Cómo localizar fallos a tierra persistentes en sistemas fotovoltaicos

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

Un fallo a tierra en un sistema fotovoltaico puede afectar de forma significativa a la producción de energía, provocar paradas de inversores y presentar riesgos para la seguridad. A menudo, el primer indicio es la activación de una interrupción por detección de fallo a tierra (GFDI) o una notificación de fallo del inversor. En cualquier caso, el tiempo es fundamental y es necesario verificar el fallo, encontrar su ubicación y resolver el problema rápidamente para que el sistema vuelva a funcionar al máximo de su capacidad.

El instrumento ideal para el trabajo: Localizador de fallos a tierra Fluke GFL-1500

La forma más rápida y segura de localizar un fallo es mediante un localizador de fallos a tierra, como el Fluke GFL-1500. Este instrumento permite la detección precisa de fallos sin depender de conjeturas, documentación detallada de las instalaciones ni ensayos manuales que requieren mucho tiempo. Si no lo conoce, puede obtener más información sobre el localizador de fallos a tierra Fluke GFL-1500 aquí. Y, una vez que haya encontrado la avería, aquí le indicamos cómo repararla en las debidas condiciones de seguridad.

Guía paso a paso sobre cómo localizar fallos a tierra persistentes en sistemas fotovoltaicos

Antes de iniciar cualquier tarea de solución de problemas, siga siempre los procedimientos de bloqueo y etiquetado (LOTO) específicos de las instalaciones y use el equipo de protección individual (EPI) pertinente. Encontrar el fallo es solo el primer paso: el objetivo último es restablecer el funcionamiento del sistema con total seguridad.

Paso 1: analice el sistema para detectar fallos a tierra

El primer paso es asegurarse de que el sistema de DC no esté derivado a tierra y no haya conexión entre un conductor puesto a tierra funcionalmente y la propia tierra. Cuando sospeche que existe un fallo a tierra, confirme su presencia y determine qué parte de la matriz está afectada. Utilice la función de análisis del GFL-1500 para evaluar el estado del sistema y determinar si existe algún fallo.

Para ejecutar la función de análisis:

1. Acceda a Setup (Configuración) e introduzca el número de módulos en serie.
   • Este paso también se puede realizar una vez finalizada la prueba pulsando el botón INFO (Información) e introduciendo el número de módulos.
2. Conecte los cables de prueba
   • El rojo al positivo de CC
   • El negro al negativo de CC
   • El verde a tierra (masa o metal conectado a tierra)
3. Pulse el botón Test (Prueba) para ejecutar la función de análisis.

El instrumento medirá lo siguiente:

• La tensión en circuito abierto entre el positivo y el negativo
• La tensión del positivo a tierra y el negativo a tierra
• El rango estimado de resistencia a fallos (si se detecta un fallo de conexión a tierra)

Si ha introducido correctamente el número de módulos, el localizador calculará de forma estimada la distancia en la cadena donde pueda estar el fallo.

Resultados posibles:

• Avería persistente: Hay un fallo de conexión a tierra de baja resistencia.
• No se ha detectado ningún fallo: No se ha detectado tensión a tierra durante la prueba.
• Fallo por resistencia elevada: Puede haber un fallo, pero no circula suficiente corriente para activar la interrupción por detección de fallo a tierra (GFDI).
• Alta capacitancia y resistencia: Las condiciones del sistema (p. ej., tramos de cableado largos) impiden obtener un resultado concluyente.

Paso 2: averigüe cuál es el lado idóneo para localizar la avería

Seguidamente, válgase de los resultados del análisis para determinar la mejor manera de inyectar una señal de localización. Tendrá que elegir entre enviar la señal desde el lado positivo o negativo de la matriz.

Para ello, siga los siguientes pasos:

• En función del procedimiento aplicado, suele ser mejor elegir el lado que tenga la mayor diferencia de potencial con respecto a tierra. Por ejemplo, si el positivo a tierra es de 200 V CC y el negativo a tierra es de 800 V CC, inyecte la señal en el lado negativo.
• Excepción: Si un lado presenta 0 V CC a tierra, puede ser indicativo un fallo en el conductor del cableado principal a la caja combinadora. En este caso, puede ser más fácil inyectar la señal en el lado de 0 V CC para llevar a cabo la localización desde ese punto.

Paso 3: determine cuál debe ser el modo de señal

La señal de trazado se puede inyectar utilizando dos modos diferentes: de Array (Matriz) y de Unit (Unidad). El modo Array (Matriz) debe utilizarse cuando la tensión del lado seleccionado para el trazado (positivo a tierra o negativo a tierra) es superior a 30 V CC. Busque el icono de peligro por tensión peligrosa en la pantalla Transmitter (Transmisor) a modo de indicación de que la tensión es superior a 30 V CC. Este es el modo predeterminado y recomendado para la localización. El modo Unit (Unidad) debe utilizarse cuando la tensión del lado seleccionado para la localización es inferior a 30 V CC, por ejemplo, en fallos del conductor del cableado principal a la caja combinadora, si la señal se inyecta en el lado de 0 V CC. Busque el icono de tensión peligrosa en la pantalla Transmitter (Transmisor). Pulse el botón MODE (Modo) de la pantalla Transmitter (Transmisor) para alternar entre estos diferentes modos.

Paso 4: utilice la función de fallo para encontrar la ubicación del fallo a tierra

Una vez confirmado el fallo, con la dirección elegida para la localización y el modo de señal seleccionado, utilice la función de fallo para inyectar una señal de corriente baja. Siga la ruta de la avería con el receptor o la pinza para encontrar la ubicación exacta de la avería.

Proceso de localización:

1. Inyecte la señal de fallo desde el lado elegido.
2. Averigüe qué derivación es la que presenta la avería.
   • El receptor se puede usar en desconexiones de un lado del circuito (portafusibles abiertos en un conjunto de conexiones en paralelo, como en el lado positivo).
   • La pinza se puede utilizar en pares de derivaciones (medidas conjuntas del positivo y el negativo) sin desconexiones.
3. Encuentre la ubicación de la avería.
   • Hay dos posibilidades: bien utilizar el receptor con desconexiones en un lado del circuito, bien trasladar el transmisor a la derivación en la que se encuentra la avería.
4. Utilice el receptor para seguir la señal a lo largo de la cadena o la pinza en entornos ruidosos y de mayor capacitancia en los que no haya ruta bien definida con la señal de localización.
   • Para incrementar la nitidez de la señal al utilizar la pinza, active el filtro BP pulsando el botón BP. Esto solo es efectivo con el modo de señal Array (Matriz) del transmisor.
   • El receptor Fluke GFL-1500 proporciona información sonora (pitido) y visual (parpadeo del indicador LED) durante el seguimiento de fallos. El pitido-parpadeo aumenta de frecuencia a medida que se acerca a la ubicación de la avería.

Consejos para realizar un seguimiento de fallos preciso

• Asegúrese de que el sistema no tenga corriente (si procede) antes de abrir carcasas o acceder a conductores.
• Verifique siempre que los cables de prueba están correctamente conectados.
• Asegúrese de que el sistema de CC no está derivado a tierra y de que no hay derivación entre ningún conductor y la tierra.
• Si no es posible detectar la señal con la debida nitidez y se detecta señal en varias derivaciones:
  • Vuelva a comprobar el lado desde el que se inyectó la señal
  • Verifique que la cadena de la prueba está aislada de las ramas paralelas
  • Intente utilizar la pinza con el filtro BP activado. La señal del transmisor debe estar en modo de Array (Matriz).

¿Qué sigue? Localizar la avería es solo el primer paso. Ahora que sabe dónde está el problema, es el momento de proceder con la reparación en las debidas condiciones de seguridad. Descubra cómo reparar fallos a tierra en sistemas fotovoltaicos aquí.

Conclusión: Detectar la avería es solo la mitad de la solución

Encontrar la ubicación de un fallo a tierra en un sistema fotovoltaico es un primer paso fundamental para recuperar el debido funcionamiento y proteger sus equipos. Un análisis sistemático de la tensión de derivación a tierra y la localización de la ruta de la avería permiten aislar el problema sin necesidad de ensayos y errores excesivos,

pero, recuerde: localizar la avería no la resuelve. Una vez detectada, es esencial desconectar la alimentación con la debida seguridad, inspeccionar el conductor o componente dañado y rectificar o sustituir el componente averiado conforme a los procedimientos de seguridad del centro y las normativas eléctricas pertinentes.

Los fallos a tierra no solo reducen la producción de energía, sino que también suponen riesgos para el equipo y la seguridad. Por eso, una detección rápida y precisa seguida de una reparación adecuada es clave para minimizar el tiempo de inactividad y recuperar el rendimiento esperado del sistema.

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.

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