Medición de la resistividad del suelo y estimación de la resistencia equivalente del suelo a larga distancia

Estoy tratando de dimensionar la resistencia de neutro a tierra (NGR) en la estrella 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 de la sección "Estimación" de esta página . Y luego leer el artículo "Carga de datos actuales para el diseño sin conjeturas de 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 ocurra una falla a tierra en cualquiera de las 4160 fases (fase de 2400 V a neutro), fluirá mucha corriente a través de tierra (suelo) de regreso al punto de estrella de la estrella y esto será limitado. por la NGR. Digamos que permitiré que fluyan 150 A (conexión a tierra de baja resistencia). A 2400 V, eso es un NGR de 16 ohmios.

Ahora, al leer el estándar CSA M421-16 Uso de electricidad en minas, dicen: "En los sistemas conectados a tierra por resistencia, es una práctica estándar asumir rutas de falla de impedancia cero y considerar solo las resistencias de conexión a tierra neutra para calcular las posibles corrientes de falla a tierra".

Al leer esto, cualquiera puede pensar que la tierra no tiene resistencia al paso de la corriente. Así que empecé a estudiar eso. Primero seleccioné mi peor escenario posible, una falla en mi punto más lejano, que está a 1,2 millas (1931 m) del transformador . Y luego traté de averiguar 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 tipo que hace las mediciones, etc.).

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

1. ¿Por qué no se considera esto?

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

2. ¿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, todavía tiene 1 ohmio/metro. Supongo que puede afectar mi decisión de qué NGR seleccionar.

Actualización: siempre es más fácil (y el estándar lo hace) saltarse una medida tan complicada (la resistencia equivalente del suelo). Más aún cuando su valor cambia dependiendo de tantos factores y depender únicamente de la 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 tierra? Si este es el caso, el suelo en sí no debe tener un valor de resistencia tan alto. ¿Alguien ha visto algo así como un estudio que diga a cuántos ohmios equivale una milla de tierra? Moriría por ver tal cosa.

Actualización 2: revisando este documento dice:

El electrodo de tierra está rodeado por tierra que, conceptualmente, está formada por capas concéntricas, todas del mismo grosor. Las cubiertas más cercanas al electrodo de tierra tienen la menor cantidad de área, lo que da como resultado el mayor grado de resistencia. Cada capa posterior incorpora un área mayor que resulta en una menor resistencia. Esto finalmente llega a un punto donde las capas adicionales ofrecen poca resistencia al suelo que rodea el electrodo de tierra.

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