Sistemas de puesta a tierra en generadores eléctricos: tipos y criterios de elección

Resumen

El documento explica los objetivos de la puesta a tierra en generadores eléctricos, como limitar sobretensiones y corrientes de falta y mejorar la selectividad de las protecciones. Describe los distintos tipos de conexión a tierra (rígida, por inductancia, por resistencia, resonante, por capacitancia y aislada) y sus características. Finalmente recoge los factores que determinan la elección de la puesta a tierra.

Puntos clave

La puesta a tierra busca limitar las sobretensiones transitorias, la corriente de falta a tierra y mejorar la sensibilidad y selectividad de las protecciones.
Existen seis formas de puesta a tierra: rígida, a través de inductancia, a través de resistencia, resonante, a través de capacitancia y aislada.
Un sistema se considera rígidamente puesto a tierra cuando el Coeficiente de Puesta a Tierra (COG) es menor o igual a 80%.
En redes muy puestas a tierra, como la Red de Transporte, el Factor de Falla a Tierra (EFF) es muy poco mayor que 1; valores superiores a 1,4 corresponden a redes poco puestas a tierra.
La puesta a tierra resonante anula la corriente de cortocircuito a tierra mediante una impedancia principalmente inductiva.
La elección de la puesta a tierra considera la minimización del daño interno, el estrés mecánico del generador, las sobretensiones y la coordinación de protecciones.

Ponte a prueba

Puesta a Tierra de Generadores

1. Objetivo de la puesta a tierra

Conseguir valores razonables de selección de pararrayos.
Limitación de sobretensiones transitorias ante faltas a tierra.
Mejora de la sensibilidad y selectividad del sistema de protección.
Limitación de la corriente de falta a tierra.
Mejora de la seguridad operativa.

2. Tipos de puesta a tierra

2.1. Formas de realizar la puesta a tierra

Rígido a tierra:
- Conexión directa con tierra, con una conexión adecuada que no presente impedancia (o sea prácticamente nula).
Puesta a tierra a través de inductancia:
- Conexión a tierra a través de una inductancia (normalmente reactancia). Puede ser de alto o bajo valor.
Puesta a tierra a través de resistencia:
- Conexión a tierra a través de impedancia principalmente resistiva. Puede ser de alto o bajo valor.
- Se realiza mediante un transformador o en el devanado en triángulo abierto de un transformador.
Puesta a tierra resonante:
- Conexión a tierra a través de impedancia (principalmente inductiva), dimensionada de forma que la corriente de cortocircuito (I_CC) a su través sea igual y opuesta a la del resto de elementos, con el fin de que dicha corriente de CC se anule.
- Con falta a través del aire I_CC = 0, y sobretensiones como en el punto 3 (=U_N).
Puesta a tierra a través de capacitancia:
- Conexión a tierra a través de un condensador. Prácticamente nunca se utiliza este modo de PAT (Puesta a Tierra).
Aislado a tierra:
- No existe una puesta a tierra efectiva (salvo los transformadores de tensión o TTs).

2.2. Características de la puesta a tierra

Rígida a Tierra:
- Se habla de sistemas rígidamente puestos a tierra cuando la impedancia de puesta a tierra es lo suficientemente pequeña para que el Coeficiente de Puesta a Tierra (COG) ≤ 80%.
No Rígida a Tierra:
- Se habla de sistemas no rígidamente puestos a tierra cuando la impedancia de puesta a tierra es lo suficientemente pequeña para que el COG ≥ 80%.

En redes muy puestas a tierra, como la Red de Transporte (RdT), los valores de Factor de Falla a Tierra (EFF) son muy poco mayores que 1. Valores superiores a 1,4 se corresponden con redes poco puestas a tierra.

3. Factores para la elección de la puesta a tierra

3.1. Factores de elección de la puesta a tierra

Minimización del daño interno para faltas a tierra.
Limitación del estrés mecánico del generador para falta pasante.
Limitación de sobretensiones temporales y transitorias.
Facilitación de la detección de faltas a tierra en el sistema del generador.
Coordinación de protecciones en el sistema del generador.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es el objetivo principal de la puesta a tierra en un generador?

Su objetivo es limitar las sobretensiones transitorias ante faltas a tierra, controlar la corriente de falta y mejorar la seguridad operativa y la selectividad de las protecciones.

¿Cuándo se considera un sistema rígidamente puesto a tierra?

Se considera rígidamente puesto a tierra cuando la impedancia de puesta a tierra es lo suficientemente pequeña para que el Coeficiente de Puesta a Tierra (COG) sea menor o igual a 80%.

¿Qué es la puesta a tierra resonante?

Es una conexión a tierra a través de una impedancia principalmente inductiva, dimensionada para que la corriente de cortocircuito a su través anule la de los demás elementos. Con falta a través del aire, la corriente de cortocircuito resulta cero.