Este método de
p.a.t. del neutro de generadores es similar a una resistencia de valor óhmico
elevado, siendo la intensidad de p.a.t. del orden de 5 a 10 A. Al ser tan
pequeña la intensidad de falta no es necesario utilizar protecciones rápidas o
interruptores de neutro que desescitan el generador antes de que la avería sea
grave.
Con este método no
se obtiene intensidad suficiente para la protección selectiva por lo que se usa
especialmente en grupos generador- transformador.
No se necesita una
corriente de falta grande, ya que cualquier tensión que aparezca en el neutro,
puede emplearse para desconectar el generador.
Cuando la
resistencia del neutro es alta, como se ha mencionado antes, se pueden crear
sobretensiones transitorias por maniobras de interruptores o arcos a tierra.
Tales
sobretensiones dependen de la resistencia del neutro y de la capacidad a tierra
del generador y de los equipos conectados a barras del generador. Estas se
pueden expresar como una relación entre las pérdidas de la resistencia de
neutro (en kW) y los kVA de carga capacitiva a tierra, como se indica en la figura
12.
Las sobretensiones
transitorias son bajas, si la resistencia secundaria tiene unas pérdidas en kW
igual a los kVA capacitivos a tierra; dicho de otra forma, si:
Figura 12.- Eficacia de las pérdidas en la resistencia para limitar
las sobretensiones transitorias. La tensión está dada en % de la tensión de
cresta nominal simple del generador.
Para calcular la
calcular la capacidad a tierra, es necesario conocer la capacidad de los
bobinados del generador, la de los condensadores de protección contra descargas
atmosféricas y la de los cables.
Las capacidades
típicas de los bobinados de generadores pueden ser listados como sigue:
Potencia nominal
(kVA)
|
r.p.m.
|
Tensión nominal
(kV)
|
Capacidad a
tierra
(µF)
|
9.400 – 25.000
31.000 – 62.500
70.500 – 192.000
62.500 – 140.000
176.500 – 183.000
|
3.600
3.600
3.600
1.800
1.800
|
11.5 – 14.4
12.5 – 14.4
12.5 – 20
12.5 – 20
12.5 – 20
|
0,13
0,36
0,70
1,08
1,87
|
Estos valores se
deben utilizar cuando no se logren datos del fabricante.
Las expresiones
para el cálculo de los parámetros mencionados (kV∆ - RS - IR) son:
KVL-L =
Tensión nominal del generador, entre fases en kV.
KVTR = Tensión
nominal primaria del transformador de distribución.
N = Tensión
primaria / tensión secundaria
C = Capacidad total
de las tres fases a tierra en microfaradios.
Se supone que Rp =
Xc. Figura 13
Figura 13
Cuando se vaya a
separar de las barras debido a una falta, el tiempo transcurrido entre falta y
disparo del interruptor del generador, viene dado por la figura 14.
Figura 14.- Sobrecargas de corta duración para transformadores
de distribución
La práctica normal
es la elección de 30 minutos, que corresponde a un transformador de potencia
igual a los kVA capacitivos a tierra y su tensión fase-tierra.
Las características
del transformador y resistencia (Rs) se pueden elegir de la figura 15 y 16:
C = Capacidad en
microfaradios de las tres fases a tierra
kVTR =
Tensión nominal primaria del transformador de distribución
Tensión nominal del
secundario del transformador 240 V
Figura 15.- Ohmios de la resistencia en el secundario para el
transformador de distribución de puesta a tierra
Figura 16.- kVA del transformador e intensidad en la resistencia
del secundario.
Cálculo de un transformador de distribución y su resistencia
en el secundario
Sea un generador de
47.000 kVA, 13,8 kV, conectado a un transformador elevador.
Capacidad a tierra
del generador
(Las tres fases): 0,315
Condensadores de
protección (tres fases)
contra sobrecargas
repentinas: 0,750
1,065
Se toma un
condensador C = 1,2 µF
El transformador
será 13.800 / 240 V.
Según esto tenemos:
KVTR =
13,8
KVL-L = 13,8
C x (KVTR)
= 228,5
C x (KVTR) (KVL-L)
= 228,5
Empleando las
figuras 15 y 16 se tienen los valores:
RS =
0,67 Ω
IR = 210
A
y el transformador:
50 kVA: servicio
continuo
20 kVA: 10 minutos
10 kVA: 1 minuto
Figura 17: Conexión a tierra del neutro de un generador mediante
un transformador de distribución con una resistencia en el secundario.
Si empleamos las
fórmulas tendremos:
FUENTES:
Irwin Lazar: Análisis
y Diseño de Sistemas Eléctricos
General Eléctrica
Española: Puesta a tierra del neutro de las redes de energía eléctrica
Mariano Cecilia:
Distribución de energía eléctrica. Centros de Transformación
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