Cómo buscar errores de derivación a tierra en circuitos fotovoltaicos sin tensión

Por Will White, especialista en aplicaciones sénior de Fluke, DER

No todos los errores por derivación a tierra se producen en circuitos con tensión. En sistemas fotovoltaicos, pueden producirse errores en conductores principales de caja combinadora, en las cajas recombinadoras o en el lado de CA, donde el sistema puede apagarse para su mantenimiento o aislamiento. En estos casos, los técnicos deben comprobar si hay errores por derivación a tierra en circuitos sin tensión mediante métodos seguros y de eficacia demostrada.

En esta guía paso a paso se explica cómo aislar, comprobar y detectar errores en circuitos fotovoltaicos sin tensión mientras se protegen tanto el equipo como el personal.

¿Cuándo se deben comprobar los circuitos sin tensión?

Puede recurrirse a la medición sin tensión si:

• Se sospecha que hay un error por derivación a tierra en el cableado entre la caja combinadora y el inversor
• Va a hacer una medición en el lado de CA del sistema, por ejemplo, desde la salida del inversor hasta el punto de interconexión
• Los componentes electrónicos a nivel de módulo están instalados y los circuitos se pueden desconectar antes de realizar la medición

En estos casos, la medición de resistencia de aislamiento se convierte en el método principal para la detección de errores.

Puede obtener más información sobre las mediciones con tensión aquí: Cómo hacer ensayos en cadenas fotovoltaicas en busca de errores por derivación a tierra intermitentes

Guía paso a paso para hacer ensayos en circuitos fotovoltaicos sin tensión en busca de errores por derivación a tierra

Paso 1. Aislamiento y bloqueo del circuito

Antes de comenzar cualquier medición, debe asegurarse de que los conductores no tienen ninguna tensión y que esta no se pueda volver a activar por error.

• Abra todos los mecanismos de desconexión de interrupción de carga en ambos extremos del circuito.
• Coloque dispositivos de bloqueo y etiquetado (LOTO) en cada mecanismo de desconexión.
• Etiquete cada LOTO con la siguiente información:
  • Nombre del técnico
  • Teléfono
  • Fecha y hora
  • Trabajo que se está realizando

Nunca dé por sentado que un conductor no tiene corriente hasta que se haya verificado.

Paso 2. Realización de una prueba de tres puntos

Este paso de seguridad esencial confirma que se ha eliminado toda la tensión del circuito y que el equipo de medición funciona correctamente.

1. Con tensión: pruebe su medidor o comprobador en una fuente de corriente que sepa que funcione bien (por ejemplo, la unidad de prueba Fluke PRV240).
2. Sin tensión: compruebe el circuito fotovoltaico. Debe indicar 0 voltios.
3. De nuevo con tensión: vuelva a realizar la comprobación en la fuente con tensión conocida para verificar la precisión del medidor.

No llevar a cabo esta prueba podría exponerle a un grave riesgo de arco eléctrico si el circuito sigue teniendo tensión.

Paso 3. Desmontaje y aislamiento de los conductores

Retire los conductores de sus terminales en ambos extremos del circuito. De esta forma, garantiza que aísle lo siguiente:

• Todos los conductores de los demás
• Todos los conductores de cualquier sistema electrónico, dispositivos de protección contra sobretensiones o resistencia interna
• Cualquier conductor puesto a tierra (p. ej., neutro de CA) mediante su barra colectora

Importante:

• No mida la resistencia de aislamiento a través de dispositivos electrónicos o de protección contra sobretensiones. Desconéctelos primero o se corre el riesgo de que se produzcan daños permanentes.
• Utilice conectores de torsión o cinta adhesiva para proteger los extremos expuestos durante la comprobación (extremo del conductor opuesto al lugar donde está conectado el cable de medida).

Paso 4. Inspección visual antes de realizar la comprobación

Busque indicios físicos de daños que puedan apuntar a un error por derivación a tierra:

• Marcas de quemaduras, burbujas de aislamiento o decoloración
• Abrasión en el cable en el punto de entrada de los conductores en las conducciones
• Indicios de corrosión o humedad en las cajas de conexiones
• Conexiones flojas o con terminales incorrectos

Reparar los daños visibles por adelantado puede ahorrar tiempo durante las pruebas.

Paso 5. Realización de una prueba de resistencia de aislamiento

Ahora va a efectuar un ensayo en cada conductor en busca de ruptura de aislamiento aplicando una tensión de medida alta y midiendo la resistencia a tierra.

Herramienta recomendada: Multímetro con medida de aislamiento Fluke 1587 FC, medidor de resistencia de aislamiento 1537 o comprobador fotovoltaico SMFT-1000

1. Seleccione tensión de prueba adecuada en el comprobador (normalmente, 500 V, 1000 V o 1500 V de CC para equipos fotovoltaicos).
2. Conectar:
   • Conecte el cable de prueba rojo a un extremo del conductor.
     1. Asegúrese de que el otro extremo del conductor está aislado con un conector de torsión o cinta aislante si no acaba en un terminal de un mecanismo de desconexión.
   • Cable de prueba negro a tierra (carcasa metálica, GEC o bastidor)
3. Registre la resistencia de aislamiento (medida en megohmios).

Criterios de aprobación (típicos, pero siempre consulte al fabricante o la norma pertinente, como NFPA 70B o ANSI/NETA MTS):

• 1000 MΩ = aislamiento excelente
• <20 MΩ = continuar con las pesquisas
• <1 MΩ = probable derivación a tierra

Nunca realice esta prueba en un conductor conectado a tierra (como el neutro de CA) sin aislarlo de la conexión a tierra.

Paso 6. Comparación de resultados y detección de valores atípicos

Compruebe cada conductor del circuito individualmente. Debe buscar las características siguientes:

• Valores de resistencia significativamente más bajos que otros
• Un valor estable y repetible (no tensión fantasma)
• Uniformidad entre varias comprobaciones

El conductor con la menor resistencia a tierra es la posible ruta del error.

Para confirmarlo:

• Intercambie los cables y repita la prueba
• Inspeccione todo el recorrido del conductor para comprobar si hay errores visibles

Si es posible, divida el conductor en secciones y repita el proceso para acotar la ubicación.

Paso 7. Prueba entre conductores (opcional)

Además de realizar mediciones desde el conductor a tierra, también puede realizar mediciones entre conductores:

• Positivo a negativo
• L1 a L2, L2 a L3, L1 a L3
• Neutro a L1, L2 y L3

Aunque no es necesario para la mayoría de los errores, esto puede ayudar a detectar errores por arco paralelo entre conductores u otros errores de aislamiento que aún no han alcanzado la tierra.

Paso 8. Registro de todos los resultados

Antes de realizar reparaciones, registre lo siguiente:

• La tensión de medida y los resultados de cada conductor
• Las condiciones durante la medida (p. ej., seco, húmedo, temperatura ambiente, humedad)
• Los hallazgos visuales
• Los registros de dispositivos LOTO

Esta documentación ayuda con la validación de la garantía, el mantenimiento futuro y las auditorías de aseguradoras.

Tras la reparación, repita la prueba de resistencia de aislamiento para confirmar que el problema se ha resuelto.

¿Qué ocurre si no se detecta ningún error?

Si todos los valores de resistencia de aislamiento son altos y no hay daños visibles:

• Intente realizar el ensayo en condiciones de humedad, cuando sea más probable que aparezcan errores intermitentes
• Vuelva a conectar y vigile las futuras activaciones de GFDI o del inversor
• Realice la prueba en sentido ascendente (hacia la matriz) o descendente (hacia el punto de interconexión)

A veces, se producen errores en una sección distinta de aquella de la que se sospechaba en un primer momento. Utilice los datos de las pruebas y los registros del sistema a modo de orientación para los siguientes pasos.

Resumen

Los ensayos en circuitos sin tensión para detectar errores por derivación a tierra requieren una planificación minuciosa, un aislamiento adecuado y las herramientas pertinentes. Siguiendo un proceso metódico, los técnicos en energía solar pueden detectar errores que de cualquier otra forma podrían permanecer desapercibidos, tanto para proteger a las personas como para salvaguardar el rendimiento del sistema fotovoltaico.

Acerca del autor

Will White comenzó a trabajar en el sector fotovoltaico en 2005 para una pequeña empresa de integración. Después de comenzar como instalador, trabajó en ventas, diseño y gestión de proyectos, y finalmente se convirtió en director de operaciones. En 2016, se unió al equipo curricular de Solar Energy International (SEI), donde se centró en el desarrollo de contenido de cursos de formación y en la impartición de clases sobre energía solar. En 2022, dio el salto a un puesto de especialista en aplicaciones solares en Fluke, donde presta asistencia a sus equipos de comprobación de energía renovable, como trazadores de curva IV, medidores eléctricos y cámaras termográficas.

Will tiene experiencia en energía eólica y solar térmica, almacenamiento energético y energía fotovoltaica en todos sus aspectos. Una cosa que le apasiona es la aplicación de técnicas de instalación de calidad que cumplen con los preceptos normativos correspondientes. Will lleva dedicándose a la instalación de equipos fotovoltaicos con certificación de la Junta Norteamericana de Profesionales Certificados en Energía (NABCEP) desde 2006; antes de ello, también era instalador de colectores solares certificado por la misma Junta. Es licenciado en Business Management por el Columbia College de Chicago (EE. UU.) y tiene un máster en dirección de empresas por la Universidad de Nebraska-Lincoln. En su tiempo libre, se le puede encontrar trabajando con su esposa y su hija en su casa en el centro de Vermont, construida con pacas de paja sin electricidad.

Puede conectar con Will por LinkedIn.