Malla de tierra en Subestaciones Eléctricas

La malla de tierra es un sistema de conductores desnudos con espacios estrechos que permite conectar los equipos que componen un sistema eléctrico a un medio de referencia como lo es la tierra.

A la malla de tierra construida debajo de un terreno donde se encuentra instalada una subestación deben conectarse las siguientes partes del sistema:

- El neutro de los transformadores de potencia.

- Los pararrayos.

- Las carcasas metálicas de los equipos eléctricos, ya sean estos: transformadores de potencia, transformadores de medida, interruptores, banco de capacitores, motores, entre otros.

- Estructuras de los tableros de distribución de alumbrado y fuerza.

- Soportes metálicos de chuchillas desconectadoras, aisladores de soporte, mallas de protección, etc.

- Estructuras metálicas en general.

Los elementos principales que constituyen una malla de tierra son los siguientes:

1. Electrodos o varillas de tierra.

2. Conductor de tierra.

3. Conductores de protección.

4. Conductores de servicio.

5. Conexiones.

- Proporcionar un medio para disipar la corriente eléctrica en la tierra bajo condiciones normales o de cortocircuito, sin exceder ningún tipo de límite operacional de los equipos o afectar adversamente la continuidad del servicio.

- Asegurar el buen funcionamiento de los equipos de protección de una red, lo cual garantizará el adecuado aislamiento de las partes de dicha red que estén siendo afectadas por la falla.

- Minimizar la interferencia de los circuitos de transmisión y distribución sobre los sistemas de comunicaciones y control.

- Mantener ciertos puntos de una red a un nivel de potencial definido con referencia a la tierra.

- Impedir que los soportes de los equipos alcancen un nivel de potencial diferente al de la tierra.

- Evitar las descargas eléctricas estáticas en atmósferas explosivas.

- Proteger la red contra los efectos de las descargas atmosféricas.

- Permitir la utilización de la tierra como camino de retorno en la transmisión de energía en corriente continua.

Requisitos

Un buen sistema de puesta a tierra provee una baja resistencia hacia la tierra remota para minimizar el incremento de potencial a tierra.

Los valores aceptables para un buen sistema de tierra recomendable en subestaciones son los siguientes:

Valores de resistencia de puesta a tierra en subestaciones

Denominación Resistencia de tierra

Subestaciones de transmisión y subtransmisión

1 Ω o menos

Finalidades

- Proteger a los individuos, limitando las tensiones de toque y de paso a tensiones aceptables en todas las zonas de las instalaciones durante condiciones de falla.

Subestaciones de distribución pequeñas

Desde 1 Ω hasta 5 Ω

Fuente: Norma IEEE Std. 80-2000, Guide fo Safety in AC Substation Grounding.

Medición

Se deben llevar a cabo las mediciones de la resistividad del terreno en el área donde se instalará el sistema de tierra, determinando la resistividad de la o las capas del terreno que deban aplicarse en los cálculos del sistema de tierra. Este estudio deberá llevarse a cabo en la época del año de menor humedad del terreno. Se deben realizar dos mediciones: Una de resistividad cuyos resultados permitirán establecer el diseño de la red de tierra y otra medición de resistencia posterior a la construcción del sistema de tierra a fin de verificar si se cumplió con los parámetros de diseño esperados.

Servicios auxiliares

Se entiende por servicios auxiliares al conjunto de instalaciones formadas por las fuentes de alimentación de corriente directa y de corriente alterna, de baja tensión, que se utilizan para energizar los sistemas de control, protección, señalización, alarmas y alumbrado de una subestación, así como el sistema contra incendio. Los sistemas auxiliares del conjunto de la instalación se pueden considerar alimentados en la siguiente forma:

1. En corriente directa, por una batería de 110 V y otra de 48 V.

2. En corriente alterna, por transformadores de distribución 23/0,38 kV.

Partes de un sistema auxiliar

Los sistemas auxiliares pueden considerarse formados por el siguiente conjunto de partes y sistemas:

1. Servicio de estación. Este servicio comprende:

- Transformadores.

- Tableros

- Baterías.

- Cargadores.

- Grupo generador de emergencia.

2. Alumbrado.

3. Sistema contra incendio.

4. Aire acondicionado.

A continuación se ofrece una breve descripción de cada una de las partes.

Servicio de estación

Transformadores

Dependiendo de la complejidad de la subestación, la capacidad de los transformadores del servicio de estación varía en función de las cargas conectadas. Siempre se deben utilizar dos transformadores, para que uno sea la reserva del otro.

Tableros

La cantidad de tableros y secciones que éstos tengan depende de la complejidad de la subestación de que se trate.

Tablero principal

Es un tablero que opera a la tensión de 380/220 V de corriente alterna. Este tablero se emplea para el control y protección de los servicios de corriente alterna.

Baterías

Las baterías instaladas en las subestaciones, que forman parte de los servicios auxiliares, tienen como función principal almacenar la energía que se utiliza en el disparo de los interruptores, por lo que deben hallarse en óptimas condiciones de funcionamiento.

Actualmente se utilizan dos tipos de baterías, las cuáles son:

- Plomo-ácido.

- Alcalinas (níquel-cadmio).

Los principales componentes de la batería de plomo se componen de:

1) Placa positiva.

2) Placa negativa.

3) Electrolito.

4) Separadores.