DETECCION DE FALLAS A TIERRA EN SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

INTRODUCCION: Es imperante la necesidad de reducir el consumo de combustibles contaminantes y utilizar cada vez mas las energías naturales como la de viento y el sol. Esto nos conduce a la construcción de centrales fotovoltaicas (FV). Los módulos FV transforman la energía solar en energía eléctrica en formato de corriente continua.
Las centrales FV generan por lo tanto c.c. y el voltaje de operación se alcanza dependiendo la cantidad de módulos FV que se pongan en serie alcanzando voltajes entre 200 y 500 Vcc.
Estos sistemas FV pueden operar aterrizados o flotantes, ambos modalidades presentan ventajas y desventajas, pero en cualquier caso es muy importante detectar las fallas a tierra.
La detección de fallas a tierra en los sistemas de corriente alterna es muy común, no así la detección de fallas en los sistemas de corriente continua.

CAUSAS DE FALLAS. El medio ambiente influye de manera directa en el deterioro del aislamiento de los cables que interconectan los módulos FV mediante las altas temperaturas, los rayos UV, ambientes secos, demasiado húmedos al grado de que los conductores pueden quedar sumergidos en el agua; pero también de manera indirecta mediante sobretensiones inducidas por las corrientes de las descargas atmosféricas. Otras causas pueden ser: el envejecimiento del aislamiento, malas conexiones, daño mecánico durante la instalación, roedores etc.

PRESENTACION. Prelxaid ha desarrollado un dispositivo para detección de fallas a tierra en sistemas de corriente continua de alta sensibilidad. El MDD es un detector diferencial de corriente continua que opera a partir del campo magnético que produce dicha corriente y es ideal para la detección de las fallas a tierra en SISTEMAS FOTOVOLTAICOS.

ANALISIS. Actualmente los SFV son protegidos suficiente y adecuadamente después de la conversión de la Corriente Continua en Corriente Alterna, sin embargo en la parte de C.C solo se contempla la protección por sobrecorriente como se puede observar en la figura SFV-1.

Figura SFV-1. Diagrama de un Sistema Fotovoltaico (SFV), con protección por sobrecorriente con interruptores termomagnéticos.

Para que existan las fallas a tierra es necesario que haya un flujo de una corriente circulando por tierra, para lo cual es necesario que existan 2 condiciones. Primera que haya un camino para que circule la corriente y segunda que haya una diferencia de potencial que haga circular la corriente.
Esto permite la detección de las fallas a tierra detectando la corriente que circula por tierra, obviamente se debe cuidar en la medida de lo posible que las corrientes de una falla no sean muy significativas y es una buena medida tener sistemas flotantes de c.c. pero esto inhibe la posibilidad de que haya una corriente circulando por tierra cuando existe una falla de aislamiento.
La solución consiste en referenciar a tierra el SFV a través de limitadores de corriente iguales tanto para el positivo como para el negativo de manera que exista la misma diferencia de potencial de positivo a tierra que de tierra a negativo.
En la propuesta de XAid se contempla la instalación del dispositivo RTB-301 que realiza esta función, limitando la corriente de falla y simultáneamente señaliza el posible desbalance entre las diferencias de potencial cuando exista una falla a tierra.
Una vez referenciado a tierra el SFV ya se tiene un camino para la corriente de falla a tierra y la diferencia de potencial la proporciona el propio SFV cuando se deteriora el aislamiento de los cables.

Para detectar las corrientes de falla se usa el dispositivo MDD-302, que detecta la corriente diferencial del positivo contra el negativo con una sensibilidad de 10 miliamperes. Para que haya selectividad en la detección las conexiones de los detectores deberán ser en cada una de las ramas que integran el SFV como se muestra en la figura SFV-2

Figura SFV-2. Diagrama de un Sistema Fotovoltaico (SFV), con un esquema de detección de fallas a tierra.

Mayor información en www.prelxaid.com

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