Localizar una falla en un cable enterrado de baja tensión o de corriente continua sigue las mismas etapas que en media tensión (identificar el circuito, caracterizar la falla, prelocalizar, trazar la ruta y ubicar el punto exacto), pero con diferencias importantes: los cables no tienen pantalla metálica, su aislamiento admite menos tensión de prueba y, en una planta solar, la primera señal de una falla a tierra en corriente continua suele ser la alarma de aislamiento del inversor y no un disparo. La guía IEEE 1234-2019 se limita a cables apantallados, así que en baja tensión los métodos se adaptan.
Qué cambia frente a media tensión
La localización de fallas en cables de media tensión es una disciplina madura, con una guía de referencia, IEEE 1234-2019, Guide for Fault-Locating Techniques on Shielded Power Cable Systems, que describe los métodos, sus límites e incluye una tabla de caracterización de la falla para elegir la técnica. Su alcance son los cables apantallados de todas las clases de tensión. Los cables de baja tensión y los cables solares de corriente continua normalmente no tienen pantalla, y eso cambia el problema:
| Aspecto | Media tensión apantallada | Baja tensión y DC sin pantalla |
|---|---|---|
| Camino de retorno de la señal | La pantalla, uniforme a lo largo del cable | Otro conductor del mismo circuito o tierra, con geometría variable |
| Lectura del reflectómetro (TDR) | Reflexiones nítidas | Reflexiones más débiles y más ruido; la velocidad de propagación es menos uniforme |
| Tensión de prueba admisible | Alta, según la clase del cable | Limitada por el aislamiento del cable y de los equipos conectados |
| Falla típica | Perforación del aislamiento entre conductor y pantalla | Contacto del conductor con tierra a través de un daño, o entre conductores |
| Primera señal | Disparo de la protección | En DC de plantas solares, alarma de aislamiento del inversor |
El panorama de cables y sus pruebas está en cables de potencia y en pruebas de diagnóstico de cables.
La primera alarma en una planta solar
En la mayoría de las plantas fotovoltaicas el generador en corriente continua no está puesto a tierra. Una sola falla a tierra no hace circular corriente apreciable, así que no hay disparo. La señal llega del inversor, que vigila la resistencia de aislamiento del generador respecto a tierra y da una alarma, o no arranca por la mañana, cuando el valor cae por debajo de su umbral. Las alarmas que aparecen solo con humedad, al amanecer o después de la lluvia son típicas de un aislamiento degradado que se recupera al secarse.
Esa alarma no se debe ignorar. Mientras haya una falla, una segunda en otro punto del generador cierra un circuito a través de tierra, con corrientes que pueden no ser suficientes para fundir un fusible y sí para iniciar un arco. Las fallas típicas del campo están en fallas del campo fotovoltaico, y la prueba de aislamiento en resistencia de aislamiento en un generador fotovoltaico.
Las etapas de la localización
- Identificar el circuito con falla. Alarma, medida de aislamiento por string o por alimentador
- Caracterizar la falla. A tierra o entre conductores, baja o alta resistencia, abierta
- Prelocalizar la distancia. Reflectómetro o puente, según la falla
- Trazar la ruta del cable. Transmisor y receptor de ruta
- Ubicar el punto exacto. Tensión de paso u otro método de superficie
- Excavar solo en el punto y reparar
Identificar el circuito. En una planta solar el problema se reduce a un tramo seccionando los circuitos: se mide el aislamiento string por string, entrada por entrada o tramo por tramo entre la caja combinadora y el inversor, hasta encontrar el que falla. El seccionamiento es en sí un método de localización y figura entre las técnicas que trata IEEE 1234.
Caracterizar la falla. Con medidas de aislamiento y de continuidad se determina si la falla es a tierra o entre conductores, si su resistencia es baja o alta, o si el conductor está abierto. De eso depende el método.
Prelocalizar. El reflectómetro (TDR) envía un pulso y lee las reflexiones: funciona bien con conductores abiertos y con fallas de baja resistencia, usando otro conductor del circuito como referencia. En fallas de resistencia alta el pulso no ve la falla, y se recurre a métodos de puente, que comparan el conductor fallado con uno sano. En un cable sin pantalla las lecturas son menos nítidas que en media tensión, y la experiencia de quien interpreta pesa más.
Trazar la ruta. Si no hay planos fieles a lo construido, un transmisor aplica una señal al cable y un receptor en superficie la sigue. Sin la ruta, la distancia del TDR no sirve para excavar.
Ubicar el punto exacto. Para fallas a tierra se usa el principio de la tensión de paso: se aplican pulsos de tensión continua entre el conductor fallado y tierra, la corriente sale del cable por el daño y se reparte en el terreno, y un receptor con dos electrodos en superficie mide la diferencia de potencial y su sentido, que se invierte al pasar sobre la falla. Es el mismo principio que se usa para las fallas de cubierta de cables de media tensión, y los fabricantes de estos equipos lo aplican también a otras fallas por contacto con tierra. Los métodos acústicos con generador de ondas de choque solo se aplican dentro de los límites de tensión del cable.
Seguridad
En una planta solar, el cable de corriente continua está energizado siempre que hay luz sobre los módulos. Antes de cualquier prueba, el circuito se separa del generador y del inversor, se verifica la ausencia de tensión y se bloquea, según bloqueo y etiquetado en plantas solares. Los equipos electrónicos conectados, como inversores, optimizadores, DPS o equipos de monitoreo, se desconectan antes de aplicar tensiones de prueba. Después de una prueba de aislamiento o de un impulso, el cable se descarga.
Por qué conviene localizar con precisión
Sin localización, la alternativa es abrir la zanja a lo largo del recorrido o cambiar todo el tramo. Con el punto ubicado, se excava solo allí, se repara con un empalme apto para el cable y para enterrar, y se vuelve a medir el aislamiento antes de energizar. El tiempo de la cuadrilla y la producción perdida bajan, y la zanja del resto del circuito, con sus otros cables, no se toca.
Localizamos la falla en su cable
Nuestro equipo hace la localización de fallas en cables enterrados de media y baja tensión, en plantas solares, industria y subestaciones: ubicamos el punto de la falla para excavar solo allí y hacer el empalme, sin cambiar todo el cable. En una planta solar lo combinamos con las pruebas del campo en corriente continua: resistencia de aislamiento, polaridad, Voc e Isc y curva I-V para confirmar la reparación. Trabajamos con equipos de prueba de fabricantes reconocidos (OMICRON, Doble, Baur, entre otros). Según el tipo de cable y de falla le recomendamos qué método usar y con qué equipo, y lo incluimos en la cotización: así paga solo el trabajo que su caso necesita. Escríbanos desde contacto.
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Referencias
- IEEE Std 1234-2019, Guide for Fault-Locating Techniques on Shielded Power Cable Systems. https://standards.ieee.org/ieee/1234/6771/
- IEC 62446-1:2016+AMD1:2018, prueba de resistencia de aislamiento del generador fotovoltaico.
- BAUR, descripción de sus equipos de prueba de cubierta y de tensión de paso (fallas de cubierta y otras fallas por contacto con tierra).
Preguntas frecuentes
¿Por qué el inversor no dispara con una falla a tierra en el lado de continua?
Porque en la mayoría de las plantas el generador fotovoltaico no está puesto a tierra: con un solo punto del circuito tocando tierra no se cierra un camino para la corriente. El inversor vigila la resistencia de aislamiento entre el generador y tierra y da una alarma o no arranca cuando baja del umbral. El riesgo aparece con una segunda falla en otro punto, que sí cierra el circuito; por eso la alarma se atiende, no se ignora.
¿Se puede usar un generador de ondas de choque en un cable de baja tensión?
Solo con una tensión de impulso acorde con el aislamiento del cable y de lo que esté conectado, y con todos los equipos electrónicos desconectados. Aplicar en baja tensión la energía que se usa en media tensión puede dañar el cable sano y los equipos. La elección del método y de los niveles depende del cable, del tipo de falla y de las indicaciones del fabricante del equipo de prueba.
¿Conviene reparar con un empalme o cambiar el tramo de cable solar?
Depende de la causa y del estado del resto del cable. Un daño puntual por excavación o por un roedor se repara con un empalme apto para el cable y para enterrar, según las indicaciones del fabricante. Si el aislamiento está degradado en muchos puntos, si el cable no es apto para enterramiento directo o si los empalmes se acumulan, cambiar el tramo suele ser más confiable.