sistemas de puesta a tierra, sistemas electricos

7/23/2019 Sistemas de puesta a Tierra, sistemas electricos

http://slidepdf.com/reader/full/sistemas-de-puesta-a-tierra-sistemas-electricos 1/146

Seminario Técnico I-Gard 2007



Agenda

Jueves 12 de Abril

• 7:30 – 8:30 Desayuno y Registro

• 8:30 – 9:45 Introducción y Dinámica de Grupo• 10:00 – 11:15 PAT de Sistemas Eléctricos y RPT

• 11:30 – 12:45 PAT Solida y por Baja Resistencia

• 13:00 – 14:00 Almuerzo

• 14:00 – 15:45 PAT Flotante y por Alta Resistencia• 16:00 – 17:45 Otros productos



Agenda

• Viernes 13 de Abri l

• 7:30 – 8:30 Desayuno

• 8:30 – 10:45 Visita a Planta de Manufactura• 11:00 – 12:45 Aplicaciones

• 13:00 – 14:00 Almuerzo

• 14:00 – 15:45 Configuración y Especificación

• 16:00 –17:45 Proceso de Venta y Plan de Acción



Sesión 1

• Puesta a Tierra (PAT) de Sistemas

Eléctricos

• Resistencias para PAT de Neutro



Introducción

• Una falla fase-tierra en un sistema eléctrico puedeprovocar accidentes que afecten al personal, equipos,

materia prima y procesos productivos al interrumpir el

suministro de electricidad y producir voltajes y corrientes

excesivas.

• En esta ocasión revisaremos distintos métodos, equipos y

sistemas de puesta a tierra orientados a reducir estos

problemas.



Definiciones

• Sistema de Puesta a Tierra

(“Bonding”, Puenteado, Unión)

Unión equipotencial de material conductor no

energizado a tierra

• Puesta a Tierra de Sistemas

(Puesta a tierra, Aterrizaje, Aterramiento)

Referencia a tierra para el sistema eléctrico



¿Qué conectar a tierra?

• Sistemas eléctricos

• Componentes metálicos

• Equipos electrónicos

• Tuberías de agua

• Estructura de la construcción• Rejas o cercas perimetrales

• Todo componente conductor que pueda poner en contacto al

personal o equipos con diferencias de potencial mayores a las

que pueden soportar sin sufrir daño



¿Para qué conectar a tierra?

• Incrementar seguridad del personal

• Proteger equipos y producción

• Detectar fallas

• Minimizar impacto

• Acelerar recuperación



¿Qué se requiere?

• Una adecuada referencia a tierra de transformadores y

generadores.

• Una trayectoria de descarga de corrientes de carga

capacitivas.

• Limite en los sobrevoltajes transitorios en el aislamiento

• Límite en los voltajes de falla fase-tierra

• Límite en las corrientes de falla fase-tierra

• Coordinación de dispositivos de aislamiento de falla• Alarma, información y localización de la falla.



Redes de puesta a tierra

• Generalmente tienen forma de malla

– Conductor perimetral

– Conductores paralelos equidistantes

(4/0 de cobre enterrados a 0.5m y separados 3-6m)

– Cruces conectados – Electrodos en cada cruce

(2cm de diámetro y 3m de largo)

– Grava o rocas con profundidad de 8 a 15 cm.

Ver IEEE Std 80-2000, NEC 250



Malla de puesta a tierra



Materiales

• Deben soportar corrosión, descargas y esfuerzosmecánicos

• Baja resistencia eléctrica

• Capacidad conductiva

• Buen contacto con suelo de baja resistividad• Mejoramiento del suelo

• Medición y mantenimiento periódico

IEEE Std 80-2000, NEC 250



Parámetros críticos

• Máxima corriente de la malla (IG)

• Duración de falla y de choque (tF, tS)

• Resistividad del suelo (r )

• Resistividad de superficie del suelo (r S)

• Geometría de la malla



Tipos de Referencia a Tierra

No aterrizados o

flotantes

Aterrizados solidamente

Aterrizados por resistencia:-Baja Resistencia

-Alta Resistencia

3 fases, 3 ó 4 hilos

3 fases, 3 hilos

3 fases, 3 hilos



Productos I-Gard

Alarma

GADD

Localizador

Turbo Sleuth

FLOTANTES

Sistema

Fusion

Relé

MGFR

SOLIDOS

GeminiSemáforo Detective

Alarma

GADP

Relé

DGF-CT

DSA/DSPResistencias

GFR-RM

Localizador

Turbo Sleuth

RESISTIVOS



Sistemas Puestos a Tierra

• Voltajes transitorios limitados

• Localización de fallas simplificada

• Mayor protección de sistema y equipo• Tiempo y gastos de mantenimiento reducidos

• Mayor seguridad al personal

• Mejor protección contra rayos

• Menor frecuencia de fallas



Resistencia de Puesta a Tierra

SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR

RESISTENCIA

DE PUESTA A

TIERRA

VOLTAJE

LINEA - NEUTRO

VOLTAJE LINEA-NEUTRO = VOLTAJE DEL SISTEMA / 1.732

VOLTAJE DEL SISTEMA

NEUTRO



IEEE

IEEE Std. 142-1991

1.4.3 Las razones para limitar la corriente por resistencia son:

1. Reducir quemaduras y partes derretidas por calor ...2. Reducir estrés mecánico...

3. Reducir riesgos de shock eléctrico al personal...4. Reducir riesgos de arco o flash...

5. Reducir caida momentanea de voltaje de linea ocasionado por ocurrencia de fallas y disparo de reles.

6. Asegurar control de sobrevoltajes transitorios y

7. Evitar disparo del ciruito fallado al ocurrir la primera falla



Tipos de PAT por Resistencia

• Baja Resistencia (Mayor corriente)

• Alta Resistencia (Menor corriente)



Baja Resistencia

• Popular en sistemas de bajo voltaje de 3-hilos desde los 70s

cuando se hizo obligatorio tener protección contra fallas en

sistemas solidos de 600V y de 1000A o mayores.

• Usada incluso desde antes en sistemas de medio voltaje para

limitar corrientes de falla a tierra

• Elimina fallas de arco al como la puesta a tierra solida

• Elimina sobrevoltajes como la puesta a tierra flotante



Baja Resistencia

• Generalmente en Medio Voltaje

• Limitan corriente de falla a mas de50A (Tipicamente 400A)

• Requieren disparo en la primerafalla

• Generalmente se diseñan paraoperar por 10s



Tendencia

Sistema noaterrizado o

flotante

Sistemasolidamente

aterrizado

Sistema

aterrizado por

baja

resistencia

Sistemaaterrizado por

alta resistencia

Sobrevoltajes Severos Limitados Limitados Limitados

Daño por sobrecorrienteen punto de falla Impredecible Severo Mínimo Ninguno

Costos de

mantenimiento Altos Altos Razonables Bajos

Operación continua con

falla a tierra

Posible pero no

recomendada No es posible No es posible Posible

Coordinación de relés

(Disparos apropiados,

fácil localización de

fallas) Dificil Dificil Bueno Excelente

Personal Nivel de seguridad Bajo Bueno Razonable Excelente

Daño a

equipos

Producción

detenida

Impacto en productividad

Tipo de sistema



Transformador Zig-Zag



Selección

• Voltaje

• < 2400 V

• 2400 V – 13,800 V

• > 13,800 V

• Capacitancia de carga a tierra

• < 600 V: 0.5 A por cada 1000 KVA

• > 600 V: 1.0 A por cada 1000 KVA

• Importancia de mantener produccion continua

• Tipos de proteccion utilizados

• Acceso del personal

• Medio Ambiente



Elementos: Edgewound

• Listón devanado de canto

• Generalmente para baja resistencia

• Resisten sin deformarse

• Montados sobre cilindros de

• porcelana de alta calidad• Conexiones en acero inoxidable

atornilladas y soldadas

• Aleacion de grado electrico con bajocoeficiente de variacion con incremento

en temperatura y capaz de conservarsus propiedades durante ciclos termicos



Elementos: Wirewound

• Alambre devanado

• Generalmente para operacióncontinua

• Temperatura baja• Alambre niquelcromo

• Cilindros de porcelana

• ( Maxima Elevacion permitida de

375 grados C.)



Elementos

• Rejilla Troquelada

– Placas estampadas de

acero inoxidable

– Soldadas individualmente

– Multiples puntos de

conexión

– Tornillería y accesorios de

acero inoxidable

– Muy alta duración

• Serpentín o listón



Material del elemento• Bajo coeficiente de cambio de resistencia respecto a cambios

en la temperatura.

Ejemplo:

• Resistencia para puesta a tierra típica para 8000 V, 1000 A, 10segundos y elevación de temperatura de 760°C de acuerdo a IEEE32.

Material 1 Material 2

AISI 304 Nickel Cromo Acero Cromo Aluminio 1JR (Ohmalloy)

Coeficiente 0.001 ohms / °C 0.00012 ohms / °C

RINICIAL= 8000 / 1000 = 8 ohms 8000 / 1000 = 8 ohms

R10S 8 * (1+0.001 * 760) = 14.08 ohms 8 * (1+0.00012*760) = 8.7 ohmsCorriente de Falla 8000 / 14.08 = 568 A 8000 / 8.7 = 919 A

Cambio 43.2% 8.1%



Instalación y mantenimiento

• Transporte

• Recepción

• Instalación

• Inspección• Conexión de terminal neutro

• Conexión de terminal tierra

• Mantenimiento



Puesta a tierra Sólida

• Popular en sistemas de bajo voltaje 3-hilosdesde los 50s

• Elimina problema de sobrevoltajestransitorios

• Permite cargas linea-neutro (iluminación,heating cables)

• Facilita localización de fallas, pero causainterrupciones de servicio no programadas

• Peligro de fallas de arco de bajo nivel




Neutros conectados solidamente a tierra física.

Ventaja: Se reduce el problema de sobrevoltajestransitorios

Desventajas: Si la reactancia del generador o el

transformador es muy grande el problema de

sobrevoltajes transitorios no será resuelto.

Posibilitan grandes corrientes de falla que

pueden ser muy destructivas:

Energia (Kilowatt ciclos) = V x I x Tiempo/1000.




Ventaja:

• Se reduce el problema de sobrevoltajes transitorios

Desventajas:

• Si la reactancia del generador o el transformador es muygrande el problema de sobrevoltajes transitorios no seráresuelto.

• Posibilitan grandes corrientes de falla que pueden ser muydestructivas:

• Energia (Kilowatt ciclos) = V x I x Tiempo/1000.



Fallas de Arco de Bajo Nivel

Las fallas de arco sostenidas pueden

liberar gran cantidad de calor y energia

mecanica capaz de provocar severos

daños y accidentes



Ejemplo de daño(20,000 Kilowatt ciclos)



IEEE – Fallas de ArcoIEEE Std 242-2001

Protection and Coordination of Industrial and Commercial

Power Systems (8.2.2)Una desventaja de los sistemas de 480 V aterrizados solidamente

es la gran magnitud de las corrientes de falla que pueden ocurrir

y la naturaleza destructiva de las fallas de arco.

IEEE Std 141-1993

Electric Power Distribution for Industrial Plants (7.2.4)

Los sistemas solidamente aterrizados tienen la mayor probabilidad

de escalar a fallas de dos o tres fases, especificamente ensistemas de 480 y 600 V. Esto implica riesgos en la seguridad tales

como chispas, arcos y explosiones.



Sistemas aterrizados porresistencia

SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR

RESISTENCIA

DE PUESTA A

TIERRA

VOLTAJE

LINEA - NEUTRO

VOLTAJE LINEA-NEUTRO = VOLTAJE DEL SISTEMA / 1.732

VOLTAJE DEL SISTEMA

NEUTRO



Ventajas

Ventajas

• Limita corrientes de falla

• Elimina sobrevoltajes transitorios• Permite coordinar dispositivos de protección

• Facilita la localización de la falla

Desventajas

• Hay que separar cargas monofásicas

El aterrizaje mediante resistencia es por mucho el método mas efectivo:



IEEE

IEEE Std. 142-19911.4.3 Las razones para limitar la corriente por resistencia son:

1. Reducir quemaduras y partes derretidas por calor ...2. Reducir estrés mecánico...

3. Reducir riesgos de shock eléctrico al personal...

4. Reducir riesgos de arco o flash...5. Reducir caida momentanea de voltaje de linea ocasionado por

ocurrencia de fallas y disparo de reles.


7. Evitar disparo del ciruito fallado al ocurrir la primera falla



Pusta a tierra por resistencia

Ventajas

• Limita corrientes de falla

• Elimina sobrevoltajes transitorios• Permite coordinar dispositivos de protección

• Facilita la localización de la falla

Desventajas

• Hay que separar cargas monofásicas



IEEEIEEE Std. 142-1991

1.4.3 Las razones para limitar la corriente por resistencia son

una o más de las siguientes:

1. Reducir quemaduras y partes derretidas por calor...

2. Reducir estrés mecánico...

3. Reducir riesgos de shock eléctrico al personal...

4. Reducir riesgos de arco o flash...

5. Reducir caida momentanea del voltaje de linea ocasionado por la

falla y el disparo de los reles.


7. evitar el disparo del ciruito fallado al ocurrir la primera falla



RPT de Medio Voltaje



Sensores de Corriente

• Conexión

Residual

Ig=Ia+Ib+Ic+In

A

B

C

LOAD

RELAY

I A

IB

IN

IC

IG

Relé

Carga



Sensores de Corriente

• Secuencia Cero

IG = 0,

IL - IN = 0 y

IS = 0

Si IG > 0,

IL - IN = IG y

IS = IG/n

RELAY

LOAD

A

B

C

G

IG

I A

IB

IC



Coordinación por Tiempo

Transformador ejemplo:

– 1000 kVA, 5% deimpedancia

– Corriente de fallaIG=20kA

– KWC = 48,000(<10,000 es aceptable)

10

t G I

KWC ≈

×

=

×

1000

t Va GI

IG = Amperes

Va = 100V

t = ciclos

24 Ciclos

(0.4 segundos)

12 Ciclos

(0.2 segundos)

6 Ciclos(0.1 segundo)

R

R

R

R lé MGFR



Relé MGFR

Protección Selectiva

Instantanea por Zona – ZSIP-

Permiten responder

instantaneamente en caso de

falla disparando solo la zona

donde ocurrió la falla.

Esto se logra mediante un

protocolo de comunicación

entre los relés: Los reles nodispararán si algún relé aguas

abajo detectó la falla.

100A 100A30A

10A, INST3A, INST 10A, INST

100A

0.5 SEG

SEÑAL



Rele de falla a tierra: MGFR

• Selectivo – identifica alimentador fallado

5 A

NGR

1 APICKUP

1 APICKUP

1 APICKUP

1 APICKUP

RRRR



Características del MGFR

• Basados en microprocesador

• Utilizan sensores de corriente de secuencia

cero

• En una falla el relé calcula el valor RMS

• Si esta arriba del valor especificado disparará

para abrir el interruptor correspondiente

• Coordinables por tiempo o por zona



Control, Disparo, Inhibición

V F Disparo InhibiciónMGFR-1-AB 240 50 DMT NO

MGFR-x-AB 240 50 DMT/IDMT NO

MGFR-1-ZB 120 60 DMT NOMGFR-x-ZB 120 60 DMT/IDMT NO

MGFR-SE-ZB 120 60 DMT SI

x= 2, 20, 200, 1200 DMT = Tiempo minimo definitivoIDMT = T. min. definitivo inverso



Corrientes de disparo

MGFR-1 : 0.01A, 0.02A, 0.03A, 0.04A, 0.05A, 0.07A, 0.10A, 0.20AMGFR-2: 0.1A, 0.2A, 0.3A, 0.4A, 0.5A, 0.7A, 1.0A, 2.0AMGFR-20: 1.0A, 2.0A, 3.0A, 4.0A, 5.0A, 7.0A, 10.0A, 20.0AMGFR-200: 10A, 20A, 30A, 40A, 50A, 70A, 100A, 200A

MGFR-1200: 100A, 200A, 300A, 400A, 500A, 700A, 900A, 1200AMGFR-SE-ZB: 100A, 200A, 300A, 400A, 500A, 700A, 900A, 1200A



Características IDMT

• Dos conjuntos disponibles

• Para MGFR-2 y MGFR-20

• Para MGFR-200 y MGFR-1200• La pendiente es de 63º



Curvas de disparo Inverso

• T (M1.96) =K para 1.2 < M < 10

• M = Multiplo de corriente de disparo

• T = Tiempo de disparo en segundos• K = Constante del relé



Display

• 3 dígitos indican multiplos de corriente de disparodetectada

• Luz verde indica que esta energizado

• Mide corriente cada 2ms

• Despliega resultados cada segundo

• Corriente Medida = Display * Corriente Disparo



Indicador de disparo

• Modelos SE cuentan con indicadoreletromagnetico (Rojo/Negro)

• Los demás modelos cuentan conindicador de LED rojo

• Todos cuentan con botón de reajuste

• Se recomienda tomar alimentación decontrol aguas arriba del breaker



Reajuste

Lo modelos ZB pueden autoreajustarse o

reajustarse manualmente (SELF/MANUAL

RESET) – seleccionar mediante jumper en parte

trasera del relé.



Relé DGF-CT

Relé con sensor de corriente integrado



Relé DGF-CT

El relé DGF-CT es una solución de bajo costo para detectar

fallas a tierra en sistemas de bajo voltaje aterrizados

solidamente o mediante resistencia.

ProtecciónProporciona contactos normalmente aislados normalmente

abiertos y normalmente cerrados para alarmar o disparar.

DetecciónTrabaja detectando corrientes de secuencia cero mediante su

sensor de corriente integrado. Permite tambien la conexión de

sensores externos. Sus niveles de disparo y retraso de

tiempo son ajustables.



DGF-CT

Terminales



Relé GFR-RM

Rele de falla a tierra y monitoreo de resistencia

Para sistemas de hasta 27.6 kV.

Nivel y tiempo de disparo ajustables.

La resistencia debe mantenerse entre el 70% y el 150%

Conexión GFR-RM



FIGURE 1 - TYPICAL GFR-RM FIELD CONNECTIONS

POWER SOURCE

ST

NEUTRAL

GROUNDING

RESISTOR

C.B.

%

100

806040

20

0

0-1mA AMMETER

WITH 0-100% SCALE

+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

P N TRIP RELAY ZONE I/L TEST RESET

AUX. TRIP REL AYS RES. METER

NGR FAULT GND FAULT SENSING CT G/F

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

S G + -

RESET

NGR MONITOR ZONE GR

OFF ON

GND NGR POWER

FAULT FAULT ON

G/F TRIP SET NGR SET

MO DE DEL AY LEVEL CU RRENT+

GFR-RM NGR-GF MONITORIPC RESISTORS INC.

TEST

600Vac

NEUTRAL

NGRS-6

REMOTE

TEST

REMOTE

RESET

R

RELAY



Sistema FUSION

Patent No. 5 867 358

DeteccíónEl sistema Fusión funciona de manera similar al Semáforo

o al Detective avisando de inmediato visual o

audiblemente en caso de ocurrencia de una falla a tierra..

ProtecciónEste sistema proporciona adicionalmente una trayectoria

de aterrizamiento sólido paralela a la trayectoria de

aterrizamiento por alta resistencia. En condiciones

normales el sistema operará como un sistema

solidamentre aterrizado pero en caso de falla a tierra latrayectoria sólida se abrirá y la trayectoria de alta

resistencia protegerá al personal, los equipos y la

producción. También es posible que la trayectoria

adicional a tierra sea de baja resistencia. Esto es útil

sobre todo para aterrizar generadores de modo que para

fallas en el generador el aterrizaje sea por alta resistenciay para fallas en las cargas sea por baja resistencia

permitiendo la coordinación adecuada de las protecciones.



Componentes del FUSION



p

• 1.Dispositivo Limitador de Corriente

– Tal como un fusible limitador de corriente ó interruptor de circuito proporcionan un camino atierra de baja impedancia para que circule la corriente de falla a tierra.

– La selectividad y coordinación tiempo-corriente se mantiene cuando las características detiempo-corriente del dispositivo de protección del ciercuito en el sistema Fusion estádiseñado para coordinarse con los dispositivos de protección de sobrecorriente. Estoasegura que el dispositivo de sobrecorriente ó falla a tierra más cercano a la carga dispare yaísle el equipo fallado.

• 2. Resistencias de Puesta a Tierra de Alta Resistencia

– Su función es limitar las corrientes de falla a tierra a niveles no peligrosos bajo una condiciónde falla de fase a tierra. Esto proporciona al usuario la oportunidad de mantener lacontinuidad del proceso, detectar y liberar la falla.

• 3. Sistema Pulsante Automático (Opcional)

– El sistema limitará cíclicamente la falla al 100%, 75% y 50% de la corriente de falla a tierradisponible. El pulsado cíclico combinado con el sensor de rastreo manual le da mayorventaja al usuario para rastrear el circuito con falla al punto de la falla en complejos sistemasde distribución sin desenergizar la carga.

• 4. Relevador y Transformador Detector de Falla a Tierra – Este relevador microprocesado mide la corriente de falla a tierra utilizando un transformador

de corriente de secuencia cero y filtra las armónicas para evitar disparos en falso.



Sesión 3

• Puesta a Tierra de NeutroFlotante y por Alta Resistencia

• Productos:

GIL, GADD, GADP, SEMAFORO,

GEMINI, DETECTIVE, DSP-OHMNI,SENTINEL



Puesta a Tierra Flotante

• Popular en sistemas de bajo voltaje de 3-hilos hasta los 50s

• Industrias y plantas de tratamiento deagua

• Corrientes de falla despreciables y sin

disparo en la primera falla fase-tierra• Dificultan la localización de fallas

• Elevación de voltaje de hasta 5-6 vecesel voltaje del sistema con fallasinterminentes debido a la acumulación

de cargas en el sistema (efectocapacitivo)



Sistemas no aterrizados

A

C

B

Secundario

No hay conexión entre conductores y tierra física

El acoplamiento capacitivo genera un “Aterrizajecapacitivo”



Sistemas no aterrizadosProblemas: Costos por daño a equipos

Dificultan la busqueda de fallas

Producción detenida mientras se encuentra la fallaMuy expuestos a segundas fallas

Ventaja: No hay que detener operación al ocurrir la primer falla

IEEE Std 242-1986

7.2.5 Los sistemas no aterrizados no son mejores que los sistemas

aterrizados por alta resistencia en cuanto a continuidad de servicio y

tienen las desventajas de permitir sobrevoltajes transitorios, de dificultar la

localización de la falla y de incrementar la posibilidad de aparición de fallasadicionales que pueden ser catastroficas. Por estas razones se usancada vez menos y frecuentemente se susti tuyen por sistemas de altaresistencia.

Sistemas no aterrizados



A

A

B

C

C

B

Voltaje fase-fase

Cada fase esta a un

Voltaje fase-neutro

Respecto a la tierra

(a)

La fase C esta ahora

Esta a potencial de tierra

No hay flujo de corriente

Hacia la fuente.

Las fases A y B estan ahora a un

Voltaje fase-fase respecto a tierra

Punto neutro

establecido

Por capacitancia

distribuidaRelaciones de voltaje

(b)

En caso de falla fase-tierra las otras dos fases presentarán un voltaje 1.73 veces mayor que el normal.

La capacitancia distribuida podrá ocasionar sobrevoltajes transitorios varias veces superioresal voltaje fase-tierra. Esto podrá causar fallas en otros puntos ya que los niveles de

aislamiento no serán suficientes. Si la segunda falla es en otra fase tendremos muy altas

corrientes fase-fase y en consecuencia daños severos.



Corriente de carga capacitiva

A

B

C

IC0IC0 IC0



Corriente de carga capacitiva 3IC0

A

B

C

IF = 3IC0IC03 IC03

G



Luces indicadoras GIL

• Minimo requerido por el código

• Indican visualmente la fase con falla• Cumplen regla 10-106(2) del CEC

L i di d GIL



Luces indicadoras GIL

• Se colocan en lugares de dificil acceso (cerca de cadatransformador)

• Pueden dar indicación erronea (Fusible o foco fundido)

• No es facil apreciar la magnitud de la falla

Al GADD



Alarma GADD

Alarma modular con:

•Indicador de fase con falla

•Indicador de nivel de falla

•Ajuste de nivel de alarma

en caso de falla

Alta Resistencia



• Limita la corriente de falla limitada a valores menores de 10A

(Tipicamente 5A)

• Se encuentra generalmente en sistemas de bajo voltaje

• Debe limitar la corriente a valores mayores que la corriente de carga

por capacitancia a tierra del sistema

• Requiere aislamiento del 173%



Beneficios

• Evita el tener que interrumpir la producción en caso de falla fase-

tierra

• Facilita la localización del punto de falla sin desenergizar alimentadores

• Permite tolerar la falla hasta que sea factible aislarla o corregirla

• Puede agregarse a sistemas flotantes sin necesidad de costosos

reles y breakers

IEEE



IEEE Std 242-1986

7.2.4 El aterrizaje por alta resistencia limita la falla a una

magnitud predeterminada. Esto hace posible utilizar reles defalla a tierra para identificar el alimentador con falla.

IEEE Std 141-19937.2.2 El aterrizaje por alta resistencia tiene las ventajas de los

sistemas flotantes pero limita los sobrevoltajes asociados con

esos sistemas. Además son inmunes a las fallas por arco

que ocurren en sistemas solidamente aterrizados ya que limitala corriente de falla a alrededor de 5 amperes.



CEC



CEC

Código Eléctrico Canadiense Regla 10-1102 (3):

Cuando se use un dispositivo de puesta a tierra en un sistema de

5kV o menor, el sistema deberá poder ser desenergizado

automaticamente al detectar la falla a menos que:

– La falla a tierra se limite a 5 A o menos; y

– Se proporcione una alarma visual o audible, claramente

identificada, para indicar la existencia de una falla a tierra.

Medición



Cálculo



Estimado rápido



Valores típicos



Corriente de falla



Corriente de falla A

B

C

RXC0 XC0 XC0

3IC0

IR

( ) ( )

2

0

2

3 C RF

I I I +=

( )00

3current,faultminimumAt32C RC F

I I I I MIN

==

Sistemas de Alta Resistencia



Semáforo

Detective

GEMINI

FUSION

Agregar

localizador de

fallas

Agregar

redundancia y

monitoreo de

resistencia

Agregar switch

y segunda

trayectoria a

tierra en

paralelo

Sistema SEMAFORO



Sistema SEMAFORO

DetecciónEl sistema tiene 3 lamparas de colores rojo, verde y ambar. La

roja indica falla a tierra activa, la verde indica que no ha habidofallas en el sistema y la luz ambar indica que hubo alguna falla.

ProtecciónPermite que su instalación electrica trabaje en forma segura aún

con una falla a tierra. Reduce significativamente el posible daño a

equipos y protege al personal contra fallas a tierra al limitar la

corriente de falla a un nivel mínimo.

LocalizaciónExiste un modelo del Semáforo que es compatible con el módulo

generador de pulsos. Este Semáforo ha sido diseñado

especialment para instalaciones con multiples transformadores. La

utilización de este módulo externo permitirá localizar el puntoexacto de la falla mediante la generación de pulsos detectables

con un sensor de corriente flexible portatil sin interrumpir la

producción.

SEMAFORO



SEMAFORO

• El STOPLIGHT es un sistema de puesta a tierra de alta resistenciacompleto y económico que proporciona una amplia protección alsistema contra fallas a tierra dañinas. Utilizando un simple peroefectivo sistema de tres lámparas, el Stoplight proporcionaindicación visual y remota para avisar al personal de operación y

mantenimiento de fallas a tierra.• Una luz roja indica un falla a tierra activa, una luz ámbar indica que

ha ocurrido una falla a tierra pero que es intermitente y una luzverde significa que no hay fallas a tierra activas en el sistema.

Componentes del SEMAFORO

R i t i d P t Ti d Alt R i t i



• Resistencia de Puesta a Tierra de Alta Resistencia

– Su función es limitar las corrientes de falla a tierra a niveles nopeligrosos bajo una condición de falla a tierra monofásica. Esto

proporciona al usuario la oportunidad de mantener la continuidad delproceso y detectar y liberar la falla.

• Relevador y Transformador Detector de Falla a Tierra

– Mide la corriente de falla a tierra utilizando un transformador desecuencia cero. Filtra armónicas para eliminar la posibilidad de disparos

en falso.• Sistema Pulsante Automático (opcional)

– Limitará cíclicamente la falla al 100%, 75% y 50% de la corriente defalla a tierra disponible.

• Sensor Portátil (para usarse con sistema pulsante opcional) – Permite seguir los pulsos desde su fuente hasta el lugar específico de

la falla. Una vez que se localiza la falla, puede ser aislada y reparada.

GEMINI



Patent Serial No.

09/656 328

DetecciónEl Gemini contiene una resistencia de puesta a tierra (Alta

resistencia) y un relé de falla a tierra y monitoreo de

resistencia. Es posible programar los valores de falla a tierra a

los que se disparará la alarma o se interrumpira el circuito.Este relé también alarmará o disparará cuando la el valor de la

resistencia de puesta a tierra sea mayor que el 150% o menor

que el 70% de su valor programado.

Protección

La resistencia de puesta a tierra tiene una trayectoriaredundante por lo que si una de ellas llegara a fallar la segunda

seguira proporcionando protección al sistema.

GEMINI



• El GEMINI es un sistema integrado de puesta a tierra de neutrotolerante a fallas y con monitoreo de resistencia.

• Este sistema patentado tiene un altísimo nivel de tolerancia a fallasya que combina un sistema de resistencia redundante con un reléque monitorea su integridad contra cualquier variación.

• Proporciona protección contra problemas que comprometan la

integridad de la resistencia, incluyendo cortos circuitos o circuitosabiertos, además de limitar cualquier falla a tierra a niveles segurosy predeterminados y alarmar en caso de cualquier falla.

• Si empezara a fallar alguna de las resistencias, el sistema dará una

alarma y continuará proporcionando la protección necesaria hastaque el problema sea resuelto.

Componentes del GEMINI



1.Unidad de Puesta a Tierra de Alta Resistencia

Limita las corrientes de falla a tierra a niveles que no ocasionen

problemas.Resistencias en paralelo que forman dos trayectorias identicas.

Dimensionadas para limitar las corrientes de falla fase-tierra avalores predeterminados. En caso de falla de alguna resistencia,la otra continuará limitando la falla a tierra a la mitad de losniveles predeterminados y seguirá proporcionando protección.

Adicionalmente una alarma indicará la falla de la resistencia.





2. Relé de Falla a Tierra con Monitoreo de Resistencia (GFR-RM)En conjunto con un sensor de resistencia y un sensor de corriente, el

GFR-RM mide la corriente a través de la resistencia de puesta a tierra,el voltaje de neutro a tierra y el valor óhmico de la resistencia; comparalos valores medidos contra sus parametros ajustables y al detectar

condiciones anormales proporciona salidas de relé y señalesluminosas.

El GFR-RM es el único relé capaz de discriminar entre fallas a tierra, fallasde la resistencia, corto circuito y circuito abierto. La unidad dispara en1.5 segundos después de detectar una falla en la resistencia. Esta

condición se determina cuando la resistencia baja a menos del 66% osube a más del 150% de su valor nominal.





3. Capacidad de Pulsos (Opcional)La corriente de falla fase-tierra se limitará cíclicamente al 100%,

75% y 50% de la corriente máxima permitida de falla a tierra.Este tren de pulsos podrá rastrearse fácilmente con unmultímetro y un sensor de de corriente flexible portátil (TS-

SENSOR) permitiendo la localización rápida del punto de fallaincluso en sistemas de distribución complejos sin necesidad dedesenergizarlos.

Resistencia Pulsante – OHMNI



Resistencia Pulsante OHMNI



Localizando fallas



Localizando fallas

GADP



• Rele de falla a tierra por detección de voltaje

• Para sistemas puestos a tierra por alta resistencia o flotantes



Relé GADP

Id l i t d t i t ti di d



• Ideal para sistemas de potencia con puesta a tierra por medio deresistencia donde se requiere indicación de la severidad de la falla,indicación de la fase fallada y la capacidad de localizar la falla.

• Opera bajo el principio del cambio de voltaje de línea a tierra que sepresenta cuando ocurre una falla en una de las líneas de un sistemacon puesta a tierra con alta resistencia.

• Para propósitos de medición, se utiliza un divisor de voltaje I-GARDtipo DDR2 el cuál proporciona una señal de baja tensiónproporcional para indicar cuál fase ha fallado y el nivel de falla como

un porcentaje del máximo nivel de falla del 100% (representando uncorto circuito de fase a tierra)

Relé GAPD



RESISTOR DIVIDER

SENSING NETWORK

VOLTAGE SENSINGRELAY

Sistemas de Puesta a Tierra



SLEUTH (DETECTIVE)

Para instalaciones existentes

DETECTIVE

Detección



El Detective cuenta con un sensor de corriente de falla, un relé que

indica visual (y opcionalmente en forma auditiva) la ocurrencia de

una falla a tierra y su magnitud. Además cuenta con un sistema

generador de pulsos que permitirá al personal de mantenimientolocalizar el punto exacto de la falla sin perjudicar la operación de

los equipos conectados al sistema.

ProtecciónEl Detective también incluye una resistencia de puesta a tierra que

limitará las corrientes de falla fase-tierra a niveles no perjudiciales

(Alta resistencia).

LocalizaciónLocalizar fallas a tierra es muy sencillo con el Detective. Basta

activar la generación de pulsos y seguirlos hasta el lugar donde se

encuentra la falla. Una vez encontrado el punto de falla es posible

decidir si se separa dicha sección del sistema o si es mejor esperaral siguiente paro programado.



Componentes del DETECTIVE



• Resistencias para Puesta a Tierra por Alta Resistencia

– limitan las corrientes de falla a niveles no peligrosos bajocondición de falla fase-tierra.

– Permiten de mantener continuidad en procesos mientras selibera la falla.

• Sensor de corriente flexible portátil – Permite seguir los pulsos desde el Detective™ hasta el punto

exacto donde se encuentra la falla. Puede ordenarse concircunferencias de 61cm (TS-SENSOR) ó 122cm (TS-

SENSOR-48).

Componentes del DETECTIVE



• Sistema Pulsante Automático

– Limitará la falla cíclicamente al 100%, 75% y 50% de la corrientede falla a tierra. El pulsado cíclico combinado con el sensorportátil ayudarán al usuario a localizar rápidamente el punto defalla aún en sistemas de distribución complejos y sin necesidad

de desenergizarlos o de desconectar las cargas.• Relé con Transformador Sensor de Falla a Tierra

– Este relevador digital basado en microprocesador mide lacorriente de falla a tierra utilizando un transformador de

secuencia cero integrado que mantiene su precisión sobre unrango de 45 a 65Hz y filtra las armónicas para eliminar laposibilidad de disparos en falso.

TURBO DETECTIVE



DetecciónEl Turbo Detective opera de manera similar al Detective con la

diferencia de que es movil. Esto permite contar con las ventajas del

detective sin tener que instalar uno en cada transformador siempre

y cuando no se tenga el neutro distribuido.

ProtecciónEl Turbo Detective también incluye una resistencia de puesta a

tierra que limitará las corrientes de falla fase-tierra a niveles

menores a 10 amperios (Alta resistencia).

LocalizaciónPara localizar fallas a tierra con el Turbo Detective bastará

conectarlo a tierra y a las tres fases del sistema con falla, activar la

generación de pulsos y seguirlos hasta el lugar donde se dejen de

observar. Una vez encontrado el punto de falla es posible decidir sise separa dicha sección del sistema o si es mejor esperar al

siguiente paro programado.

Relé DSP OHMNI



Selectividad en lainterrupcion en caso de una segunda falla atierra.

Relé DSP OHMNI

Diseñado para generar alarma sin disparar en caso de ocurrir una

falla a tierra Este relé tiene indicadores de fase magnitud y



falla a tierra. Este relé tiene indicadores de fase, magnitud y

alimentador con falla.

Es el único que ofrece protección contra segunda falla gracias a su

sistema SIFT (Disparo selectivo instantaneo) que permite al usuario

priorizar los alimentadores de modo que al ocurrir la segunda falla

solo se disparará el alimentador de menor prioridad manteniendo elfuncionamiento del resto del sistema.

Además cuenta con un módulo generador de pulsos que permitirá

encontrar la ubicación exacta de la falla sin tener que deconectar elsistema.

Relé DSP OHMNI



Nuevas características del DSP OHMNI



• Comunicación Modbus

• Seguridad mejorada – Detección de corrientes de

arranque evita los incomodos disparos falsos

provocados por altas corrientes de arranque

• Montable en riel DIN – requiere mucho menos espacio

en tableros – ahora cabe en secciones de 22” de ancho

Relé DSP OHMNIOHMNI-PM NGR

PULSE SIGNAL BREAKER

LOADS

G



DDR225VA CPT

120V

MAIN BUS

HORN

1A

DSP-DSM

ZSCS

TRIP SIGNAL

ALARM

CONTACTS

A B C N G

A B N GC

POWER AC/DC

T R I P

C O N T A C

T

S E N S O R

I N P U

T

DSP-DFM

DSP-DFMDSP-DPS

DSP-DM

RS-485 TO NETWORK

DSP-DFM

DSP-DFM

1A

1A

N

20 COND

RIBBON

Sesión 4



• Otros Productos:

Rele Minero GCHK-100

DGF-CT-A

Paneles de Protección Personal

Relé Minero GCHK-100



Relé Minero GCHK-100



• Para atender las necesidades especiales de la minería, I-Gard hadesarrollado el relevador de falla a tierra GCHK-100. Este relevadorincrementará la seguridad del personal y el equipo en aplicacionessobre y bajo tierra. La detección de fallas a tierra es importante paraevitar descargas eléctricas y riesgos de incendio que al ocurrir

podrían causar serios daños.

• El GCHK-100 ha sido diseñado para usarse en sistemas aterrizadospor resistencia de hasta 4160V así como en circuitos de sistemasaterrizados cuando la corriente de carga se limite a 800 A.

Funcionamiento

• La seguridad del personal contra descargas eléctricas depende en muchode la integridad de la puesta a tierra del equipo cuando está energizado.Para esto se incorpora un segundo conductor de puesta a tierra en el cable



Para esto se incorpora un segundo conductor de puesta a tierra en el cablede arrastre del equipo móvil. El GCHK-100 monitorea ambas tierras y

dispara cuando se excede un valor determinado.• Adicionalmente detectará si el circuito de tierra se ha puesto en corto o está

abierto. En caso de una falla en la conexión a tierra y una fuga eléctricadentro del equipo móvil, la carcasa podría energizarse y provocar unadescarga. En este caso el GCHK-100 detectará los altos voltajes en la

carcasa del equipo y disparará rápidamente. Este disparo será dos vecesmás rápido que en caso de un problema en la tierra y será cinco veces másrápido cuando el voltaje en la carcasa exceda los 100 V.

• Detecta la falla a tierra con 13 niveles de disparo, de 0.25 a 12.5A y ochoniveles de retardo, de 0.20 a 10 segundos.

• Verifica el circuito de tierra mediante conductor de tierra piloto auxiliar.

• Protección de voltaje de paso en carcasa. Cuatro niveles de disparo de 40a 100 V.

Relé de falla a tierra para CCMs:DGF-CT



El DGF-CT cabe en una caja de CCM



Paneles de Protección Personal



2PDT



• Protección de Personal, Una fase

• Clase A 5mA

• CSA No 144

• Cargas de 70A

• 120/208V, 120/240V

• 2 Polos

• Usos: Piscinas, Bombas, Jacuzzis

GP/GPA



• 5mA, y 10mA, ajustes fijos de 208 a 600V

• CSA No144, UL 1053

• Sistemas puestos a tierra y flotantes

• Cargas de hasta 90HP

• Arrancadores, Bombas, Estaciones dePrueba

• Requiere Breaker o Contactor

GPD, GPFJ



• 5mA, 10mA, 20mA, 35mA, 50mA

• 208V a 600V,

• CSA 144, UL 1053

• Sistemas puestos a tierra y flotantes

• Completo con Breaker o Interruptor manual• Iluminación bajo el agua, Fuentes, Granjas de peces, Lecherias

• Estaciones de pruebas, Laboratorios.

Sesión 5



• Aplicaciones

Industrias Petrolera, Eléctrica, Química, de

Alimentos, del Papel,Minera, delTransporte, Automotriz, Centros de

Cómputo, Aeropuertos, Hospitales, Barcos



Generadores en Paralelo

GENERATORS600VG G G G

TYPICAL PARALLEL GENERATOR HIGH RESISTANCE GROUNDING SCHEME

Zero Sequence Current Sensors

(one per feeder; one per generator)



600V

DDR2-6

DSA

15-20A, 3P

100 kAIC

5A, 347V NeutralGrounding Resistor

To BMS

To BMS

Optional

Pulsing Resistor

5A, 600V

Zig-Zag Grounding

Transformer

2 - #16AWG, 24 Vdc

for pulsing control

See Notes 1 and 2.

Notes:

1. NGR/Zig-Zag assembly w ith pulsing resistor , IPC Part Number: OHMNI-6PM-5-ZZ

2. NGR/Zig-Zag assembly w ithout pulsing resistor, IPC Part Number: NTR600-5-ZZ

D S - P M 2

Optional DS-PM2 Pulsing Card

AWG#8 as per

CEC 10-1108(3)

Sesión 6



• Configuración y especificación deproductos

Mayor información

Consultando nuestro web site:



www.i-gard.com

Enviandonos un e-mail a:

[email protected]

[email protected]

Muchas gracias!

Bibliografía



• IEEE Std 80-2000 Guide for Safety in AC Substation Grounding

• IEEE Std 142-1991 Grounding of Industrial and Commercial PowerSystems.

• IEEE Std 141-1993 Electric Power Distribution for Industrial Plants.

• NEC 70 1998. National Fire Protection Association. Quincy MA.

• The National Electrical Code - 1990 Handbook. National

Fire Protection Association. Quincy MA.• McGraw-Hill's Standard Handbook for Electrical Engineers 1993.McGraw-Hill. New York NY.

• McGraw-Hill's National Electrical Code Handbook 1993. McGraw-Hill. New York NY.

sistemas de puesta a tierra, sistemas electricos

Documents