Medición de la resistencia de aislamiento para la seguridad de los sistemas solares fotovoltaicos
Introducción
El aislamiento dañado puede provocar pérdida de energía, sobrecalentamiento del equipo o incluso incendios. Las inspecciones de aislamiento son necesarias para asegurarse de que los dispositivos, las piezas y los equipos eléctricos utilizados en los edificios e instalaciones industriales no pierdan su aislamiento con el tiempo. Esto ayuda a prevenir descargas eléctricas y cortocircuitos. Lo mismo ocurre con los sistemas solares fotovoltaicos (PV), que necesitan inspecciones de aislamiento periódicas y posteriores a la instalación.
El estándar IEC62446-1 describe dos métodos para medir la resistencia de aislamiento de un sistema fotovoltaico solar.
- 1. Cortar los electrodos positivo y negativo de la cadena fotovoltaica y medir la resistencia de aislamiento entre el punto de cortocircuito y la tierra.
- 2. Medir la resistencia de aislamiento entre el electrodo positivo y tierra y entre el negativo y tierra por separado sin cortocircuito.
Medida que implica un cortocircuito
Dado que las células solares son un tipo de fotodiodo y una fuente de corriente constante, los electrodos positivo y negativo pueden cortocircuitarse. Una vez que los electrodos están en cortocircuito, un medidor de aislamiento típico puede medir con precisión la resistencia de aislamiento. Por otro lado, un cortocircuito podría provocar un arco y existe un alto riesgo de sufrir una descarga eléctrica o quemarse.
Para evitar esto, los terminales se pueden cortocircuitar con un relé con la capacidad adecuada, o se puede usar un relé con una capacidad menor si la medición se realiza durante la noche cuando los módulos fotovoltaicos no están generando energía. Tenga en cuenta que existen otros riesgos a tener en cuenta, como la mala visibilidad al medir de noche.
Medida que no implica un cortocircuito
Dado que este método no cortocircuita los electrodos positivo y negativo de la celda solar, tampoco es necesario un relé y se puede medir fácilmente.
Sin embargo, cuando se utilizan probadores de aislamiento típicos, existe el riesgo de obtener un valor de medición inexacto. Es causado por la medición del objeto que tiene el módulo fotovoltaico, que tiene el potencial eléctrico. Un probador de aislamiento típico está diseñado para medir un objeto que no tiene potencial eléctrico. Según el estado del circuito, la PV generada puede afectar la medición y dar un resultado diferente del valor real.
Causa de un error
La figura 1 muestra un ejemplo de medición de la resistencia de aislamiento entre el electrodo positivo y la tierra mientras el electrodo negativo del módulo fotovoltaico tiene un defecto a tierra. Para medir la resistencia de aislamiento entre el electrodo positivo y la tierra, conecte los extremos de medición de un probador de aislamiento al electrodo positivo y la tierra. En este caso, el electrodo negativo tiene una falla a tierra, lo que significa que la corriente generada por los módulos fotovoltaicos forma un circuito cerrado que fluye a través del probador de aislamiento y resistencia de falla a tierra, lo que resulta en un error de medición. Un probador de aislamiento típico emite el voltaje de prueba negativo. En este caso, la corriente medida y la corriente fotovoltaica generada tienen la misma dirección. Por lo tanto, el probador detecta la resistencia más alta al agregar la corriente fotovoltaica generada, y la resistencia de aislamiento se muestra más baja que el valor de resistencia de aislamiento real.
Fig. 1: Ejemplo de defecto a tierra en el electrodo negativo
La Fig. 2 muestra un ejemplo de una medida electrodo negativo-tierra donde el electrodo positivo tiene defecto a tierra. En este caso, la dirección de la corriente medida y la corriente fotovoltaica generada se vuelve opuesta. Como resultado, la resistencia de aislamiento se muestra más alta que el valor real al detectar la corriente más baja. Incluso si existe una falla a tierra, la resistencia de aislamiento podría mostrarse como "infinita" en el peor de los casos.
Fig. 2: Ejemplo de defecto a tierra en el electrodo positivo
Estos fenómenos ocurren cuando se conecta un probador de aislamiento para formar un circuito cerrado a través del cual fluye la corriente generada. La Fig. 3 muestra un ejemplo de la situación en la que el probador de aislamiento estándar puede realizar la medición con precisión. En ambos ejemplos, no hay un circuito cerrado para que fluya la corriente generada por PV. Por lo tanto, la corriente fotovoltaica generada no fluye hacia el probador y no afecta la medición incluso si hay una falla a tierra. Por supuesto, la medición precisa es posible cuando no hay falla a tierra.
Fig. 3 No hay circuito cerrado para que fluya la corriente generada fotovoltaica
Para mediciones más seguras y precisas
Para medir con seguridad la resistencia de aislamiento de los módulos fotovoltaicos, se recomienda realizar la medición con un método que no implique un cortocircuito. También es importante utilizar un medidor de aislamiento que pueda medir con precisión incluso cuando la corriente de los módulos fotovoltaicos fluye a través de un circuito cerrado.
Además de un modo de medición de resistencia de aislamiento normal, el Hioki IR4053 también tiene un modo para medir la resistencia de aislamiento fotovoltaico. Está diseñado para eliminar el efecto de la corriente generada por el módulo fotovoltaico. Por lo tanto, se pueden medir valores precisos incluso cuando hay una falla a tierra en la cadena solar. El IR4053 tiene varias características útiles que facilitan una inspección completa del sistema fotovoltaico.
- Realiza la medida de aislamiento en modo PV en tan solo 4 segundos.
- Equipado con una función de medición de voltaje de circuito abierto y una función de determinación de polaridad. Estos son útiles para la prueba de polaridad durante la instalación del sistema fotovoltaico.
- Una medición PASA/FALLA se puede juzgar visualmente fácilmente con una función de comparación.
Tenga en cuenta que en el estándar IEC62446-1, el electrodo negativo a tierra se mide primero. Sin embargo, cuando se mide el aislamiento con el IR4053, el electrodo positivo a tierra se mide primero porque el IR4053 genera un voltaje de prueba negativo.
Conclusión
Tan crucial como es garantizar la seguridad del sistema solar fotovoltaico, es igualmente vital garantizar la seguridad de la persona que realiza las mediciones. Por lo tanto, es mejor utilizar un probador de aislamiento equipado con modo PV.