Protección de defectos fase-tierra en MT

El valor de la impedancia de puesta a tierra influye sobre el método de protección necesario contra los defectos fase-tierra. De forma general, cuando más importantes son las corrientes de defecto, más fácil es su detección; e inversamente, cuanto más débiles son las corrientes de defecto, más delicada y sensible a fenómenos parásitos es su detección.

Por otra parte es deseable, y a veces imperativo, realizar esta protección, no en un punto solamente sino sobre cada una de las arterias de la red, con un funcionamiento selectivo entre los relés.

La protección de los defectos fase tierra se realiza mediante relés de máxima intensidad alimentados por la corriente de tierra.

La medida se puede llevar a cabo:

-       Mediante un único transformador toroidal atravesado por los tres conductores de fase, el cual nos detectará directamente la suma de las tres corrientes (nula en ausencia de defecto),

-     Mediante tres transformadores de intensidad, con los secundarios conectados de forma que pueda obtenerse un conductor neutro recorrido por la suma de las tres intensidades de fase.

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La solución «transformador toroidal» es la más precisa, si las condiciones de la instalación a base de cables la hacen posible, pero evidentemente no es aplicable en embarrados o líneas aéreas.

La solución «tres transformadores de intensidad» -TI- se usa muy a menudo, particularmente cuando los tres TI son necesarios para otros menesteres. Sin embargo, la medida que se realiza viene afectada por los errores de precisión de cada uno de los TI, especialmente en régimen de sobreintensidad transitoria cuando se saturan los transformadores.

Regulación de las protecciones de tierra:

Esta regulación, que debe de escogerse en función de la precisión de las medidas, ha de asegurar la mejor protección y permitir la selectividad.

Si la medida se realiza por la suma de las corrientes secundarias de los tres TI, estará viciada por la dispersión de los TI. En particular, se mide una corriente homopolar, en ausencia de defecto a tierra, cuando los TI se saturan.

Esta saturación se debe a la excesiva amplitud de la corriente de fase, pero también, muy especialmente, a la componente continua que aparece en la corriente de cortocircuito o en la de conexión asimétrica.

Es preciso hacer notar que durante el régimen transitorio la componente puede provocar la saturación de los TI aún cuando el valor de cresta de la corriente transitoria sea del orden de 10 veces inferior al valor de saturación correspondiente a una corriente simétrica de establecimiento.

Una protección de tierra alimentada por 3 TI debe de ser, por tanto, temporizada para evitar desconexiones intempestivas causadas por regímenes transitorios.

El umbral de regulación no debe ser inferior al 6% del calibre del TI en el mejor de los casos, o del 15 al 20% de dicho calibre en los casos más desfavorables.

Por otra parte, si aparece un defecto a masa en un devanado en estrella en las proximidades del punto neutro, la corriente máxima de defecto sólo será una fracción muy reducida de la corriente límite impuesta por la impedancia de puesta a tierra del neutro. Por tanto, se regula normalmente el umbral al 20% de la corriente máxima limitada por la puesta a tierra del neutro, con objeto de proteger el 80% de los devanados.

Por último, como indica el cálculo de las corrientes de defecto, las partes sanas de la red están recorridas por una corriente homopolar capacitiva.

Con objeto de que la protección de una arteria sana no actúe intempestivamente, la regulación del umbral debe de ser un 30% superior al valor de la corriente capacitiva que se tiene en esta arteria cuando afecta a la red un cortocircuito fase-tierra.

Eventualmente se ha de tener en cuenta la presencia de armónicos de tensión que determinan en las capacidades unos valores de corriente tanto más importantes cuanto mayor es el orden del armónico. Hay que recordar que los armónicos de tercer orden y sus múltiplos se suman, aún en el caso de un régimen equilibrado.

Las características de la impedancia de puesta a tierra del neutro y las protecciones deben de estar coordinadas de manera que esta impedancia no pueda ser deteriorada por la propia corriente de defecto antes de su eliminación.