Midiendo la resistividad del suelo y estimando la resistencia equivalente del suelo en una larga distancia

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Estoy tratando de dimensionar Neutral a Resistencia a tierra (NGR) en la Wye de un transformador Delta-Wye de 138 KV a 4160 V. Para encontrar el valor adecuado, he estimado la corriente de carga del sistema siguiendo las instrucciones en esta página sección" Estimación ". Y luego lea el artículo "Carga de datos actuales para el diseño libre de supuestos en sistemas conectados a tierra de alta resistencia" que se proporciona como referencia en esa página. Después de mi estudio, me di cuenta de que, en caso de que se produjera una falla a tierra en cualquiera de las 4160 fases (2400 V fase a neutro), una gran cantidad de corriente fluirá a través del suelo (suelo) hasta el punto de estrella de la estrella y esto se limitará por la NGR. Digamos que permitiré que fluyan 150 A (puesta a tierra de baja resistencia). A 2400 V es un NGR de 16 Ohm.

Ahora, leyendo el estándar CSA M421-16 Uso de electricidad en minas, dicen "En sistemas con resistencia a tierra, es una práctica estándar asumir rutas de falla de impedancia cero y considerar solo las resistencias de conexión a tierra neutral para calcular las posibles corrientes de falla a tierra ".

Al leer esto, cualquiera puede pensar que la tierra (suelo) no tiene resistencia al paso de la corriente. Así que empecé a estudiar eso. Primero seleccioné mi peor escenario, una falla en mi punto más lejano, que está a 1.2 millas (1931 m) del transformador . Y luego traté de descubrir la resistividad de la tierra. Resulta que varía dependiendo de muchas cosas (composición mineral de las rocas, humedad, salinidad, temperatura, el estado de ánimo del individuo que realiza las mediciones, etc.).

Por ejemplo, se pueden encontrar algunos de los artículos que explican la resistividad del suelo aquí y aquí . Supongamos, por ejemplo, que el suelo está compuesto de arena con una resistividad de al menos 100 Ohm por metro. La resistencia equivalente del suelo sería 1931 * 100 = 193100 ~ = 200 kOhm. ¡Eso no es algo que se ignore comparado con un NGR de 16 Ohm! La Tierra dejará de cargar corriente mucho más que la NGR.

  1. ¿Por qué no se considera esto?

Tal vez mi suposición acerca de la tierra (suelo) es errónea, veo que la distancia a tierra es un conductor en serie pero también muchos conductores paralelos, por lo que los 2 efectos compensarán y el valor de resistencia tenderá a un valor constante (a amigo mío llamado este modelo de Tierra Remota)

  1. ¿Existe una forma matemática de modelar mi Tierra remota y saber en la práctica cuánta resistencia tendrá mi suelo a tal distancia? Si asumo que mi suelo es agua de mar que todavía es de 1 Ohm / metro. Supongo que puede afectar mi decisión de qué NGR seleccionar.

Actualización: siempre es más fácil (y la norma lo hace) omitir una medida tan complicada (la resistencia equivalente del suelo). Más aún cuando su valor cambia dependiendo de tantos factores y confía solo en el NGR para limitar la corriente. De todos modos, este es el peor de los casos y nunca puedes equivocarte si estás protegido contra el peor de los casos. Pero, ¿me equivoco al pensar que sin un NGR cuando ocurre una falla a tierra, miles de amperios fluirán a través de la tierra? Si este es el caso, entonces el suelo en sí no debe tener un valor de resistencia tan alto. ¿Alguien ha visto algo como un estudio que diga a cuántos ohms equivale una milla de tierra? Moriría por ver tal cosa.

Actualización 2: verificando El electrodo de tierra está rodeado por una tierra que, conceptualmente, está formada por carcasas concéntricas que tienen el mismo espesor. Las carcasas más cercanas al electrodo de tierra tienen la menor cantidad de área, lo que resulta en el mayor grado de resistencia. Cada concha posterior incorpora un área mayor. dando como resultado una menor resistencia. Esto finalmente llega a un punto donde las capas adicionales ofrecen poca resistencia al suelo que rodea al electrodo de tierra.

No citan ninguna referencia para reclamar esto. ¿Alguien sabe de dónde sacaron esto y si puedo hacer esta misma suposición para distancias muy largas?

    
pregunta VMMF

1 respuesta

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Lo que tienes es un campo de resistividad . Dependiendo de lo complicado que sea, y de lo que deban ser sus supuestos de límites, puede haber soluciones de forma cerrada o puede que necesite técnicas de análisis de elementos finitos para controlar su situación.

Han pasado muchas lunas desde que hice matemáticas como esta (propagación de señales en el tejido del sistema nervioso), por lo que es un poco incomprensible en estos días. enlace puede servir como una buena introducción, y el campo de resistividad sería una buena búsqueda término.

    
respondido por el Scott Seidman

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