tecnico

PROTECCION DE FALLAS A
TIERRA EN SISTEMAS DE
DISTRIBUCION
Ing. Carlos Arroyo Arana
Profesor de “Protección de Sistemas de Potencia” de la
Universidad Nacional de Ingeniería

Lima, marzo de 1998

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ANTECEDENTES

•

Introducción
La detección de las fallas a tierra de alta impedancia en los sistemas de distribución de
MT es uno de los problemas más difíciles y cada vez másfrecuentes.
En nuestro medio, los esquemas de protección generalmente se han desarrollado
principalmente en base a relés de sobrecorriente calibrados por encima de los valores
nominales del alimentador, por lo tanto, es imposible discriminar una falla a tierra si esta
tiene valores de corriente muy por debajo de sus valores normales de carga como
resultado de una alta resistencia de contacto delconductor eléctrico con el terreno.
Es importante indicar que generalmente en nuestro medio ( en la ciudad de Lima ) el
tipo de puesta a tierra del neutro del sistema de distribución de 10 kV no es
determinante para mejorar la detección de estas fallas ya que la resistencia de contacto
del conductor caído con el terreno es muy alta.

•

Orígenes del problema
El problema de las fallas atierra no tendría importancia si la distribución de la energía
eléctrica fuera mediante cables subterráneos, sin embargo desde ya hace más de 20
años se viene utilizando cada vez más las líneas aéreas, lo que origina un peligro
latente de riesgo eléctrico a las personas ante la caída a tierra de un conductor.

•

Investigación del fenómeno de fallas a tierra
En vista de la importancia de esteproblema, en ELECTROLIMA a fines de la década
del 70, se estudió el comportamiento de las fallas a tierra en diferentes tipos de terreno,
encontrando el modelo matemático que permite analizar teóricamente estas fallas.

En las pruebas que se efectuaron y que fueron complementadas por el sector de
Proyectos de SET´s de aquella época, se registraron características muy importantes
delcomportamiento de las tensiones y corrientes homopolares en condiciones de falla

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que identifican claramente este tipo de fenómeno eléctrico. En el gráfico de a
continuación se puede observar el momento en que se rompe el conductor aéreo y
cuando el conductor toca el suelo, el momento en que aparecen las tensiones y
corrientes homopolares es el instante que el conductor toca el suelo.

Laspruebas también permitieron calcular el orden de las resistencias de fallas a tierra y
el comportamiento de la resistencia en función del tiempo, observándose que en
general la resistencia de falla al inicio es alta y con el transcurso del tiempo disminuye.
En la tabla de a continuación se puede observar que estos valores dependen del tipo de
terreno y en algunos casos pueden tener valores muyaltos.

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RESISTENCIAS DE FALLAS
EN FUNCION DEL TERRENO
TIPO DE SUELO INTERVALO RESISTENCIA
EN PUNTO
DE TIEMPO
DE FALLA
DE FALLA
(ms)
(ohmios)
Jardín
con cesped
Tierra seca y
pocas piedras
Tierra seca
de cultivo
Tierra humeda
con hierba
Tierra de
cultivo
Pedregoso con
residuos de
construcción
Terreno
arenoso con
piedras

Asfalto
Vereda humeda
Arena seca
Acequia conpoca agua

•

0 .. 280
290
550 .. 850
85 .. 125
125 .. 440
0 .. 220
220 .. 700
0 .. 50
50 .. 260
260 .. 700
0 .. 110
200 .. 400
0 .. 300
310
550 .. 1050
0 .. 150
150 .. 215
215 .. 285
285 .. 415
415 .. 915
0 .. 105
105 .. 400
0 .. 450
450 .. 800
0 .. 300
0 .. 65
65 .. 175
175 .. 895

91.6
137
40.5
233
58.8
62.9
42
17.6
13.3
9.6
43.3
15
253
289
98.67619
1515
920
553
395
141
203
38.1
31.2
659
47
27
23

Diseño del Sistema de Protección contra Fallas a Tierra
Después de los estudios efectuados donde determinaron el modelo matemático de la
falla a tierra, el área de Proyectos SET´s de ELECTROLIMA se dedicó a estudiar la
concepción de un relé que sea capaz de detectar este tipo de falla tan peculiar y se
llegó a determinar...