Revista 15 - Noviembre 2016

Simulación de distribución de corrientes
de falla a tierra y cálculo de GPR
Juan F. Piñeros Saldarriaga 1 , Juan C. Botero Hidalgo 2
Resumen: En este trabajo se presenta una metodología para calcular el potencial que adquiere
un sistema de puesta a tierra (GPR), a través de la simulación detallada de la distribución
de corrientes de falla a tierra. Se presentan los aspectos clave a considerar, relacionados
con la distribución de corrientes y, posteriormente, se explican los puntos clave de
la metodología, haciendo énfasis en los modelos para realizar la simulación mediante el
programa EMTP/ATP. Finalmente, se indica el diagrama de la metodología.
Palabras Clave: EMTP/ATP, GPR, Distribución de corrientes a tierra, Sistemas de Puesta
a Tierra, Simulación de Sistemas de Potencia.
Introducción
Uno de los temas más críticos en el diseño
de las mallas de puesta a tierra, a frecuencia
industrial, es la distribución de corrientes de
falla a tierra, básicamente porque define el
potencial que adquiere un sistema de puesta
a tierra (Ground Potential Rise – GPR).
Este artículo pretende explicar qué es la distribución
de corrientes a tierra, el GPR y la
metodología para hallarlos mediante simulación.
La importancia de un cálculo preciso del
GPR radica en su relación directa con los
costos del sistema de puesta a tierra (SPT),
debido a que con el aumento del GPR se presentan
potenciales de toque y paso más altos
y su control se hace más difícil.
La simulación es el medio más utilizado en
el mundo por los diseñadores de sistemas de
puesta a tierra; este artículo pretende dar los
conceptos y pautas para llevar a cabo una simulación
que busque calcular un GPR.
¿Qué es la distribución de
corrientes de falla a tierra?
Es el fenómeno de la división de corriente
de falla entre diversos SPT interconectados,
considerando el retorno de la corriente
de falla hacia las fuentes, a través del SPT,
conformado por cables de guarda, cables de
neutro, conductores de malla y de interconexión
de otros SPT y la tierra “física”. La
Fig 1 y la Fig 2 ilustran el concepto para el
caso de un sistema de distribución. El producto
entre la corriente de falla que se radia
a tierra por la malla y la resistencia de puesta
a tierra de ésta, es definido como GPR.
1. Juan F. Piñeros Ingeniero electricista de la Universidad Nacional de Colombia, Magíster en Ingeniería de
la Universidad de Antioquia. Actualmente se desempeña como Analista Aseguramiento de la Operación en el
equipo de Análisis de Eventos y Protecciones, en la compañía XM, operador del sistema eléctrico Colombiano.
Ha trabajado como ingeniero de diseño, ingeniero de proyectos y gestor de optimización en la empresa Ingeniería
Especializada S.A desde la cual se originó y realizó este artículo. Es miembro del Canadian/American
EMTP User Group. Ha sido conferencista en temas como Riesgo Eléctrico, Protección contra Rayos, Sistemas
de Puesta a Tierra, Simulación de Sistemas Eléctricos con ATP y Coordinación de Aislamiento. Ha sido profesor
de cátedra en la Universidad de Antioquia en la asignatura Simulación de Sistemas de Potencia. jfpinero@
ieee.org
2. Juan C. Botero Ingeniero electricista de la Universidad Nacional de Colombia. Especialista en Transmisión
y Distribución de Energía Eléctrica de la Universidad Pontificia Bolivariana. Ha sido ponente en CONCIER Y
SICEL y ha dictado cursos de diseño de sistemas de puesta a tierra y subestaciones eléctricas. Actualmente se
desempeña como ingeniero de proyectos, con participación en diferentes proyectos en la empresa Ingeniería
Especializada S.A. jcamilo.botero @ieb.com.co
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