Puesta a tierra protectora: diseño, disposición y diseño de un sistema que elimina la amenaza de la derrota.

Tierra de protección

La organización de un sistema confiable de seguridad eléctrica de protección es una de las principales condiciones que evitan daños a los usuarios de instalaciones eléctricas. Proporcionará protección no solo a los humanos, sino también a los dispositivos. La conexión a tierra de protección correctamente diseñada e instalada evitará el impacto negativo de una amplia gama de corrientes circulantes impredecibles, eliminando su cortocircuito en las cajas. Como resultado, se excluirá la probabilidad de lesiones traumáticas, así como la falla de dispositivos técnicos complejos..

 

Contenido

• Acción protectora del sistema de puesta a tierra
• ¿Cómo se hacen los cálculos?

• Clasificación de dispositivos de puesta a tierra.
• Método de cálculo de parámetros

Diagrama de circuito e instalación

Sistema de puesta a tierra sin conexión a tierra profunda.

Sistema grupal con puesta a tierra artificial

El propósito de la conexión a tierra protectora es crear conexiones eléctricas a tierra de elementos metálicos no conductores que estén en riesgo de voltaje. La causa de la ocurrencia indeseable de voltaje puede ser descargas de rayos, cortocircuito a la carcasa, realización de potencial, inducción que aparece bajo la influencia de dispositivos de transporte de corriente cercanos o sus partes y una serie de otras situaciones. La conexión se puede hacer con el suelo o su equivalente, como agua de mar o río, carbón en la cantera, otros objetos naturales o creados artificialmente con propiedades similares..

Acción protectora del sistema de puesta a tierra

El trabajo del sistema de protección de puesta a tierra es reducir los parámetros de voltaje de paso y contacto, para llevarlos a valores seguros. Como resultado de un dispositivo competente del sistema de puesta a tierra:

• se reduce el potencial de los equipos eléctricos con conexión a tierra;
• Los parámetros del potencial de la base sobre la que se encuentran los usuarios están alineados con el potencial de la instalación técnica conectada a tierra..

Importante. En ausencia de una conexión a tierra de la instalación eléctrica, tocar su carcasa es tan peligroso como tocar un conductor de fase de la red eléctrica..

Basado en la reducción de valores o en la igualación de potenciales del equipo eléctrico conectado a tierra, el principio de protección a tierra ayuda a reducir el voltaje de la carcasa en relación con el objeto utilizado para la conexión a tierra, que a menudo se usa como tierra. Debido a esto, la corriente que pasa a través del cuerpo del usuario y el voltaje del tacto (paso) alcanzará valores que son absolutamente seguros para los humanos y la tecnología..

La función de conexión a tierra se implementará completamente si los indicadores de corriente de falla a tierra no aumentan debido a una disminución en la resistencia de conexión a tierra. Esta condición es completamente consistente con una red neutral aislada: con un dispositivo generador o transformador no conectado al sistema de conexión a tierra o conectado a él a través de una alta resistencia de varios dispositivos de medición, señalización y protección..

¿Cómo se hacen los cálculos?

Básicamente, el cálculo de la conexión a tierra de protección consiste en determinar con precisión los parámetros principales. Deben crear un circuito que forme los voltajes de paso y contacto más seguros que aparecen en el momento del cierre de fase de la carcasa. En función de los valores calculados que se encuentran dentro de los límites permitidos, se calcula el número y las dimensiones de los conductores de puesta a tierra, se planifica la disposición de los elementos individuales.

Clasificación de dispositivos de puesta a tierra.

Por origen, los conductores de puesta a tierra se dividen en dos categorías, al hacer los cálculos, es necesario tener en cuenta sus diferencias y características específicas:

• Objetos naturales representados por partes conductoras de terceros en contacto directo con el suelo. La categoría de conductores de puesta a tierra naturales también incluye objetos cuyo contacto eléctrico con la tierra se realiza a través de un medio conductor intermedio.

En un conductor de puesta a tierra natural, el suelo está instalado (obstruido, bajado en pozos perforados) elementos verticales interconectados por horizontal

Además del suelo y el agua, las tuberías metálicas de fontanería y otras utilidades colocadas en un método de zanja se clasifican como conductores de puesta a tierra naturales. Las tuberías con sustancias combustibles y explosivas, las carreteras construidas con el uso parcial de tuberías y piezas de PVC no pueden usarse como conductores de tierra de origen natural. Diseñados para proporcionar una funcionalidad sin problemas de los equipos eléctricos en condiciones normales y de emergencia, la conexión a tierra de trabajo y protección, eliminando la posibilidad de daños, se instalan principalmente en el suelo.

• Electrodos de tierra artificiales, representados con mayor frecuencia por electrodos verticales u horizontales..

Método de cálculo de parámetros

Para realizar los cálculos, se requieren los siguientes datos:

• características de equipos eléctricos específicos, tales como el tipo de instalación y sus dispositivos principales, voltajes operativos, posibles métodos para conectar a tierra los neutros de los dispositivos de transformación y generación;
• el tamaño y la configuración de los electrodos, lo que permite tener en cuenta la profundidad estimada de su inmersión en el suelo;
• información sobre mediciones de la resistividad de la capa de suelo en el territorio equipado con el sistema de puesta a tierra, las características de una zona climática específica (puede obtenerlas en el servicio meteorológico local);

Circuito de puesta a tierra de protección mostrado en la sección

Importante. Al colocar un sistema de protección a tierra en dos capas de suelo, se necesitan datos sobre la resistividad de cada uno de ellos, se necesitarán datos precisos sobre el poder de la capa superior..

• la información sobre la disponibilidad de conductores de puesta a tierra naturales adecuados, sobre los cuales se pueden usar objetos para la puesta a tierra, también requerirá indicadores reales de la resistencia a la propagación de corriente de estos objetos obtenida por medición;
• indicadores precisos de la corriente estimada de falla a tierra calculada de manera estándar;
• características de diseño de los voltajes permitidos y las normas de PES, el período de protección de conexión a tierra, que es necesario si los cálculos se realizaron de acuerdo con los valores del voltaje de contacto y los valores del voltaje escalonado.

Principalmente la puesta a tierra protectora y la puesta a cero de las instalaciones eléctricas se calculan para casos de instalación de elementos del sistema de puesta a tierra en un suelo homogéneo. Sin embargo, ahora se han desarrollado métodos de cálculo y se están aplicando con la disposición de los conductores de puesta a tierra en una tierra heterogénea..

• El cálculo de los conductores de puesta a tierra ubicados en un entorno homogéneo requiere tener en cuenta los valores de resistencia de la capa de congelación estacional durante los períodos de congelación y secado de la tierra. Para obtener valores precisos, se utilizan coeficientes especiales en cálculos para sistemas de puesta a tierra cualquier complejidad.
• El cálculo de los conductores de puesta a tierra instalados en dos o más capas de suelo requiere tener en cuenta los valores de resistencia de todas las capas. El cálculo se basa en tener en cuenta todos los potenciales inducidos en los electrodos instalados que forman parte de una estructura compleja del grupo de interruptores de puesta a tierra..

Independientemente del método de cálculo, un parámetro común a todos los esquemas es la resistencia requerida, determinada de acuerdo con las regulaciones del PES.

Para equipos eléctricos con un voltaje de hasta 1 kV, el cálculo de la resistencia del elemento de conexión a tierra incluido en el sistema de conexión a tierra de protección con neutro aislado (tipo IT) se realiza de acuerdo con la condición:

En esta desigualdad, la variable Rz es el valor de resistencia del dispositivo de conexión a tierra (expresado en ohmios), un valor constante es Upr.add. – parámetro de tensión de contacto (50 V), Iз – valor total de falla a tierra, expresado en A.

De acuerdo con los requisitos reglamentarios, el valor de Rz varía de 4 ohmios a 10 ohmios (no se imponen requisitos especiales sobre el valor límite inferior, el superior es el parámetro máximo permitido), siempre que la potencia del suministro de red y los transformadores y generadores conectados en paralelo no sea superior a 100 kVA.

Para organizar la conexión a tierra de protección de las instalaciones con un voltaje más alto, se utilizan otros valores en los cálculos:

• 0.5 Ohm en redes eléctricas con neutro a tierra efectivo con sus características grandes corrientes a tierra;
• no más de 10 ohmios a un voltaje de contacto de 250 V en sistemas con neutro aislado (la condición es válida a bajas corrientes al objeto de conexión a tierra para equipos con un voltaje de más de 1000 V).

Nota. Se prefieren valores mínimos de resistencia para bucles de tierra. Cuanto menor sea su valor, más efectivo será el movimiento de la corriente a través de los objetos con la menor resistencia..

La resistencia a la propagación actual calculada para la instalación del sistema de conexión a tierra, calculada para el conductor de conexión a tierra, puede aumentar durante la operación. Su valor debe ser monitoreado constantemente..

Diagrama de circuito e instalación

En edificios de apartamentos múltiples, los interruptores automáticos se instalan para proteger a los residentes de daños, lo que hace que la red eléctrica sea cero (desenergizada) en caso de una falla del aislamiento o cortocircuito..

En las viviendas autónomas y en las casas de veraneo, debido a la falta de capacidad técnica para instalar la automatización de desconexión, se requiere un dispositivo de protección a tierra, que se puede hacer contactando a los electricistas o con sus propias manos..

Sistema de puesta a tierra sin conexión a tierra profunda.

Los elementos del circuito, que no incluye un electrodo de tierra profunda, se pueden instalar en una fila o disponer en forma de algún tipo de forma geométrica. La forma del contorno depende de las características del sitio. Este método es aplicable cuando la longitud de las líneas de tierra es de hasta 3 metros..

• La puesta a tierra vertical penetra. La distancia entre los interruptores de puesta a tierra instalados verticalmente en el suelo se calcula en función de la longitud de estas partes del sistema de puesta a tierra. Esto es necesario para minimizar el blindaje, ya que cuanto más cerca estén los elementos, mayor será el efecto de blindaje..

• Se realiza una medición paso a paso de los valores de resistencia reales de los conductores de puesta a tierra individuales. Deben instalarse en una cantidad que asegure la formación de resistencia mínima..

Nota. A menudo, se utiliza un número diferente de elementos de puesta a tierra para poner a tierra áreas de tierra iguales, ya que la resistividad del suelo está influenciada por la resistencia específica del suelo..

• La conexión de interruptores de puesta a tierra individuales está en progreso. Los interruptores de puesta a tierra que tienen un revestimiento resistente a la corrosión se conectan mediante conectores especiales. Los dispositivos de puesta a tierra hechos de metal ferroso están conectados exclusivamente por soldadura, las costuras están cubiertas con masilla de betún.

Sistema grupal con puesta a tierra artificial

Este es un circuito de protección de puesta a tierra simple disponible para implementación independiente con un contorno de triángulo isósceles. Este sistema de protección eléctrica está ubicado a un metro del borde inferior de la base o pared.

• De acuerdo con la configuración seleccionada, se excava una zanja de 0,8 metros de profundidad. La longitud de cada lado del triángulo es de 3 m..
• En los vértices del triángulo, es deseable perforar pozos de tres metros de profundidad. Si se decidiera martillar los conductores de puesta a tierra verticales con una almádena, serían suficientes pozos de 1,5 m..

Nota. Es mucho más fácil martillar objetos con extremos puntiagudos. Afila el material que vas a martillar con un molinillo.

Como material para la puesta a tierra vertical, son adecuados un tubo de metal con un diámetro de 50 mm, una barra de acero de 10 mm, una esquina con un lado de 50 mm. Tomará tres segmentos de tres metros de largo. El elemento de puesta a tierra horizontal puede estar hecho de nueve metros de fleje de acero de 4 mm de espesor y 40 mm de ancho..

• Luego, el circuito de tierra montado se conecta mediante soldadura a un conductor. Está hecho de barra redonda o tira de acero. Se conecta a un conductor de tierra natural..

El circuito instalado realizará con éxito la asignación de resistencia protectora si está conectado a una tubería de agua de acero tendida en el suelo, a tuberías de carcasa metálica de pozos de agua, a otras estructuras metálicas y de hormigón armado. Después de instalar una conexión a tierra protectora, todas las zanjas y excavaciones deben llenarse con tierra homogénea sin la inclusión de piedra triturada y escombros de construcción..

Después de tener una idea de lo que se llama conexión a tierra de protección, haber aprendido sobre las formas de construir un sistema de protección eléctrica, puede proceder de forma segura con la autoinstalación. No se olvide de medir el valor de resistencia después de la instalación. Si no hay dispositivos y habilidades correspondientes, es necesario llamar a electricistas.