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domingo, 11 de agosto de 2019

Implementación y explotación de una red de baja tensión con neutro aislado (IT)


Controladores permanentes de aislamiento (CPA) Schneider Electric

Disposiciones generales

El esquema de distribución en baja tensión IT no requiere el corte de energía automático cuando ocurre un fallo de aislamiento, llamado "primer fallo".

De hecho, se ha visto en el post: “Contactos indirectos en un esquema de distribución de baja tensión IT (neutro aislado)” descrito en el link:
que para este esquema las tensiones de contacto que se desarrollan durante un primer fallo de aislamiento no son peligrosas para las personas.

Por lo tanto, la explotación de un sistema eléctrico con neutro aislado puede continuar a pesar del "primer fallo", lo que incrementa la continuidad del servicio.

Este esquema requiere la instalación de las siguientes medidas:
  •  Instalación de un controlador permanente de aislamiento (CPA), impuesto por la norma IEC 61557-8,  además de las normas IEC 61326-1 y 61326-10 que se refieren a la Compatibilidad Electromagnética (CEM)., estos controladores de aislamiento deben señalizar el "primer fallo" (con una señal audible, visual o ambas).
  • Búsqueda del primer fallo de aislamiento mediante un servicio de mantenimiento competente para obtener todos los beneficios de este esquema. Esta búsqueda debe llevarse a cabo dentro de las ocho horas posteriores a la aparición del defecto, puede facilitarse mediante el uso de equipos de localización automática.
  • Corte automático cuando aparece un nuevo fallo "segundo fallo".
  • Verificación de las condiciones de disparo de los dispositivos de protección contra fallos entre fases, con la instalación de medidas especiales si estas condiciones no pueden garantizarse (ver § disposiciones especiales).
  • Instalación, en la cabecera de la instalación, de un dispositivo limitador de sobretensión conectado entre el neutro del transformador de distribución y tierra o entre una fase y tierra si el neutro no es accesible.

Controladores de aislamiento y localizadores  del primer defecto

Se han desarrollado sistemas de control de aislamiento y localizadores del primer fallo que proporcionan una reducción significativa en las operaciones del servicio de mantenimiento.

El principio de estos controladores consiste en aplicar, por medio de un generador adecuado, una pequeña tensión de baja frecuencia o una pequeña tensión continua entre la red a controlar y tierra. Cuando el aislamiento disminuye, se establece una corriente de fuga, su medición permite evaluar el nivel de aislamiento de la red y localizar la posición de un posible defecto.

Solo los sistemas que inyectan una señal de baja frecuencia pueden localizar los fallos, pueden utilizarse tanto en sistemas de c.c. como de c.a., algunos pueden distinguir entre la parte resistiva y la parte capacitiva de la corriente de tierra, y así realizar la correcta medida de la resistencia de aislamiento de la red.

Los logros modernos permiten la medición permanente de la resistencia de aislamiento de cada circuito; se hace así posible la prevención del primer defecto. Las mediciones realizadas en la instalación se transmiten por red digital a una unidad central de procesamiento que elabora toda la información necesaria para los técnicos de mantenimiento.

Ejemplo 1: Búsqueda móvil manual (ver Fig. 1)

El generador puede ser fijo o móvil, el detector y la pinza amperimétrica son móviles.


1: Generador fijo BF
2: Generador móvil BF
3: Detectores de pinza amperimétrica móviles

Figura 1: Búsqueda móvil manual

Ejemplo 2: Búsqueda fija automática (ver Fig. 2)

El controlador de aislamiento permanente y los detectores asociados con sus transformadores de intensidad toroidales instalados en cada salida de circuito hacen posible tener un sistema de búsqueda automática bajo tensión.

1: Generador fijo BF
2: Detectores fijos

Figura 2: Búsqueda fija automática

Ejemplo 3: Búsqueda y detección automática (ver Fig. 3)

El controlador de aislamiento y los detectores asociados con sus transformadores de intensidad toroidales instalados en cada salida de circuito permiten seguir la evolución del nivel de aislamiento de cada circuito.

La unidad central de procesamiento se comunica con un PC que proporciona la visión general de la red, su nivel de aislamiento y la evolución del aislamiento de cada circuito.

1: Generador fijo BF y central de tratamiento
2: Detectores
3: PC
4: Red digital

Figura 3: Búsqueda y explotación automática

Disposiciones especiales

Uso de dispositivos diferenciales de alta sensibilidad (ver Fig. 4)

La utilización de dispositivos diferenciales de alta sensibilidad (≤ 30 mA) es obligatorio en los siguientes casos:
  • En circuitos de toma de corriente asignada ≤ 32 A, independientemente del local
  • En circuitos de tomas de corriente en locales húmedos cualquiera que sea su corriente nominal
  • En circuitos de tomas de corriente en instalaciones temporales
  • En circuitos que alimentan baños y piscinas
  • En el suministro a instalaciones de obras de construcción, caravanas, embarcaciones de recreo, instalaciones de feria.

Esta protección puede ser individual, por circuito o grupo de circuitos conectados a la misma tierra.


Figura 4: Circuito de tomas de corriente

Prevención en salas con riesgo de incendio (ver Fig. 5)

Protección diferencial de corriente residual ≤ 500 mA obligatoria en la cabecera de del local


Figura 5: Local con riesgo de incendio

Caso donde la impedancia del bucle de defecto es particularmente alta

Cuando no se pueden cumplir las condiciones para activar los dispositivos de protección de fallos entre fases, se pueden considerar las siguientes soluciones.

Solución 1 (ver figura 6)

Instalar un dispositivo con ajuste magnético lo suficientemente bajo como para garantizar la relación: Icc mini > Imagnético.

Esta solución garantiza la protección de las personas en circuitos extensos. Pero, debe verificarse que el dispositivo no será solicitado por las altas corrientes que se desarrollan en el arranque de ciertos receptores (motores y otros dispositivos con una alta corriente de arranque).

Irm: umbral de funcionamiento del relé magnético

Figura 6: Relé magnético de umbral bajo

Solución 2 (ver figura 7)

Instalar protección diferencial de corriente residual. El alto valor de las corrientes de defecto permiten el uso de sensibilidades bajas (unos pocos amperios a pocas decenas de amperios).

Esta solución permite prescindir de cualquier verificación.


Figura 7: Protección diferencial de corriente residual

Solución 3

Aumentar la sección de los conductores de protección o de fases o ambas simultáneamente hasta que se cumplan los requisitos de protección personal. Generalmente se elige una sección del conductor de protección igual a la sección de las fases.
  
Solución 4 (ver figura 8-a)

Realizar una conexión equipotencial adicional que contribuya a la reducción de la impedancia de los bucles de defecto. Su efectividad debe ser verificada por mediciones.


Figura 8-a: Enlaces equipotenciales suplementarios

Caso especial donde una masa o grupo de masas está conectada a una tierra separada (ver Figura 8-b)

Protección contra contactos indirectos por dispositivos diferenciales de corriente residual (DDR) en la cabecera de cada grupo de masas conectadas a una toma de tierra separada. La sensibilidad debe adaptarse a la resistencia rm2 de la toma de tierra:



Figura 8-b: Toma de tierra separada

Protección cuando una masa no está conectada a tierra (ver Fig. 8-c)

Se tolera solo para locales o lugares secos cuando no es posible realizar una conexión a tierra.

El uso de un dispositivo diferencial de corriente residual de alta sensibilidad (≤ 30 mA) es obligatorio en la salida correspondiente de cada circuito.


Figura 8-c: Masa no conectada a tierra




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