Principio de Prueba y Precauciones para el Uso del Probador de Resistencia de Puesta a Tierra de Rejilla Grande

Prueba de Resistencia de Puesta a Tierra en Mallas de Tierra de Subestaciones

I. Resumen

En los últimos años, muchas subestaciones han sufrido expansiones y accidentes por daños en equipos causados por rayos, la mayoría de los cuales están estrechamente relacionados con una resistencia de puesta a tierra no calificada de la malla de tierra.

La malla de tierra sirve tanto como puesta a tierra de trabajo como puesta a tierra de protección. Cuando la resistencia de puesta a tierra es demasiado alta, pueden ocurrir los siguientes peligros:

• Durante fallas a tierra:
  El desplazamiento de voltaje del punto neutro aumenta, causando un voltaje excesivo entre la fase sana y el punto neutro. Esto puede exceder los límites de aislamiento y dañar los equipos.

• Durante rayos o eventos de sobretensión:
  La gran corriente genera un alto voltaje residual, amenazando equipos cercanos a través de contrafuego. El nivel efectivo de protección contra rayos de conductores y equipos se reduce, lo que lleva a posibles daños.

• Para la seguridad del personal:
  Una resistencia de puesta a tierra excesiva pone en peligro la seguridad de los operadores y personal de mantenimiento que trabajan en la subestación.

Con el tiempo, debido al efecto corrosivo del suelo en el dispositivo de puesta a tierra, ocurre corrosión, aumentando la resistencia de puesta a tierra y afectando la operación segura. Por lo tanto, el monitoreo regular y la medición precisa de la resistencia de puesta a tierra son esenciales.

Sin embargo, las pruebas durante la operación del transformador a menudo se ven afectadas por:

• Interferencia de corriente de la malla de tierra energizada,

• Interferencia mutua entre los cables de prueba.

Dado que la resistencia de puesta a tierra de grandes mallas de tierra es típicamente inferior a 0.5 Ω, incluso pequeñas interferencias pueden causar grandes errores. Pruebas inexactas pueden llevar a fallos mal diagnosticados o reconstrucciones innecesarias, resultando en costos y riesgos adicionales.

Basado en investigación práctica y experiencia de campo, a continuación se resumen los principios, métodos y precauciones de las pruebas de resistencia de puesta a tierra para mallas de tierra de subestaciones.

II. Principios y Métodos de Prueba de Resistencia de Puesta a Tierra

2.1 Principio Básico

La impedancia de puesta a tierra de un dispositivo de puesta a tierra se determina midiendo la diferencia de potencial y la corriente a través de él.
Para minimizar el error de medición, el electrodo de corriente (C) debe colocarse lo más lejos posible del dispositivo de puesta a tierra bajo prueba (G).

Distancias típicas de disposición:

2.2 Método de Caída de Potencial

En este método, el dispositivo de puesta a tierra y los electrodos de prueba se disponen como se muestra a continuación:

Símbolos:

• G — dispositivo de puesta a tierra bajo prueba

• C — polo de corriente

• P — electrodo de potencial

• D — diagonal mayor del dispositivo de puesta a tierra

• dcG — distancia entre C y el borde de G

• x — distancia entre P y el borde de G

• I — corriente de prueba

• U — diferencia de potencial medida

Pasos de la prueba:

1. Inyectar corriente I entre G y C.

2. Mover el electrodo de potencial P hacia afuera desde G cada 50–200 m.

3. Registrar la diferencia de potencial U en cada punto.

4. Graficar la curva U–x; la sección plana (gradiente cero) representa la meseta de potencial.

5. La impedancia de puesta a tierra se calcula como:
   [
   Z = \frac{U_m}{I}
   ]

6. Si la sección plana no es clara (debido a interferencias subterráneas o acoplamiento), aumentar la distancia del bucle de corriente o adoptar otro método de verificación.

2.3 Método de Tres Polos (Método Corriente–Voltímetro)

Este es el enfoque más común, con dos variaciones:

(a) Método de Línea Recta

• La línea de corriente y la línea de potencial se disponen en la misma dirección.

• dcG satisface el diseño del circuito (típicamente 4–5 × D).

• dPG = (0.5 ~ 0.6) dcG.

• Mover el electrodo de potencial P tres veces, cada vez un 5 % de dcG.

  • Si los resultados varían ≤ 5 %, tomar el promedio como valor final.

Nota:
Para dispositivos de puesta a tierra grandes, este método es menos adecuado.
Si es inevitable, mantenga las líneas de corriente y potencial lo más separadas posible para reducir el acoplamiento inductivo mutuo.

(b) Método del Ángulo

• Las líneas de corriente y potencial forman un ángulo θ (típicamente 30°–45°).

• dcG ≈ 4–5 D, dPG ≈ dcG.

• El valor medido puede corregirse usando:
  [
  Z = Z'' / \cos(\theta)
  ]
  donde Z'' es la impedancia medida.

Si la resistividad del suelo es uniforme, se recomienda un cableado en triángulo isósceles (dcG = dpG = 2 D, θ ≈ 30°) para mejorar la precisión.

2.4 Método del Probador de Resistencia de Puesta a Tierra

Al usar un probador de resistencia de puesta a tierra, el principio de cableado es similar al método de tres polos.

Puntos de conexión:

1. E — conectado a la malla de tierra bajo prueba.

2. P1 — conectado a la malla de tierra bajo prueba (en cortocircuito con E en condiciones normales).

3. P2 — sonda de voltaje; longitud = 0.618 × longitud de la línea de corriente.

4. C — línea de corriente; longitud = 4–5 × longitud diagonal (D).

Para una resistencia de tierra ≤ 0.5 Ω, se recomienda no poner en cortocircuito E y P1.
Esto minimiza la influencia de la resistencia de los conductores/contactos y mejora la precisión de la medición.

III. Precauciones e Importancia de la Prueba

1. Condiciones ambientales:
   La resistencia de tierra se ve muy afectada por la humedad del suelo.
   Las pruebas deben realizarse:

   • Durante temporadas secas y en condiciones de suelo no congelado.

   • Evitar inmediatamente después de lluvia, nieve o tormentas eléctricas.

2. Validez de los datos:
   Una medición precisa proporciona una base confiable para el mantenimiento y la planificación de correcciones.

3. Importancia para la seguridad:
   Mantener una resistencia de tierra calificada previene eficazmente:

   • Peligrosos voltajes de paso y contacto,

   • Fallas en el aislamiento del equipo,

   • Incidentes de electrocución del personal.

Por lo tanto, las pruebas periódicas garantizan una operación segura y estable del equipo de la subestación y proporcionan un entorno de trabajo seguro para el personal.

IV. Ejemplo: Probador de Continuidad de Conductor de Descarga a Tierra JYD (10 A)

El Probador de Continuidad del Cable de Descarga a Tierra JYD—también conocido como Probador de Resistencia de Puesta a Tierra para Grandes Mallas—utiliza tecnología avanzada de suministro de energía.
Es un instrumento portátil altamente automatizado diseñado para medir los valores de resistencia en conducción entre los conductores de descarga a tierra de diversos equipos de subestación.

Características principales:

• Corriente de salida de hasta 10 A

• Alta precisión y repetibilidad

• Adecuado para verificación de resistencia de grandes mallas de tierra y pruebas de continuidad

V. Conclusión

La resistencia de puesta a tierra de una malla de tierra de subestación es un parámetro crucial para garantizar:

• Protección del equipo

• Seguridad frente a corrientes de rayo y de falla

• Seguridad del personal

Mediante pruebas sistemáticas utilizando los métodos de caída de potencial, tres polos o con probador específico, y siguiendo disposiciones de prueba adecuadas y precauciones ambientales, las subestaciones pueden monitorear eficazmente el estado de la puesta a tierra, detectar tempranamente corrosión o degradación, y mantener una operación confiable.