Conexión a tierra de sistemas derivados independientes

04-24-2012 | Conexión a tierra

Por Jack Smith

Tal como prometí en mi última columna, esta columna de "Tierra firme" trata sobre los transformadores y las conexiones a tierra. Comencemos por citar algunas definiciones. Las opiniones con respecto a la definición "oficial" de transformador de "distribución". Sin embargo, el Registro Federal de EE. UU. (vol. 71, N.° 81; página 24.995, publicado el 27 de abril de 2006) define a un transformación de distribución como uno que cumple con el siguiente criterio:

  • Tiene una tensión de entrada de hasta 34,5 kV.
  • Tiene una tensión de salida de hasta 600 V.
  • Está clasificado para funcionar a una frecuencia de 60 Hz.
  • Tiene una capacidad ya sea de 10 kVA a 2.500 kVA para transformadores de inmersión en líquido o de 15 kVA a 2.500 kVA para transformadores de tipo seco.

Esta definición excluye específicamente a los autotransformadores, así como también a la conducción (aislamiento), la conexión a tierra, el instrumento de máquina (el control) y los transformadores (de tipo seco) que no estén ventilados entre una larga lista de otros.

Aunque vaga, esta definición parece implicar que un transformador de distribución normalmente es una unidad que se usa con el servicio eléctrico y que se encuentra en una subestación o es el lado del servicio eléctrico de un servicio. Muchos de nosotros recordamos haberlos etiquetado como transformadores de potencia. Aparentemente, el uso actual ampliamente aceptado es que una transformación de distribución brinda el servicio de electricidad a un cliente y un transformador de potencia hace lo mismo pero para un área.

Entrada del servicio

Según el Código Eléctrico Nacional (NEC), artículo 100, el servicio de entrada es un punto único mediante el cual la corriente eléctrica entra en una instalación. El equipo de servicio normalmente incluye disyuntores del circuito, interruptores, fusibles y sus accesorios; y se conecta con el extremo de una carga de conductores del servicio. El equipo de servicio es el principal causante de cortes de control y de suministro eléctrico pero no incluye el equipo de medición.

Los conductores de servicio, según el NEC, tienen su origen en el punto del servicio de suministro eléctrico y terminan del lado de la línea del equipo de servicio. Se considera conductores de alimentación a los conductores y el equipo del lado de la carga del equipo de servicio, tales como los conductores secundarios de transformadores de propiedad del cliente; los conductores de los generadores, los sistemas de SAI o los fotovoltaicos (PV); y los conductores que suministran a estructuras remotas.

Un sistema derivado separado es "un sistema de cableado de un edificio cuyo suministro eléctrico deriva de una fuente de energía eléctrica o de un equipo y que no es un servicio. Según el NEC, "Tales sistemas no tienen conexión eléctrica directa, incluso un conductor del circuito con conexión a tierra conectado de forma sólida, para proveer a los conductores que tengan origen en otro sistema". Entre los ejemplos de sistemas derivados independientes se incluyen los transformadores en los cuales el suministro, o lo principal, se aísla de lo secundario excepto por el acoplamiento magnético; los generadores (fuentes de energía independientes o alternativas) en que el conductor a tierra (neutro) no está conectado con solidez al interruptor de transferencia; los sistemas de batería o inversores en los que la salida no está interconectada y los sistemas de PV fuera de la red.

Conexión a tierra y conexión

La conexión a tierra significa la conexión de algo con la tierra. Conexión significa unir unos objetos con otros. Un sistema derivado independiente debe tener una conexión a tierra en el origen. Todas las piezas metálicas que no conducen corriente y el equipo deben estar conectados a un punto de conexión a tierra del sistema derivado. La conexión del equipo metálico proporciona una ruta de la corriente para fallos de conexión a tierra eficaz para garantizar que el sistema eléctrico está a resguardo de descargas o incendios eléctricos potenciales. La conexión a tierra adecuada de los sistemas derivados independientes estabiliza la tensión de la fase a tierra. El artículo 250 del NEC en general y desde el 250 al 26 en particular hacen referencia a los requisitos de conexión a tierra de un sistema derivado independiente.

La conexión a tierra adecuada de un transformador es esencial. Hacer una conexión a tierra, normalmente para la estructura metálica del edificio, que debe estar conectada a todas las tuberías de agua refrigerada, marca una referencia para la conexión a tierra. Realice conexiones adecuadas mediante fundición exotérmica, no con pinzas que se puedan aflojar con el tiempo. Asegúrese de que la impedancia de alta frecuencia del conductor del electrodo de conexión a tierra sea lo más baja posible. Los conductores anchos y planos tienen menos reactancia inductiva a mayores frecuencias y es por este motivo que se prefieren a los conductores redondos. La distancia entre la conexión neutro y tierra (N-G) en el transformador y el electrodo de la conexión a tierra debería ser lo más corta posible.

El neutro y la tierra deben estar conectados con el bus neutro del transformador. No se recomienda hacer la conexión de neutro y tierra en el panel principal a fin de segregar las corrientes de retorno normal que provienen de las corrientes a tierra. El bus neutro del transformador es el único punto del sistema en el que se deberían conectar el neutro y la tierra.

Búsqueda de problemas

Los bucles de tierra y la corriente a tierra excesivos pueden hacer que el equipo no funcione correctamente, que las lecturas del instrumento sean imprecisas y que existan problemas de seguridad. Dos fuentes de corriente de conexión a tierra excesiva son las uniones ilícitas de neutro y tierra, las cuales aparecen en subpaneles, recipientes o en el equipo y en varillas de conexión a tierra "aisladas". Las conexiones del neutro y la tierra del subpanel crean una ruta de corriente paralela al permitir que el retorno de corriente normal vuelva a través del conductor de conexión a tierra. Esto crea una situación en la que la conexión a tierra de seguridad del equipo se convertiría en la única ruta de retorno en caso que el neutro se interrumpa en algún momento. Si la ruta de retorno es la impedancia alta se podrían desarrollar tensiones peligrosas.

Las varillas de conexión a tierra "aisladas" independientes son notorias por crear dos referencias de tierra a diferentes potenciales. Esta situación hace que la corriente del bucle a tierra circule para intentar equiparar esta diferencia de potencial. Esta situación puede provocar problemas en el equipo y en sistema intermitente, además, son un peligro potencial para la seguridad y el equipo.

La inspección de la conexión a tierra del transformador debería ser parte de la rutina de mantenimiento. A continuación se encuentran algunas sugerencias sobre qué buscar durante la inspección de las conexiones a tierra del transformador:

  • Controle la integridad de la conexión del neutro y la tierra con un comprobador de impedancia de conexión a tierra de alta calidad. Una conexión del neutro y la tierra con alta impedancia puede provocar fluctuaciones en la tensión.
  • Verifique la integridad del conductor de la conexión a tierra y su conexión con la estructura metálica del edificio con un comprobador de impedancia de conexión a tierra de alta calidad; las corrientes de fallos vuelven a la fuente a través de estas conexiones; su impedancia debería ser lo más baja posible.
  • Mida la corriente de conexión a tierra en el conductor de conexión a tierra con una pinza amperimétrica de alta calidad. Cualquier cosa que se encuentre por encima de 1 A debería ser sospechosa.

La conexión a tierra es fundamental para el funcionamiento seguro y fiable de las instalaciones. Sin embargo, entender los conceptos de conexión a tierra adecuados y los requisitos del NEC puede ser difícil. Si tiene dudas, no haga suposiciones. Póngase en contacto con la autoridad local que tenga jurisdicción para brindarle asistencia.

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Hasta la próxima, manténgase en "tierra firme".