¿Cuál es la diferencia entre los errores por derivación a tierra persistentes e intermitentes?
Por Will White, especialista en aplicaciones sénior de Fluke, DER
Los errores por derivación a tierra son una de las principales causas de riesgos de seguridad, paradas y riesgos de incendio en los sistemas fotovoltaicos, pero no todos los fallos de este tipo se comportan de la misma forma. Algunos son continuos y fáciles de detectar, mientras que otros son impredecibles y solo aparecen en ciertas condiciones.
Para mantener la seguridad y el rendimiento en las matrices fotovoltaicas, es fundamental comprender la diferencia entre los errores de derivación a tierra persistentes e intermitentes, cómo se desarrolla cada uno de ellos y cómo hacer ensayos eficaces.
¿Cuándo se produce un error por derivación a tierra?
Se produce error por derivación a tierra cuando un conductor que transporta corriente (CC positiva o negativa; CA de L1, L2 o L3) entra en contacto con una superficie metálica puesta a tierra, como bastidores de módulos, conducciones o estanterías. Esto genera una ruta no deseada para que la corriente circule a tierra, evitando el inversor u otro equipo de protección.
Para obtener más información al respecto, consulte lo siguiente: ¿Qué es un error por derivación a tierra de CC en un sistema fotovoltaico?
Los errores por derivación a tierra persistentes frente a los intermitentes: Las cuestiones básicas
| Característica | Error por derivación a tierra persistente | Error por derivación a tierra intermitente |
|---|---|---|
| Tipo de conexión | Resistencia continua y baja | Aparece y desaparece en función de las condiciones |
| Dificultad de detección | Relativamente fácil de detectar | A menudo difícil de detectar |
| Reacción de GFDI o inversor | Puede activarse inmediatamente | Puede que no se active o lo haga esporádicamente |
| Condiciones de activación habituales | Cables aplastados o desgastados, aislamiento fundido | Humedad, movimiento, expansión térmica |
| Método de prueba | Medidas de tensión/resistencia de aislamiento normales | Requiere mediciones de resistencia de tensión/aislamiento en condiciones específicas |
| Urgencia de reparación | Peligro inmediato para la seguridad | Debe rectificarse antes de que empeore |
¿En qué consiste un error por derivación a tierra persistente?
Un error por derivación a tierra persistente es, valga la redundancia, una conexión persistente de baja resistencia entre un conductor del sistema fotovoltaico y una superficie metálica puesta a tierra. Este tipo de fallo permanece presente en todas las condiciones de funcionamiento.
Causas habituales:
- Cables pinzados debido a una mala disposición del cableado
- Aislamiento fundido por sobrecorriente o arcos eléctricos
- Abrasión debida a vibraciones, rozamiento contra estanterías, expansión o contracción térmica
- Conexión a tierra o terminal incorrectos
Cómo detectarlo:
- Mida la tensión entre el positivo/negativo de CC y la masa
- Utilice un multímetro, una pinza amperimétrica o la función de análisis del instrumento de localización de averías a tierra GFL-1500
- Utilice un comprobador de resistencia de aislamiento (por ejemplo, Fluke 1587 FC, 1537, SMFT-1000)
- Se prevé una tensión a tierra distinta de cero y/o una resistencia de aislamiento baja (<1 MΩ)
Para más información: Cómo buscar errores de derivación a tierra en circuitos fotovoltaicos sin tensión
Por qué es peligroso:
Los errores por derivación a tierra suelen ser el fallo que provoca las paradas de los inversores. Si se produce un segundo fallo en la polaridad opuesta, puede generar una ruta de corriente paralela, lo que puede provocar incendios o eventos de arco eléctrico.
¿En qué consiste un error por derivación a tierra intermitente?
Un error por derivación a tierra intermitente es una conexión temporal o condicional entre un conductor y la conexión a tierra. Estos fallos solo pueden aparecer cuando:
- El sistema está húmedo (lluvia, condensación, humedad)
- Los módulos o las estanterías se expanden o contraen debido a la temperatura
- Los seguidores mueven la matriz a una posición propensa a los fallos
- Los cables quedan colgados o se rozan por efecto del viento o cuando les cae nieve
Debido a que estos fallos no son constantes, pueden ser difíciles de detectar durante el mantenimiento periódico o en condiciones meteorológicas secas.
Por qué los fallos intermitentes son peligrosos
Los fallos intermitentes son peligrosos porque:
- A menudo evaden la detección de los dispositivos normales de protección contra derivaciones a tierra
- Con el tiempo, pueden convertirse en fallos graves
- Provocan activaciones repetidas de los inversores, lo que da pie a tiempos de inactividad
- Pueden formar arcos eléctricos, lo que puede provocar un incendio
- Si se ignoran, pueden formar parte de un bucle de fallos de alta corriente en caso de producirse un segundo problema
Aprenda a aislarlos: Cómo hacer ensayos en cadenas fotovoltaicas en busca de errores por derivación a tierra intermitentes
Indicios de que se trata de un error por derivación a tierra intermitente
Es posible que se encuentre ante un fallo intermitente si:
- El inversor presenta errores esporádicos por derivación a tierra
- El sistema solo se activa con lluvia o temprano por la mañana
- No se detecta ningún fallo en condiciones meteorológicas secas o en las horas centrales del día
- Los fallos se producen a una hora específica del día cuando una matriz con tracking ("encaminada") se desplaza a una posición específica.
- Las pruebas de resistencia de aislamiento muestran valores límite
Cómo realizar pruebas para cada tipo de avería
Comprobación de errores por derivación a tierra persistentes
- Aislar y eliminar la tensión del circuito
- Hacer mediciones de tensión a tierra
- Usar un medidor de resistencia de aislamiento
- Prever lecturas de fallos uniformes o coherentes
Más información al respecto: Cómo buscar errores de derivación a tierra en circuitos fotovoltaicos sin tensión
Comprobación de errores por derivación a tierra intermitentes
- Hacer mediciones durante la lluvia, cuando haya rocío o cuando se produzcan cambios de temperatura o después de estos fenómenos
- Utilice una pinza amperimétrica para comprobar que no circule corriente antes de abrir ningún circuito
- Observar si hay picos de tensión a tierra repentinos durante el movimiento de la matriz
- Busque valores de resistencia de aislamiento que se puedan considerar positivos, pero que sean inferiores a la resistencia de otros circuitos similares en las mismas condiciones ambientales.
Más información al respecto: Cómo hacer ensayos en cadenas fotovoltaicas en busca de errores por derivación a tierra intermitentes
La importancia del tipo de derivación a tierra
Entender el tipo de error afecta a todo, desde el diagnóstico hasta la prevención:
| Tarea | Errores persistentes | Errores intermitentes |
|---|---|---|
| Calendario de reparación | Inmediato | Condicionado a la reaparición de la avería |
| Riesgo para la seguridad | Alto | De moderado a alto |
| Detección | Fiable, pero que requiere mucho tiempo, con herramientas básicas | Requiere más contexto del entorno |
| Prevención | Protección física, cableado de calidad | Protección física, cableado de calidad, mecanismos de sostén de cable versátiles |
| Sistemas de vigilancia | Es probable que se detecte | Suele no detectarse hasta que el inversor se activa |
Estrategias de reparación para cada tipo
Para errores persistentes:
- Retire los conductores dañados y sustitúyalos por cableado nuevo
- Instalar los conectores aptos para montaje en campo si procede
- Sustituya los módulos o las cajas de conexiones quemadas
- Vuelva a comprobar el aislamiento y la tensión a tierra
Más información al respecto: Cómo reparar derivaciones a tierra en sistemas fotovoltaicos
Para errores intermitentes:
- Reproducir las condiciones que activan el fallo (módulos húmedos, movimiento)
- Compruebe y reemplace los conectores o las cajas de conexiones de los que sospeche
- Inspeccione las dobladuras de los conductores, los bordes de las estanterías y la alineación de los seguidores
- Utilice tornillería de organización resistente a los rayos UV y disponga mejor los cables para evitar que se repita el problema
Resumen
Los errores por derivación a tierra, tanto los persistentes como los intermitentes, pueden empezar de la misma manera (aislamiento de cable dañado, conductor pinzado), pero su comportamiento y detección requieren estrategias diferentes. Conocer esta diferencia permite a los técnicos solucionar, prevenir y reparar con mayor exactitud los fallos en los sistemas fotovoltaicos.
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.