instalación
Este 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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Precauciones y medidas de seguridad
a adoptar
Durante todo el proceso de trabajo no debe
modificarse el estado de la instalación. En
particular queda prohibido abrir o
interrumpir la continuidad de cualquier
conexión de tierra, ni aunque sea durante
períodos cortos (por ejemplo, queda
prohibido desconectar pantallas de cables,
conexiones, etc.).
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Precauciones y medidas de seguridad
a adoptar
Comprobación de ausencia de tensión
Debe comprobarse la ausencia de tensión en todos
los circuitos de tierra que se quieran medir, mediante
un voltímetro de alta impedancia (mayor de 1
megaohm), tomando como referencia una pica auxiliar
hincada en el terreno a una distancia mínima de 6
metros de la instalación.
Si el voltímetro señala más de 50 V (tensión máxima
de contacto de seguridad), no debe continuarse la
medición.
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Selección de Instrumentos
Componentes del instrumento :
Fuente de potencia :
➨
Recomendable alterna o alterna pulsante, capaz de vencer la
resistencia propia del circuito y del terreno, tensión entre 50 y 500
V. a una frecuencia diferente de 60 Hz.
Debido a la probabilidad de electrólisis no es recomendable fuente
de tensión continua.
➨
➨
En el caso de instrumentos a batería deberá disponer de
rectificador estático DC/AC.
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Selección de Instrumentos
Dispositivo
para
eliminar
electrolíticas y de inducción:
corrientes
❶ Cuando la fuente es generador manual, un
❷
rectificador mecánico será capaz de rectificar
las corrientes electrolíticas y de inducción, de
manera que la corriente neta por el circuito
de medida sea cero.
Cuando la fuente de potencia es una batería
operada por un convertidor o transistor, el
rectificador estático rechazará las corrientes
de frecuencia diferente al de la corriente de
prueba.
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Selección de Instrumentos
Sistema de medida:
Básicamente se conocen tres sistemas de medida
❶
❷
❸
Sistema voltímetro- amperímetro o sistema
ohmimétrico; ventaja: la resistencia de los electrodos
de corriente no afectan la lectura del instrumento.
Sistema comparador de resistencias, ofrece relativa
facilidad en la lectura directa.
Sistema de balance nulo, debido al uso de electrodos
de resistencia baja no afecta la lectura del
instrumento.
Existen sistemas combinados entre sistema ohmimétrico y el
sistema de balance nulo, mejorándose la medición de
resistencias bajas.
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Selección de Instrumentos
Requisitos mínimos de instrumentos:
➨
➨
➨
➨
➨
Compactos y de fácil traslado y permitir almacenamiento
de información.
Interfase para PC, accesorios, manual,
medición
multipolo (2,3,4) controlados por microprocesador para
lectura directa de resistividad y ploteo de resultados.
Opción para medición con pinzas y sin estacas.
Al usar transductores de medición deben ser de similar
clase de precisión.
Deben tener certificaciones de los siguientes ensayos tipos:
ensayo de aislamiento, ensayo de compatibilidad
electromagnética, ensayos climáticos, ensayos mecánicos,
ensayo de clase de precisión.
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Selección de Instrumentos
Certificaciones de los siguientes ensayos
tipos:
➨
➨
➨
➨
➨
➨
➨
Aislamiento: IEC 61000-4-2, IEC 61010-1
Compatibilidad electromagnética: IEC 1000-4-2 , IEC
61326-1
Climáticos: DIN 40040
Mecánicos: IEC 529, DIN 40050
Clase de precisión: (+/-2%)
Medición de RE: IEC 61557-5
Fabricación: DIN ISO 9001
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Precauciones para la medición
Las 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 buen
contacto con el terreno.
Si el terreno es deslizable remover el material suelto
hasta encontrar tierra firme.
Si el suelo tiene capa gruesa de arena verter agua en el
punto de clavado de los electrodos.
Verificar el punto de contacto de la bornera de los
instrumentos y la toma de los electrodos.
Verificar los conductores gastados para evitar puntos
de degradación del aislamiento.
Verificar la presencia de corrientes inducidas.
La resistencia de los electrodos auxiliares y
conductores deben ser tal que no influyan en las
mediciones.
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Precauciones para la medición
Casos no recomendables para las
mediciones.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Después de una lluvia.
Durante alta humedad ambiental.
Cuando hay conductores pelados y no se logran
buen contacto en el conexionado.
Durante horas de tormenta, en otras zonas de la
línea.
Durante horas de humedad, en la que se escucha
chisporroteo en los aisladores.
Durante la ejecución de trabajos de
mantenimiento sobre la infraestructura en las
proximidades.
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Equipos de medición
1.
2.
Existen diferentes tipos y marcas.
Ejemplo: Vibrogound, Megger, Metrater- ABB,
HEME GEO 15 y UNILAP GEO X de LEM.
3.
Existen medidores tipo pinza (HEME GEO 15), y
tienen dos limitaciones;
A) Dependen que las conexiones del sistema de puesta
a tierra estén bien hechas, ya que una resistencia
en serie altera el resultado.
B) En electrodos de mallas industriales, donde por
inducción electromagnética se puede obtener
más 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 con
circuitos energizados o electrodos inaccesibles.
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Métodos de medida
Método de las dos picas con telurómetro.
Basado en el método de caída de tensión con dos pica auxiliares
y telurómetro, es sencillo y adecuado para electrodos de puesta
a 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 de
tensión.
Es el método que se utilizará preferentemente para la medición
de la resistencia en mallas de tierras extensas, como es el caso
de Subestaciones AT/MT.
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Medición de parámetros
método de caída potencial.
Se
aplica
el
método
de
los
tres
electrodos,
internacionalmente aceptado para verificación de dicho
parámetro; consiste en clavar 2 electrodos de exploración
alineados o en diferentes ángulos a partir del electrodo de
puesta a tierra. Por el electrodo del extremo se inyecta
una corriente hacia el sistema de puesta a tierra y
mediante el electrodo intermedio se mide el potencial de
puesta a tierra-referencial.
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Método de caída potencial.
E
P
C

B V 
DIAL DE MEDICIÓN
E
L
L
L
Pozo de Tierra
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C
P
5 a 10 m
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Método de caída potencial.
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Método de caída potencial.
DistriLuz
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Método de caída potencial.
Resistencia en ohmios
DistriLuz
R
E
P (61,8%)
C
Distancia en m
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Método de caída potencial.
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DistriLuz
Método de caída potencial.
I
I
(+)
C
P2
P1
p
r1
(-)
C2
r2
I
dr
p
r
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DistriLuz
Método de caída potencial.
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DistriLuz
Método de caída potencial.
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DistriLuz
Distancia de ubicación del electrodo auxiliar de corriente
R
d = 10rn
10%
Error
2.0
d = 30rn
3.3%
Error
d = 50rn
2%
Error
1.8
Resistencia RT
1.6
1.4
1.2
1.0
Resistencia
de Puesta a
Tierra
RT
Margen de
error
d
0.8
0.6
0.4
Zona de Efecto
de Convergencia
Leve de Corriente
0.2
re
Le
2Le
Ln
re
rn  0,15×Le
rn 
Le
P
Distancia
de medida
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Método sin desconexión.
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Método directo de dos electrodos
• Se usa cuando la
resistencia de la
tubería
(metálica) de
agua es
despreciable
comparada con
la resistencia a
ser medida.
• La distancia
entre E y la
tubería deberá
ser mayor de 5
metros.
DistriLuz
E
E
P
C

B V 
DIAL DE MEDICIÓN
MAS DE 5 Mt
Método directo dos electrodos.
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Influencia de las inductancias de los
conductores
• Al utilizar conductores diferentes y de
mayor longitud que los suministrados
por el fabricante, no permitir que el
exceso quede enrollado de tal modo
que su inductancia pueda afectar a la
medida .
Influencia de las inductancias de los
conductores
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11/12/2014
Casos especiales.
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Casos especiales.
DistriLuz
Req 
Rg
Rg
R1
R2
R3
1
1  1  1 ... 1
R 1 R2 R3
Rn
.........Rn
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18
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DistriLuz
Casos especiales.
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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 (suelo
homogéneo) con un instrumento portátil de alcance (20 a 50
mA)
•
Circuito
de corriente d=5 la diagonal del área cubierta por la
PAT
•
Circuito
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 de
alcance del instrumento hasta en 4 veces.
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Medición en LAT
La medición de las RPTA de los apoyos, debe realizarse
sin interrumpir el circuito de PAT y energizado. Para ello,
se deberá utilizar un instrumento diseñado al efecto que
se basa fundamentalmente en inyectar, para efectuar la
medición, corrientes de alta frecuencia del orden de
decenas de kHz, con lo cual las impedancias de los
bucles formados por los apoyos, cables de guarda y
puestas a tierra adquieren unos valores muy elevados
que las hacen despreciables al quedar en paralelo con la
resistencia que se quiere medir.
DistriLuz
Medición en LAT
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Medición en LAT
Medición de LAT
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Método de caída potencial.
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Bucles de circuito paralelo
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DistriLuz
Bucles de circuito paralelo
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DistriLuz
Bucles de circuito paralelo
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DistriLuz
Método sin desconexión.
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DistriLuz
Método sin electrodos
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Circuito de medidor de alta
frecuencia con compemsador
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Resistencia de la
Cable de tierra
Alternador de alta
frecuencia
línea
Compensador
A
Tierra Auxiliar
V
RM
Sonda
XM
ZHE
lsayas@softhome.net TIERRA DE REFERENCIA
Medición de aterramientos extensos
Método de inyección de corriente y caída de
tensión
La formación del circuito de inyección es uno de los
aspectos más importantes a considerar a la hora de
efectuar las medidas del sistema de tierras.
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Medición de aterramientos extensos
Fijar un punto de inyección que se encuentre a
una distancia de la malla enterrada de PAT
de la instalación de 2 a 3 veces la mayor
diagonal de la instalación con un mínimo de 500
metros. El punto de inyección deberá ubicarse lo
más alejado posible de las líneas de AT que entren o
salgan de la instalación de AT, para evitar distorsiones
de las medidas.
Medición de aterramientos extensos
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11/12/2014
Medición de aterramientos extensos
Disponer de un equipo de inyección que disponga
de un sistema de regulación de tensión y de potencia
que permita obtener como mínimo 50 A de inyección
o 1% de la Icc.
Este equipo permitirá la inversión del sentido de la
corriente de inyección para eliminar los efectos de las
corrientes erráticas.
Cuando la instalación esta desenergizadas permite
inyección de menor corriente(10A)
Se efectuan 3
(1,1)0,618d
mediciones. (0,9)0,618d; 0,618d;
Medición de aterramientos extensos
La malla auxiliar del circuito de corriente esté
constituida al menos por 6 picas de tierra situadas
con una separación de 5 metros entre sí, formando
aproximadamente
un
círculo
y
que
estén
interconectadas mediante cable aislado de al menos
16 mm2 de sección y de 1.000 V de aislamiento. Las
picas serán de cobre y deberán penetrar, como
mínimo, 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 el
electrodo de potencial, sin intensidad de inyección (U0).
Medida igual a la anterior pero con la intensidad de
inyección en un sentido (Ua).
Medida igual a la anterior con la intensidad de inyección
en 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 tensión
resultante mediante la fórmula:
De esta forma, se elimina los errores por corrientes erráticas
presentes en la instalación. Cuando los valores medidos
permanezcan invariables en tres mediciones consecutivas,
se tomará este valor de U, y dividiéndolo por el valor de la
intensidad de inyección que corresponda a esta medida, se
obtendrá el valor de la resistencia de puesta a tierra de la
instalación.
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Método alternativo de
Tagg para medir
Resistencia de malla de
PAT
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DistriLuz
Introducción
El método clásico de medición de resistencia
de puesta a tierra de sistemas eléctricos de
grandes dimensiones requiere el uso de
conductores muy largos para los circuitos de
potencial y corriente ;Hecho que resulta poco
práctico y difícil de realizar. Ante esta
dificultad, el Dr.G.F. Tagg(IEEE Proceedings)
ha desarrollado un método que permite la
utilización alternativa de conductores cortos
y cuyo procedimiento será utilizado en el
presente trabajo.
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Configuración De Circuitos
C
O

Ó
P
P2
C2
Ó :Centro eléctrico del sistema de puesta a tierra.
O :Punto arbitrario del sistema de puesta a tierra escogido
como referencia.
C :Distancia desde el punto de referencia O hasta el
electrodo de corriente C2.
P :Distancia desde el punto de referencia O hasta el
electrodo de potencial P2.
 :Distancia entre el punto de referencia O hasta el
centro eléctrico del sistema de puesta a tierra Ó.
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DistriLuz
Procedimiento Para La Medición
1. Disponer los circuitos de potencial y corriente
como en la figura anterior, procurando dar un
alejamiento adecuado al electrodo de corriente C2.
Para una malla de forma cuadrada, la distancia
mínima no debe ser menor que un lado del
cuadrado y la distancia máxima no debe exceder
dos veces el lado del cuadrado. Para otras formas
de malla se puede buscar un valor apropiado
para las distancias mínimas y máximas del
alejamiento C.
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11/12/2014
DistriLuz
2. Para la disposición anterior de los circuitos, graficar
la curva característica para mediciones de
resistencia de puesta a tierra según el método de
caida 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 se
efectuará hasta cuatro o cinco juegos de
mediciones, debido a que es muy frecuente
que alguno de ellos presente dificultades para
su graficación.
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DistriLuz
4.Para cada curva obtenida en el paso 3 y con la ayuda
de la fórmula P = 0,618(C+ 
 graficar las
curvas de intersección R vs   basados en la
siguiente consideración: Suponer que el centro
eléctrico del sistema de puesta a tierra está en Ó ,
distante  de O ; por lo tanto , la distancia real
desde el centro Ó al electrodo de corriente es C + 
y la verdadera resistencia es obtenida cuando el
electrodo de potencial está a una distancia 0,618(C+
  de Ó. Esto significa que el valor de P medido
desde O es 0,618(C+     Asumiendo un cierto
número de valores para  , es posible
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11/12/2014
DistriLuz
calcular los correspondientes valores de P y a partir
de estos leer los valores de resistencia en las curvas
graficadas en el paso 3, obteniéndose las graficas R
vs  . Este proceso debe repetirse para cada
alejamiento de C, hasta obtener un mínimo de tres
curvas R vs  
Si las curvas de intersección fueran tres, van a
intersectarse formando un triángulo geométrico,
cuyo baricentro es el punto cuya ordenada nos dará
el verdadero valor de la resistencia de puesta a tierra
del sistema y cuya abscisa indicará el valor real de 
.
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DistriLuz
Resultados Experimentales
La eficiencia de este método ha sido comprobado en
las siguientes subestaciones :
• SS.EE. Nazca
: 220/60//10 kV. R=0,76
: 220/60/10 kV. R=0,76
• SS.EE. Ica
Obteniéndose resultados similares a las teóricas, cabe
aclarar para obtener curvas de intersección
adecuadas se recomienda también considerar valores
menores al lado de la malla de la subestación.
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DistriLuz
Curvas de caída de potencial-SS.EE. ICA
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DistriLuz
Curvas De Intersección
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11/12/2014
MEDICIONES DE RESISITENCIA DE PUESTA A TIERRA
EN LA LINEA MANTARO – LIMA
Torre
N°
Resultados
experimentales
Instrumento
Utilizado
Resistividad
Aparente
(Ohmios–metro)
Cable
De
Guarda
Resistencia de
Puesto
aTierra(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
MEDICIONES DE RESISITENCIA DE PUESTA A TIERRA
EN LA LINEA MANTARO – LIMA
N°de
la Torre
Resultados
experimentales
Torre sin
Aislar
Rs
(Ohmios)
Torre
Aislada
Ra
(Ohmios)
Relación
Ra/Rs
Resistividad
Aparente
(Ohmiosmetro)
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
34
11/12/2014
RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA DE LAS PRINIPALES
SUBESTACIONES DEL SISTEMA INTERCONECTADO
Subestación
Resultados
experimentales
Valor Medio
(Ohmios)
CampoArmiño
0.97
Huayucachi
0.38
Pomacocha
0.55
SanJuan
0.13
Independencia
0.25
Ica
0.76
Marcona
0.40
MEDICIONES DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA DE LA
SUBESTACION JAUJA PARA DIFERENTES ANGULOS DE SEPARACIÓN
ENTRE LOS CIRCUITOS DE MEDICIÓN(*)
Resultados
experimentales
Angulode
Separación
Alejamientode
C(metros)
Resistencia
Media(Ohmios)
0°
350
2.75
90°
350
2.72
180°
350
2.70
(*)Se utilizó el Método de Inyección de Corriente, con una magnitud de 1
amperio.
35
11/12/2014
MEDICION DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA UTILIZANDO
DIFERENTES TIPOS DE INSTRUMENTOS
Resultados
experimentales
Instrumento
Utilizado
Alejamiento
C2
(metros)
Angulode
Separación
Resistencia
media
(Ohmios)
Resistencia
Calculada
(Ohmios)
Megger
140
90°
2.75
3.30
Vibroground
140
90°
2.80
3.30
Volt–Amp
140
90°
2.30
3.30
Medición de Tensión de paso y de toque
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11/12/2014
Medición de Tensión de paso y de toque
Medición de Tensión de paso y de toque
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11/12/2014
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 de
profundidad del suelo firme.
En unos casos fuentes autonomas o con fuente de los intrumentos
portatiles se obtiene la impedancia del sistema, en ambos casos se
siguen trayectorias simetricas y equidistantes o alejandose de los
electrodos de PAT
Tensión de toque, Entre objetos o punto de contacto conectado
a la PAT y diferentes puntos circundantes en el suelo, a 1,0 m de
distancia.
Tensión de Paso,
entre cada dos puntos sucesivos del suelo
separados 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 Icc
Si se sabe que 50 V es la tensión admisible por el cuerpo
humano durante 3s, se estima que los potenciales
máximos permisibles a 60Hz durante la falla son mucho
menores, podran ser:
Utoque<65V y Upaso<90V.
Antes de la medición es necesario verficar la ausencia
de tensión entre alguna masa de la S.E. o la bajada de PAT y
el suelo.
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Medición de potenciales en SE MT/BT y RD
Durante la medición los terminales de potencial son los
que se desplazan.
Previamente se traza en el suelo lineas directrices y
ubicar en ellos los puntos de medición.
La tensión entre P1 y P2 a intervalos de 1m.
Los electrodos de medida de ddp que simulan los
pies(10x20cm) serán planos de 200cm2, soportando un
peso ambos de 50kg, repartido en partes iguales.
La Upreal=UmxIcc/Im
DistriLuz
TENSIONES DE
PASO
1m
1m
1m
S.E MT/BT
p2
p2
1m
p2
p1
TENSIONES DE
TOQUE
C2
1m
C1
PUESTA A
TIERRA
C
P1
P2
-
C2
+
INSTRUMENTO
PORTATIL
lsayas@softhome.net
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DistriLuz
Preguntas ??
40