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Fundamentos

Una de las fallas eléctricas más comunes es la falla a tierra, la cual ocurre cuando un conductor no puesto a tierra forma una conexión con un elemento no conductor (un envolvente metálico, una tubería Conduit, o la misma tierra).

Figura 1 –Falla a tierra en un tablero de distribución.

 

Estas fallas a tierra, al provocar flujos de corriente en elementos que normalmente no conducen corriente,provocan calentamiento, pérdidas de energía, generación de tensiones peligrosas y el mal funcionamiento de algunos equipos. Lasfallas a tierra también se pueden presentar en un arreglo fotovoltaico, por lo que existen ciertos requerimientos aplicables a las instalaciones fotovoltaicas.

 

Figura 2 –Comportamiento de las fallas a tierra en un sistema fotovoltaico

 

 

Requerimientos normativos

690-41 b)Un arreglo FV debe estar provisto con una protección de falla a tierra de corriente continua.

Cabe recalcar que este requerimiento no hace distinción entre los distintos tipos de Sistemas Fotovoltaicos que existen, por lo que aplica tanto en sistemas autónomos como en sistemas interconectados, siempre que esté presente un arreglo fotovoltaico en términos de la NOM 001 SEDE / NEC.

La protección contra falla a tierra debe:

1)Detectar las fallas a tierra en los conductores de corriente directa y en los componentes (Fusibles, conectores, etc.)del SFV, incluyendo cualquier conductor puesto a tierra funcional.

2)Ser aprobado para tal uso (Listado).

Figura 3. Un inversor con certificación UL 1741 garantiza la protección contra falla a tierra.

 

Los circuitos fallados deben:

1)Ser desconectados automáticamente.

2)Ser aislados de la referencia a tierra en un sistema puesto a tierra funcional. El inversor o controlador alimentado por el circuito fallado debe dejar de suministrar energía a los circuitos de salida.

Figura 4. Cuando se usa un inversor con transformador de aislamiento, la protección GFDI (un fusible de 1 A) se funde y aísla alconductor de su referencia a tierra.

 

Protecciones GFDI

Generalmente, dependiendo de la tipología de los inversores fotovoltaicos, se tienen dos principales tipos de protecciones contra falla a tierra, las cuales son:

Fusible

Generalmente de 1 A (El valor depende de la capacidad del inversor), estos fusibles funcionan como el punto de conexión de un conductor del arreglo FV a tierra, y se utilizan en inversores con transformador de aislamiento (inversores antiguos, ver figura 4).

Este tipo de fusibles daban pie a no detectar corrientes de falla pequeñas, las cuales a la larga pueden presentar un riesgo importante en la instalación, por lo cual actualmente es muy raro ver su uso en inversores nuevos.

Riso y RCMU

El Riso (Resistance Insulation) y el RCMU (Residual Current Measure Unit)conforman aquellos medios por los cuales un inversor sin transformador de aislamiento (los más comunes hoy en día) puede detectar una falla a tierra.

Antes del funcionamiento del sistema, un aislamiento suficiente de los conductores de CD respecto a tierra evita que las corrientes fluyan a través de las partes normalmente no conductoras de corriente.

Figura 5. La medición de resistencia de aislamiento se ejecuta únicamente antes de que el sistema entra en operación.

Una vez en operación, se procede a monitorear las corrientes que circulan tanto en los conductores positivo, negativo y de puesta a tierra. En caso de existir alguna diferencia entre corrientes del conductor positivo y negativo, o bien, una medición de corriente en el conductor de puesta a tierra de equipos, el inversor emitirá la alarma correspondiente.

En el caso de desconectar los conductores falladosde CD automáticamente, entonces no sólo es un RCMU sino un RCD (Residual Current Device).

Importancia de la detección

Los sistemas fotovoltaicos van en aumento, y a medida que avanza la tecnología de inversores, también se necesita un avance en la confiabilidad de las protecciones eléctricas que utiliza. El caso particular de las fallas a tierra cobra suma importancia, pues alrededor del mundo ha provocado un número importante de incendios, los cuales ponen en riesgo tanto a los inmuebles donde se instalancomo a las personas asociadas al lugar de instalación.

 

 

 

 

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