Los sistemas eléctricos de potencia, desde el punto de vista de su conexión con respecto a tierra, pueden clasificarse en:
• Sistemas aislados.
• Sistemas aterrizados.
Los sistemas aislados no tienen una conexión intencional a tierra. Cabe destacar que la conexión a tierra en sistemas aislados se hace a través de caminos de alta impedancia, como son las capacidades distribuidas de los alimentadores (cables y líneas aéreas) y a través de las impedancias de los pararrayos. La principal característica de este tipo de sistema son las bajísimas corrientes de cortocircuito monofásico que presentan, en caso de existir una falla en el sistema. Por esta razón es necesario disponer de protecciones especiales, muy sensibles que puedan detectar la presencia de una falla monofásica del orden de miliamperes. El retorno de la corriente de falla monofásica en sistemas aislados se produce a través de capacidades distribuidas de los cables y de las líneas.
La principal ventaja de estos sistemas, es la mayor continuidad de servicio que se logra, ya que pueden seguir operando en la presencia de una falla monofásica. Sin embargo, son más las desventajas que presentan los sistemas aislados, razón por la cual son poco utilizados en la actualidad. Desde el punto de vista de la continuidad de servicio, los sistemas aislados no presentan más ventaja que los sistemas aterrizados a través de alta resistencia, con la diferencia que en estos últimos, las tensiones pueden limitarse.
Una forma de detectar la existencia de fallas monofásicas en sistemas aislados, es conectando voltímetros entre fase y tierra. Estos dispositivos son capaces de detectar la fase dañada, pero no de ubicar el punto de falla.
Los sistemas aterrizados se caracterizan por tener el neutro de los transformadores o generadores conectados a tierra. Estos sistemas no presentan el inconveniente de sobretensiones mencionado en el sistema aislado, ya que cuando se produce un cortocircuito monofásico, éste es detectado inmediatamente por las protecciones de sobrecorriente residual y por lo tanto, despejado rápidamente.
La conexión a tierra puede realizarse de distintas maneras, distinguiéndose principalmente las siguientes:
• Sólidamente aterrizados.
• Resistencia de bajo valor.
• Resistencia de alto valor.
• Reactor.
• Bobina Petersen.
Los sistemas aterrizados, protegen la vida útil de la aislación de motores, transformadores y otros componentes de un sistema. Los sistemas aterrizados, al garantizar una corriente de falla elevada permiten utilizar protecciones rápidas y seguras que despejen las fallas a tierra en un tiempo no mayor a 5 seg.
La resistencia del neutro, tiene limitada su capacidad de corriente, definida por el tiempo que dura la corriente que pasa por ella, siendo su máximo de 10 segundos. La tensión de resistencia corresponde a la tensión entre fase y neutro del sistema. La corriente corresponde al valor de corriente que fluirá por la resistencia durante el cortocircuito con la tensión nominal aplicada.
La tendencia actual en sistemas de baja tensión, menores a 1 KV, es no usar resistencia en el neutro, debido a que la corriente de cortocircuito puede ser demasiado pequeña y no sea capaz de hacer operar los equipos de protección. En media tensión, los sistemas sólidamente aterrizados o conectados a tierra a través de una baja resistencia, se utilizan cuando las corrientes de falla monofásica, alcanzan valores no demasiados altos, que puedan comprometer la seguridad y la vida útil de los equipos que conforman el sistema de distribución. Para sistemas de 22 KV y superiores se prefiere conexión directa a tierra. En líneas de transmisión de 115 KV y superiores se prefiere a través de resistencia. En sistemas de 69 KV con alta concentración de potencia sujeto a altas corrientes de cortocircuito, se usan reactores de moderado valor óhmico.
