Alarma de tierra en corriente continua: cómo ubicarla

Respuesta corta

La alarma de tierra en corriente continua indica que un polo del sistema de control, normalmente aislado de tierra, quedó conectado a tierra por un daño de aislamiento o humedad. Una sola tierra no interrumpe nada, pero deja la instalación a una segunda tierra de causar un disparo o un cierre falso, o de impedir un disparo. Se ubica por seccionamiento coordinado de circuitos o con un localizador por inyección de señal, y se corrige cuanto antes.

Síntoma

El detector de tierra del sistema de corriente continua de la subestación da alarma: el voltímetro positivo-tierra y negativo-tierra dejó de estar equilibrado, o el monitor de aislamiento reporta resistencia baja de uno de los polos. A veces la alarma aparece solo con lluvia, o es intermitente. En otras ocasiones el síntoma es peor: un interruptor disparó o un relé registró una entrada binaria sin que ninguna protección arrancara.

Los sistemas de corriente continua de control y protección de subestaciones suelen trabajar aislados de tierra (o con referencia de alta impedancia), con un detector que vigila el equilibrio entre los polos. En la numeración ANSI C37.2, el 64 es el relé detector de tierra. Mientras ningún polo toca tierra, un solo contacto a tierra no hace circular corriente; por eso la primera tierra es una alarma y no un corte.

Causas posibles, de la más a la menos probable

Causa	Dónde se encuentra
Humedad o agua	Cajas de agrupamiento, gabinetes de mando de interruptores y seccionadores, cajas de bornes de transformadores, canaletas inundadas
Aislamiento dañado de cables	Recorridos largos al patio, cables mordidos por roedores, cables pisados o aplastados
Bornes o terminales	Terminales flojos que tocan la estructura, puentes mal hechos
Equipos conectados	Bobinas de disparo y cierre, motores de carga de resortes, fuentes de IED con filtros dañados
Intervenciones recientes	Nuevas conexiones, pruebas con equipos que aterrizan un polo, puentes provisionales
Detector mismo	Ajuste o referencia del detector, puentes de prueba olvidados

Qué revisar primero

Polo y valor. Mida la tensión de cada polo a tierra y la resistencia de aislamiento que indica el monitor. Saber si la tierra está en el positivo o el negativo orienta la búsqueda y el riesgo.
Cuándo apareció. Correlacione con lluvia, lavado, trabajos en el patio o una maniobra. Una alarma que aparece al operar un equipo apunta a ese circuito.
Eventos de los relés: entradas binarias que cambiaron sin motivo, disparos sin arranque de protección. Si existen, el riesgo ya se materializó y el caso se investiga como cualquier disparo, con el método general de diagnóstico.
Inspección visual de cajas de agrupamiento y gabinetes de mando expuestos a la intemperie: humedad, condensación, sellos de prensaestopas.
Plan de seccionamiento: antes de abrir un solo circuito, identifique qué alimenta (protecciones, disparos, mandos, comunicaciones) y coordine con la operación.

Cómo se ubica y se confirma

Seccionamiento coordinado. Se abren uno a uno los circuitos del tablero de distribución de corriente continua y se observa cuándo vuelve el equilibrio. Es simple pero deja sin alimentación, mientras dura, las funciones de ese circuito: debe hacerse con la bahía asegurada y la protección de respaldo disponible.
Localización por inyección de señal. Un localizador inyecta una señal de baja frecuencia entre el sistema y tierra, y una pinza sensible sigue esa señal por los circuitos hasta el punto de falla, sin abrirlos. La capacitancia del cableado y de los equipos conectados puede dar lecturas falsas; los fabricantes de estos equipos explican cómo compensarla.
Confirmación: se aísla el tramo encontrado, se mide su resistencia de aislamiento con los equipos electrónicos desconectados y se repara. La alarma debe desaparecer y el equilibrio entre polos volver a su valor normal.

Ver también la guía de detección de fallas a tierra en corriente continua.

El riesgo: la segunda tierra

Con un polo ya a tierra, una segunda tierra en el polo opuesto forma un cortocircuito que funde fusibles o abre miniinterruptores, y puede dejar sin alimentación protecciones completas. Una segunda tierra en el cableado entre un contacto de disparo y la bobina puede energizar la bobina por tierra y disparar el interruptor sin protección que actúe, o hacer lo mismo con una bobina de cierre. También puede ocurrir lo contrario: una tierra de baja resistencia que deriva la corriente y evita que una bobina o una entrada opere.

Además, la capacitancia de cables largos y de los filtros de los equipos se carga entre cada polo y tierra. Cuando aparece una tierra, esa capacitancia se descarga y puede activar momentáneamente entradas binarias rápidas y sensibles. Por eso muchas entradas de disparo externo usan umbrales de tensión altos o filtros de tiempo.

Cómo evitar que se repita

Selle cajas y gabinetes del patio: prensaestopas, empaques, resistencias de calefacción en buen estado y drenajes libres.
Lleve la alarma del detector al SCADA con su valor, para ver la tendencia y no solo el umbral.
Use entradas binarias de disparo con umbral de tensión y filtros de tiempo adecuados donde el cableado es largo.
Revise el aislamiento de los circuitos del patio en los mantenimientos.
Supervise los circuitos de disparo: la supervisión del circuito de disparo detecta bobinas abiertas o sin alimentación, que a veces aparecen junto con una tierra que hizo actuar un fusible.
Conserve los registros del detector y de los eventos: una tierra intermitente casi siempre coincide con lluvia, condensación nocturna o la operación de un equipo, y esa correlación ahorra días de búsqueda.

Qué no hacer

No convivir con la alarma. Una tierra conocida y no reparada es la mitad de un disparo falso.
No abrir circuitos al azar para buscarla: puede dejar una bahía sin disparo o provocar un cambio de estado en los relés.
No medir aislamiento con megóhmetro con los equipos electrónicos conectados.
No puentear ni deshabilitar el detector para quitar la alarma.
No aterrizar un polo de forma provisional durante pruebas sin retirarlo al terminar.

Cuándo llamarnos

Si una tierra en corriente continua le está causando disparos o entradas falsas, nuestro equipo revisa en remoto los eventos de los relés y la lógica de las entradas afectadas en equipos de las principales marcas, y le indica qué circuito revisar y cómo blindar las entradas críticas. Conozca la configuración remota de relés. Para ubicar la tierra en sitio y verificar disparos y entradas, hacemos pruebas de protecciones. Escríbanos.

Guías relacionadas

Referencias

IEEE C37.2, números de dispositivo (64, relé detector de tierra).
IEEE 946, Recommended Practice for the Design of DC Power Systems for Stationary Applications.
SEL, documentación técnica sobre tierras en sistemas de corriente continua de subestaciones y su efecto en entradas y bobinas.
Blackburn y Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.

Preguntas frecuentes

¿Por qué una tierra en corriente continua puede hacer disparar un interruptor?

Si ya hay una tierra en el polo positivo, una segunda tierra en el cableado entre el contacto de disparo y la bobina cierra el circuito por tierra y energiza la bobina sin que ninguna protección actúe. También pueden actuar entradas binarias sensibles por la descarga de la capacitancia del cableado en el momento en que aparece una tierra.

¿Cómo se ubica una tierra en corriente continua?

Con dos métodos: abriendo uno a uno los circuitos del tablero de distribución, coordinado con la operación porque cada apertura deja sin alimentación protecciones o mandos, y observando cuándo desaparece el desbalance; o con un localizador que inyecta una señal de baja frecuencia y una pinza que la sigue por el cableado sin abrir circuitos.

¿Es urgente atender una alarma de tierra en corriente continua?

Sí. La instalación sigue operando, pero ya perdió su primera barrera: la siguiente tierra puede provocar un disparo o un cierre indebido, o impedir un disparo. Se recomienda ubicarla y corregirla lo antes posible.