Tiza Group

Inicio / Guías / Protecciones / Disparos y análisis de fallas

Batería de subestación que no sostiene la carga

Por qué el banco de baterías de la subestación no sostiene la carga sin alimentación alterna: capacidad, celda dañada, conexiones, carga o cargador.

Por Shadai García, ingeniero electricista, fundador y CEO de Tiza Group. Revisado por el equipo de ingeniería de Tiza Group · .

banco de cargabanco de bateríasVttensión finaltiempo logradocapacidad = tiempo logrado / tiempo nominalPruebaDescargaTensión por celdaTiempoCapacidad© tizagrp.combanco de cargabanco de bateríasVttensión finaltiempo logradocapacidad = tiempo logrado / tiempo nominalPruebaDescargaTensión por celdaTiempoCapacidad© tizagrp.com
Prueba de capacidad de baterías: descarga controlada y pruebas óhmicas. Ubicación en el sistema, principio de funcionamiento e IEC 61850. Ilustrativo: los valores reales salen de la placa y del manual del fabricante.
Respuesta corta

Un banco de baterías que no sostiene la carga cuando falla la alimentación alterna tiene una de estas causas: perdió capacidad por edad o temperatura, tiene una celda defectuosa o una conexión entre celdas con alta resistencia, no estaba cargado porque el cargador falló sin alarma, o la carga creció más allá de lo que se dimensionó. La medición de tensión por celda durante la descarga y la prueba de capacidad separan una causa de otra.

Síntoma

Se pierde la alimentación alterna de la subestación, por una falla o en una prueba, y el banco de baterías no alcanza: la tensión de corriente continua cae rápido, los relés y controladores se reinician o se apagan, los interruptores no tienen tensión suficiente para abrir y las comunicaciones se pierden. A veces se descubre en una falla real, que es la peor forma de descubrirlo.

El banco de baterías es la última fuente de energía de las protecciones y del mando de la subestación. Trabaja en flotación, en paralelo con el cargador rectificador, y debe entregar la carga durante el tiempo de respaldo definido en su dimensionamiento cuando el cargador deja de alimentar. Mientras el cargador funciona, la tensión del banco parece normal aunque la batería esté deteriorada; el problema solo aparece al descargar.

Causas posibles, de la más a la menos probable

CausaPor qué ocurreQué la delata
Capacidad perdida por edad o temperaturaEnvejecimiento normal, acelerado por temperatura alta del cuartoTodas las celdas caen de forma pareja y antes de tiempo
Celda defectuosaCelda abierta, en corto, seca (VRLA) o sulfatadaUna celda cae mucho más rápido que las otras; resistencia interna alta
Conexión entre celdas con alta resistenciaPernos flojos, corrosión en los bornesCaída de tensión y calentamiento en la conexión durante la descarga
Batería no cargadaCargador fuera de servicio, flotación mal ajustada o alarma del cargador no atendidaTensión por celda baja antes de la descarga; densidad baja en plomo-ácido ventilado
Carga mayor que la dimensionadaBahías, equipos de comunicaciones o calefacción agregados después del diseñoCorriente de descarga medida mayor que la del cálculo
Temperatura bajaLa capacidad disponible baja con el fríoCuarto frío; respaldo menor en temporadas o sitios fríos

Qué revisar primero

  1. Estado del cargador antes del evento: alarmas, tensión de flotación y corriente. Si la batería no estaba cargada, el problema es del cargador o de su supervisión.
  2. Tensión de cada celda durante la descarga, si hay registro o se puede repetir de forma controlada. La forma en que cae cada celda dice si el problema es general o localizado.
  3. Conexiones entre celdas: apriete, corrosión y calentamiento. Una termografía durante la descarga las ubica rápido.
  4. Carga real de corriente continua frente a la del dimensionamiento. Puede revisarlo con nuestra herramienta gratuita de dimensionamiento de baterías.
  5. Edad y temperatura del cuarto: la temperatura es el factor que más acorta la vida de una batería. Ver baterías de plomo-ácido y níquel-cadmio.
Por qué no sostiene la carga la batería
  • ¿El cargador estaba en servicio y la batería en flotación antes del evento?
    • NoBatería descargada: revise el cargador y su alarma antes de culpar a la batería
    • Sí¿La tensión cae de forma pareja en todas las celdas?
      • No¿La caída se concentra en una conexión entre celdas?
        • SíConexión floja o corroída: limpie y apriete según el fabricante
        • NoCelda defectuosa: mídala y reemplácela
      • Sí¿La carga actual supera la del dimensionamiento?
        • SíBanco subdimensionado para la carga actual: redimensione
        • NoCapacidad perdida por edad o temperatura: haga la prueba de capacidad

Cómo se confirma

  • Prueba de capacidad: descarga controlada a corriente constante, registrando la tensión de cada celda, hasta la tensión final definida; el resultado se expresa como porcentaje de la capacidad nominal. Ver prueba de capacidad de baterías.
  • Mediciones óhmicas (resistencia, impedancia o conductancia interna) por celda, comparadas con la referencia del fabricante y con las demás celdas del banco.
  • Resistencia de las conexiones entre celdas con un microóhmetro, comparadas entre sí.
  • Medición de la carga de corriente continua y revisión del dimensionamiento según IEEE 485 (plomo-ácido) o IEEE 1115 (níquel-cadmio).

Cómo evitar que se repita

  • Supervise el cargador y la batería desde el SCADA: falla del cargador, tensión alta y baja, tierra en corriente continua. Ver alarma de tierra en corriente continua.
  • Haga pruebas óhmicas periódicas y pruebas de capacidad con la frecuencia que indican IEEE 450, IEEE 1188 o IEEE 1106 según la tecnología.
  • Controle la temperatura del cuarto de baterías y ajuste la flotación con compensación por temperatura cuando el fabricante lo pida.
  • Revise el dimensionamiento cada vez que se agregan cargas al sistema de corriente continua.
  • Apriete las conexiones al torque del fabricante y proteja los bornes contra la corrosión.

Qué no hacer

  • No confíe en la tensión de flotación como prueba de que la batería está bien.
  • No reemplace una celda vieja por una nueva sin evaluar el banco: la celda nueva no compensa a las demás y puede quedar sobrecargada o descargada.
  • No haga una descarga de prueba sin respaldo para las cargas críticas de la subestación.
  • No trabaje en el cuarto de baterías sin ventilación ni protección: las baterías ventiladas liberan hidrógeno durante la carga.

Cuándo llamarnos

Si el banco de baterías de su subestación no sostuvo la carga y necesita saber si es la batería, el cargador o el dimensionamiento, hacemos las pruebas de capacidad y óhmicas, la revisión del cargador y de la supervisión con nuestras pruebas y puesta en servicio. Si hace falta redimensionar el sistema de corriente continua, lo hacemos desde la ingeniería secundaria. Escríbanos.

Guías relacionadas

Referencias

  • IEEE 450, Recommended Practice for Maintenance, Testing, and Replacement of Vented Lead-Acid Batteries for Stationary Applications.
  • IEEE 1188, Recommended Practice for Maintenance, Testing, and Replacement of Valve-Regulated Lead-Acid (VRLA) Batteries for Stationary Applications.
  • IEEE 1106, Recommended Practice for Installation, Maintenance, Testing, and Replacement of Vented Nickel-Cadmium Batteries for Stationary Applications.
  • IEEE 485, Recommended Practice for Sizing Lead-Acid Batteries for Stationary Applications.
  • IEEE 1115, Recommended Practice for Sizing Nickel-Cadmium Batteries for Stationary Applications.

Preguntas frecuentes

¿Cuándo hay que reemplazar el banco de baterías de una subestación?

IEEE 450 recomienda reemplazar el banco de plomo-ácido ventilado cuando su capacidad real cae al 80 % de la nominal, porque a partir de allí el deterioro se acelera. IEEE 1188 trata las baterías reguladas por válvula (VRLA) e IEEE 1106 las de níquel-cadmio, cada una con sus propios criterios.

¿Por qué la batería da buena tensión en flotación y cae al conectar la carga?

Porque la tensión en flotación la impone el cargador y no dice cuánta energía hay almacenada. Una celda dañada, una conexión floja o una capacidad perdida solo se ven cuando la batería tiene que entregar corriente. Por eso se hacen pruebas óhmicas periódicas y pruebas de capacidad.

¿Una sola celda mala puede dejar sin respaldo toda la subestación?

Sí. Las celdas están en serie: una celda abierta interrumpe la corriente de todo el banco, y una celda con poca capacidad se agota primero y hace caer la tensión del banco por debajo del mínimo de los equipos. En descarga, esa celda puede incluso invertir su polaridad.

WhatsApp