Se analiza tensiones y corrientes en el caso de presencia de la falla a tierra en sistemas puestos a tierra, como en sistemas no puestos a tierra en el lado de alimentacion. A fin de ilustrar la falla vectorialmente la:

. FALLA A TIERRA

En Sistema Puesto A Tierra

La protección dependera de ZO que incluye resistencia de falla de tierra y resistencia de arco

Este Circuito Se Formara Una Vez Que El Cable Toque Tierra

Si Z0 es de bajo valor: Se presentaran las siguientes perturbaciones en el sistema electrico:

Sobre tensión transitoria en fases sanas igual a Ia1xZ1
Sobre corriente fase a tierra (KA) = 3 Ia0, riesgo de perder la estabilidad es decir interrupcion de energia a mayor numero de usuarios.
Sobre temperatura = cteT x KA2
• Sobre esfuerzos mecanicos = cteM x KA2
•La tensión de paso = cteP x KA

Si Z0 es de alto valor:

Se presentara la falla a tierra de alta impedancia, lo cual significa una baja corriente de falla, la deteccion es mas lenta.

En Sistema No Puesto A Tierra

•En el circuito de falla esta la Resistencia falla de tierra, y XC reactancia capacitiva del sitema.

 

 

Este Circuito Se Formara Una Vez Que El Cable Toque Tierra

Si Z0 es de bajo valor: Se presentaran las siguientes perturbaciones en el sistema electrico:

•La protección detecta la sobretension homopolar, si se trata de varios alimentadores para ubicar la falla se utiliza reles direccionales, (mide la direccion de la potencia reactiva capacitiva de falla).

•Se presenta la sobretensión en sistemas aislados en estrella

•El problema de la detección es acentuado debido a que circula baja corriente de falla

Si Z0 es de alto valor: 

Se presentara la falla a tierra de alta impedancia, lo cual significa una baja corriente de falla, y es muy probable que la falla no sea detectada, pero con transformadores de baja corriente de excitacion es posible mejorar esta deteccion.

Problema Común de Las Protecciones Actuales, los circuitos de deteccion estan diseñados para comenzar a detectar la falla cuando el cable toque tierra, luego de transcurrido un tiempo se enviara el disparo para abri un interruptor de potencia para despejar la falla.

•Tiempo de Espera para que el Cable Toque Tierra

•Luego Se Cree Una Ruta Por Tierra

•Luego Comenzara La Detección

•Dependen de la resistencia de falla a tierra

•La vida esta expuesta a el toque directo con el cable energizado en caida

•La propiedad esta expuesta a el toque directo con el cable energizado en caida por lo tanto a incendios.

Sistema Puesto A Tierra, siempre existira la reactancia capacitiva de linea dependiendo de la longitud de la linea sera despreciable en el caso de lineas cortas, pero por estar puesto a tierra el circuito de falla sera inductivo por la reactancia de transformador y linea

Se usa Reles de distancia, reles diferenciales

Y Rele de sobrecorriente de tiempo inverso, Con Elemento direccional por corriente inductiva para ubicar el tramo fallado.

Sistema Puesto A Tierra Con BOBINA

.

•Se usa Rele de sobrecorriente de tiempo inverso

•Y Rele direccional de sobre corriente homopolar

•Si XC>XL con elemento direccional por corriente inductiva

•Si XC=XL con elemento direccional por corriente resistiva

Sistema Puesto A Tierra Con RESISTENCIA

Se usa Rele de sobrecorriente de tiempo inverso

•Y Rele direccional de sobre corriente homopolar

•Con Elemento direccional por corriente resistiva

Sistema NO Puesto A Tierra (XC<<)

•Se usa Rele direccional de sobrecorriente homopolar

• Con Elemento direccional por corriente capacitiva

•I/O con Elemento direccional por corriente resistiva

•Se usa Rele de sobrecorriente de tiempo inverso

Sistema NO Puesto A Tierra (XC>>)

Se usa Rele direccional de sobrecorriente homopolar. Se ingresa en el momento de falla una resistencia a tierra

•Con Elemento direccional por corriente resistiva

•Se usa Rele de sobrecorriente de tiempo inverso

El Problema De La SENSIBILIDAD

•La capacitancia, las pérdidas por fuga en aislamientos, el efecto corona, el desbalance de cargas permiten una baja corriente homopolar, en condiciones del sistema sin falla, lo cual no permite el seteo de operacion de reles a bajos valores de corriente

•La corriente de excitación de los transformadores de corriente puede ocasionar una falsa operación de la protección, lo cual no permite el seteo de operacion de rele a bajos valores de corriente 

El Problema De La DETECCIÓN

•El problema de la sensibilidad no permite bajos valores de setting del rele

•En el momento de falla la detección dependera de la resistencia del terreno. Una alta resistencia podria hacer lento la operación de la proteccion, y el tiempo de deteccion muy extenso.

CONCLUSIONES

LOS SISTEMAS DE PROTECCION DEBEN COMENZAR A DETECTAR LA FALLA, UNA VEZ QUE EL CABLE COMIENZA A CAER, ES DECIR FASE ABIERTA:

* EN SISTEMAS RADIALES SE DEBE DETECTAR, LA CAIDA DE TENSION EN EL LADO DE CARGA, DE LA FASE FALLADA, Y ASI ABRIR EL INTERRUPTOR AUTOMATICO QUE ALIMENTA LA RED FALLADA.

* EN SISTEMAS CON VARIOS GENERADORES, LA PERDIDA DE UNA FASE PROVOCA QUE LAS DOS FASE SANAS TENGA IGUAL VALOR, ENTONCES LA PROTECCION DEBE DETECTAR, LA IGUALDAD DE ESTAS CORRIENTE, Y ASI ABRIR EL INTERRUPTOR AUTOMATICO.

Observaciones a los sistemas de proteccion existentes:

• El problema de la sensibilidad no permite bajos valores de setting del rele, la detección se dificulta con una falla a tierra de alta impedancia

Es necesario crear una ruta de descarga a tierra en caso de falla o transitorios, segura para la vida y bienes.

•Perdida de calidad de energia y perturbaciones a usuarios, como una carga como un Centro de Computo, Telecomunicaciones, Equipos de Voz y data, se veran afectados por ruidos, sobretensiones, no solo puede perder valiosa informacion, sino su PC.

• En niveles de baja tension la falla a tierra de alta impedancia, con neutro a tierra, la falla puede dañar mucho si Ud. no cuenta con una adecuada proteccion en corriente y tension.

•Muchos comercios, industrias, hospitales, se suele alimentar a una carga monofasica con 4 conductores. Y a una carga trifasica con 6 conductores. Lo cual es justificado. Separar tierras electronicas de electricas, unidas en una malla y enrutarlas adecaudamente. 

•Se debe poner enfasis a las perturbaciones de tension, pero sin descuidar a la falla a tierra de alta impedancia.

•La falla a tierra de alta impedancia, en sistema aislado, la primera falla a tierra no ocasionara sobrecorrientes, y se asemejara a un sistema puesto a tierra. La segunda falla a tierra de alta impedancia producira sobrecorrientes.

•Las fallas a tierra de alta impedancia son las mas ocurrentes. Son las mas perjudiciales por que pueden permanecer por mucho tiempo sin ser detectadas.

•En alta tension y su sistema es aislado use la proteccion hompolar y ubique la falla con la capacitancia de la misma red i/o en el momento de falla inserte una resistencia.

• En alta tension y su sistema esta puesto a tierra. Respaldese por Proteccion por impedancia, diferenciales de linea, y homopolares, contra sobretensiones transitorias.

•Su sistema electrico debe ser una de estas configuraciones, sea en baja, media o alta tension.

•La Sobre tensiontransitoria, flicker, dip, interrupciones, perturbaciones de alta frecuencia serian menores si hacemos un buen diseño e instalacion. Sin descuidar los armonicos y las posibles descargas estaticas a fin de contar con energia de buena calidad.