Una correcta selección de medidores de resistencias de puesta a tierra; garantiza mediciones correctas.
El método técnico ampliamente utilizado para medir la resistencia de tierra se centra en la metodología de medición, así como en las habilidades del técnico y su conocimiento del circuito de puesta a tierra probado, porque sin él, incluso el mejor medidor no garantizará lecturas correctas. Por otro lado, incluso el mejor y más experimentado profesional no podrá realizar las mediciones adecuadas con un medidor o instrumentos seleccionados incorrectamente.
Por lo tanto, las mediciones de resistencia de tierra realizadas correctamente requieren conocimiento y un medidor apropiado con el equipo necesario. Los ejemplos presentados muestran funciones y parámetros de los medidores, asumiendo que el sistema de medición ha sido construido de acuerdo con la teoría apropiada para el método aplicado.
Método de medición técnico 3p
La forma básica y más sencilla de realizar la medición de la resistencia de tierra utilizando el método técnico es el método de tres polos (3p), donde el circuito de corriente y tensión se conecta al sistema de puesta a tierra con un solo cable de prueba. Es necesario utilizar dos sondas auxiliares. La sonda de corriente (H) se utiliza para crear un circuito para la corriente de medición forzada, mientras que la sonda de tensión (S) es un elemento del circuito de medición de tensión (Fig. 1).
Fig. 1. Diagrama del circuito de medida con método 3P. A – amperímetro, V – voltímetro, G – generador de tensión, inversor (CA)
De acuerdo con la ley de Ohm, la resistencia de tierra es causada por la corriente que fluye en el circuito y la tensión medida en el sistema de tierra probado. Por lo tanto, la primera y más esencial característica del medidor para este tipo de pruebas es la potencia del inversor. Es muy importante conocer la corriente y la tensión que puede generar el dispositivo. La tensión de prueba se especifica en la norma EN 61557-5 y, por razones de seguridad, su valor permitido es 50 V RMS. Sin embargo, si las mediciones se realizan en áreas agrícolas o de cría de animales, entonces el medidor debe estar provisto de una opción de tensión seleccionable de 25 V RMS. Por supuesto, un medidor provisto solo con la tensión de prueba de 25 V puede usarse para mediciones en todas partes, pero en la mayoría de los casos (excluyendo las áreas agrícolas mencionadas anteriormente) es más fácil realizar mediciones usando un dispositivo, que tenga más potencia. Por lo tanto, la mejor solución es elegir la tensión de prueba.
Otro elemento clave en la selección del dispositivo de medición adecuado es la corriente máxima del inversor. SONEL S.A. ofrece medidores con corriente de 20 mA o 200 mA. Teniendo esto en cuenta, la decisión de compra debe tomarse conscientemente, considerando sus consecuencias futuras. Durante las pruebas en sistemas de puesta a tierra utilizando el método técnico, la mayor caída de tensión se forma en la sonda de corriente. Por lo tanto, las mediciones correctas (especialmente cuando se realizan con un medidor de corriente de medición menor) requieren la sonda de corriente con la menor resistencia posible. Esto es especialmente importante en suelos con alta resistividad. Suponiendo que las pruebas se realizan con un medidor de corriente de medición de 20 mA, teniendo en cuenta las perturbaciones y dificultades en el punto de medición, puede ocurrir una situación en la que la corriente de medición en el circuito será demasiado baja para medir la tensión de conexión a tierra. Por lo tanto, para condiciones de medición difíciles, recomendamos medidores con una corriente de medición alta, que en los instrumentos Sonel es superior a 200 mA.
La primera forma de reducir la resistencia de las sondas es reemplazarlas por otras más largas. Las sondas de tierra estándar que se ofrecen en un juego junto con los instrumentos tienen una longitud de aprox. 30 centímetros; pero hay versiones más largas disponibles (Fig. 2). Además, en casos extremos, el área de conducción de la sonda en el suelo puede estar saturada con un electrolito (por ejemplo, agua con sal).
Fig. 2. Sondas clavadas en el suelo con una longitud de 30 cm (estándar) y 80 cm (opcional)
El uso de medidores que ofrecen solo el método 3p y corriente de 20 mA está limitado a electrodos de tierra individuales (electrodos de tierra verticales individuales, conectores de cable) y pequeños sistemas de puesta a tierra como pequeños objetos de construcción, por ejemplo viviendas unifamiliares (Fig. 3).
Fig. 3. Un solo electrodo de tierra vertical y un pequeño sistema de puesta a tierra
Los sistemas complejos requieren la desconexión de todos los terminales de control. Solo entonces, las mediciones se realizarán por separado para electrodos de tierra individuales. En sistemas con anillos y electrodos de tierra de cimentación, la medición se realiza para el electrodo de tierra individual seleccionado, mientras que los demás se verifican para verificar su continuidad. El método descrito se implementa en prácticamente todos los medidores para sistemas de puesta a tierra.
Los errores más comunes en el método 3p:
1. la sonda ‘H’ se introduce en el suelo demasiado cerca del sistema de puesta a tierra probado,
2. Las sondas auxiliares están ubicadas sobre elementos conductores enterrados en el suelo.
3. la sonda de tensión se conduce fuera del área de potencial cero,
4. durante las pruebas en grandes sistemas de puesta a tierra (especialmente a una alta resistividad del suelo), la corriente de prueba es demasiado baja.
Método de medición técnico 4P
El método de 4 polos (4p) es básicamente el mismo que el método de 3p, excepto por cables de prueba adicionales en el circuito de tensión (Fig. 4).
Fig. 4. Método de medición técnico 4p
Este método proporciona una opción para conectar un circuito separado en el que la medición de tensión se lleva a cabo en el sistema de puesta a tierra probado. El resultado real de dicha prueba no se ve afectado por los errores causados por la resistencia de los cables de prueba utilizados para conectar el medidor con el sistema probado (cable de prueba con una longitud de hasta 2,2 m, que se traduce en fracciones de ohmios).
Las mediciones realizadas con este método son una solución adecuada cuando las lecturas del medidor son inferiores a 1 Ω. El medidor debe estar firmemente conectado con el sistema de puesta a tierra probado. Esta conexión firme es proporcionada por una grapa especialmente diseñado que se muestra en la Figura 5. Otras disposiciones que deben observarse y los errores potenciales de este método de medición son los mismos que se describieron anteriormente para el método 3p.
Fig. 5. Grapa
Método de 3 polos con pinza adicional
Las mediciones realizadas con el método 3p con pinza adicional se realizan básicamente de la misma forma que con el método 3p. La diferencia es que la corriente medida no es la corriente total en el sistema de puesta a tierra, sino la corriente en la rama seleccionada, que se mide con pinza (Fig. 6). Es una solución muy conveniente, ya que no es necesario desconectar las conexiones de control para medir selectivamente un solo electrodo de tierra del sistema. Un requisito previo para realizar esta medición es la ausencia de conexión metálica entre el sistema de puesta a tierra probado y el resto del sistema aguas abajo de la pinza adjunta. Por lo tanto, es imposible realizar mediciones adecuadas en lugares con un anillo o un sistema de puesta a tierra de base.
Fig. 6. Mediciones con pinza C-3
Otro problema es la complejidad del sistema. Cuantos más electrodos de tierra haya en el sistema, menor valor de corriente se medirá en un elemento con la pinza adjunta. Por lo tanto, para sistemas grandes y complejos (por ejemplo, puesta a tierra de polos de baja tensión), es necesario utilizar medidores con una gran corriente de medición (200 mA) y garantizar la menor resistencia posible de la sonda de corriente.
Si se planifican las mediciones de campo, se puede utilizar un poste de alta tensión como sonda auxiliar. La resistencia de la sonda debe ser baja, especialmente cuando hay una alta resistividad del suelo. Si la corriente medida es demasiado pequeña, el medidor indicará los resultados afectados por una incertidumbre adicional. En tales casos, sería difícil identificar la causa. Por tanto, es necesario proporcionar unas condiciones de medida óptimas y reducir la resistencia de las sondas auxiliares. Solo después de este procedimiento, se pueden analizar las posibles causas de los problemas emergentes.
La variedad de sistemas de puesta a tierra construidos es grande y hay muchos objetos de campo, donde el uso de la pinza rígida (C-3) no es posible por razones mecánicas. En tales casos, la solución puede ser un adaptador ERP-1 con sonda de corriente flexible (Figura 7).
Fig. 7. Adaptador ERP-1 con sonda de corriente flexible
Este producto está destinado a empresas de servicios públicos de energía y empresas que brindan servicios para la industria eléctrica profesional. El adaptador ERP-1 utilizado con los medidores MRU-120, MRU-120HD, MRU-200 y MRU-200-GPS permite al usuario realizar mediciones de pinza en lugares que antes no eran aptos para tales pruebas. El adaptador permite al usuario medir sistemas de puesta a tierra de postes de celosía sin desconectar sus conexiones de control y apagar la línea.
Fig. 8. El ERP-1 en un poste de hormigón y durante una medición en un poste de celosía
Este kit se puede utilizar para conectar una sonda de corriente a objetos grandes, p. Ej. dos postes de hormigón con transformador MT / BT instalado en ellos. Una ventaja adicional es un algoritmo patentado de SONEL S.A. utilizado por los medidores MRU-200 y MRU-200-GPS. Comprueba la dirección actual para las mediciones individuales. Esta característica permite que el medidor identifique daños que involucran una tira de acero (aro) rota (o totalmente corroída) unida al anillo de conexión a tierra de dicho poste. Esta es una característica única, que no se ofrece en ningún otro medidor de tierra disponible en el mercado. Además, estos dos medidores cuentan con procedimiento automatizado de cálculo de la resistencia de tierra de un poste de celosía, eliminando la necesidad de convertir manualmente los resultados parciales para obtener la resistencia resultante.
Los errores más comunes en el método 3p con abrazadera adicional:
El error más común que se comete al usar la pinza es creer que son adecuadas para todos los sistemas de puesta a tierra. Sin embargo, este método es adecuado solo para múltiples electrodos de tierra sin el anillo de tierra. La pinza no proporcionará el resultado adecuado para sistemas con un solo electrodo de tierra, base o sistema de conexión a tierra de anillo. Para sistemas grandes (complejos), es necesario utilizar medidores con la mayor corriente de medición disponible, así como otros accesorios que permitan la estructura correcta del sistema de medición (cables de prueba y sondas de longitud adecuada).
Otro problema puede resultar de conectar la pinza a una conexión a tierra artificial, donde el punto de conexión del medidor incluye (además de las pinzas) también otras partes conductoras, p. Ej. postes de hormigón armado LV
El ejemplo que se muestra en la Figura 9 presenta tal situación. La pinza unida al sistema de puesta a tierra detecta solo una parte de la corriente que causa la caída de tensión medida. El resultado será una indicación de resistencia superior al valor real. En cuanto a la protección contra descargas eléctricas esta situación es inofensiva, pero si los datos obtenidos se van a utilizar para decidir la mejora del sistema de puesta a tierra, esto puede generar costes injustificados.
La solución, no afectada por este fenómeno, es el uso de sonda de corriente flexible y su conexión a todo el poste con su sistema de puesta a tierra.
Fig. 9 Poste de baja tensión. Medición incorrecta con pinza C-3
Método de dos pinzas
Los principios para utilizar el método de dos pinzas, dependiendo del tipo de sistema de puesta a tierra probado, son sustancialmente los mismos que para el método 3p con pinza adicional. Sin embargo, se debe tener en cuenta una característica de este método: la medición proporciona el valor del sistema de puesta a tierra medido aumentado por la resistencia resultante del sistema de puesta a tierra.
Fig. 10. Método de dos pinzas – ejemplo
Para mediciones en sistemas con puesta a tierra de cimentación o puesta a tierra en anillo, este método no se puede utilizar para probar la resistencia de puesta a tierra. Sin embargo, es muy conveniente para probar la continuidad de las conexiones metálicas en todo el sistema de puesta a tierra (terminal de aire horizontal, conductores de conexión, cables de tierra, conductores de conexión, electrodos de tierra).
Fig. 11. Medición con dos pinzas comprobación de la continuidad de los conductores en el sistema de puesta a tierra con anillo
Método de impulso
Otro aspecto a tener en cuenta a la hora de seleccionar el dispositivo de medición es su versatilidad. Cuando las medidas de los sistemas de puesta a tierra incluyen también la prueba de los sistemas de protección contra rayos, se vuelve imprescindible que el dispositivo ofrezca la opción de su correcto rendimiento. Con este tipo de medidas, los parámetros probados incluyen impedancia de puesta a tierra o resistencia dinámica.
El propósito de los sistemas de protección contra rayos es descargar la carga eléctrica causada por los rayos al suelo. Esta carga es dinámica, por lo que el método de prueba de la protección contra rayos debe ser adecuado. Los medidores de resistencia de tierra Sonel MRU-200 y MRU-200-GPS cumplen plenamente con este requisito.
El método de impulso aplica parámetros completamente diferentes a los del método técnico. El medidor genera un pulso con una forma definida con precisión, que refleja la forma del impulso del rayo.
Fig. 12 La forma del pulso de prueba en el método dde impulso
Los parámetros de pulso se definen con dos números: T1 – tiempo de subida del borde anterior del pulso y T2 – tiempo hasta la mitad del pico Los medidores de Sonel mencionados proporcionan una selección de tres formas de pulso: 10/350 μs, 8/20 μs y 4/10 μs. De acuerdo con EN 62305, el pulso con una forma de 10/350 μs es típico para el primer golpe de la corriente del rayo. El pulso 8/20 μs se utiliza para probar el efecto de las descargas en los dispositivos. El pulso 4/10 μs de esta forma está firmemente arraigado en la práctica de las mediciones.
Resumen
La decisión de seleccionar un instrumento para probar los sistemas de puesta a tierra debe tomarse después de una cuidadosa consideración e identificación de las necesidades reales. El medidor, como cualquier otra herramienta, hará su trabajo solo cuando se elija correcta y adecuadamente para la tarea de medición planificada. El elemento decisivo es obviamente la funcionalidad del medidor, pero como se mencionó anteriormente, las características clave pueden ser los accesorios y la potencia del inversor utilizado. Sin duda, los profesionales y las empresas del sector energético deberían elegir medidores de alta potencia. Esta es una condición clave, ya que sus áreas de trabajo incluyen las condiciones de campo más difíciles. Igualmente importante es el equipo y los accesorios, como cables de prueba largos (por ejemplo, 100 m o 200 m), adecuados para probar sistemas de puesta a tierra extensos, por ejemplo, en centrales y subestaciones.
La información proporcionada en este texto tiene como objetivo llamar la atención del lector sobre los aspectos de las mediciones de resistencia de tierra, que a menudo se pasan por alto, lo que da lugar a decisiones de compra basadas únicamente en el precio del dispositivo de medición. Como resultado, los efectos adversos de tales decisiones se descubren desafortunadamente algún tiempo después de la compra. Recuerde que un instrumento correctamente seleccionado es garantía de un trabajo cómodo, que ahorra tiempo y es satisfactorio, lo que proporciona mediciones precisas de la resistencia de tierra.
Fig. 13. Comparación de medidores de resistencia de puesta a tierra serie MRU de SONEL S.A.
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