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Pruebas de la red colectora de MT de un parque solar

Qué pruebas lleva la red colectora de media tensión de un parque solar: cubierta, aislamiento, VLF, tangente delta, huella TDR, fases, pantallas y celdas.

Por Shadai García, CEO e ingeniero de protecciones de Tiza Group.

barra MTzigzag50/51A=~=~=~puntoabiertoA1B1A2B2A3B350/51B=~=~=~los dos circuitos exportan a la barrafalla en el cable entre A1 y A2el relé del circuito A disparacircuito A sin tensiónse abren los seccionadores del tramocierra el punto abiertoA2 y A3 exportan por el circuito Bcierra el interruptor A: vuelve A1relé AA abiertotramo aisladoenlace A-BI circuito AI circuito Bel circuito B debe poder llevar la carga de los dosIEC 61850PTOCPTRCXCBRXSWI© tizagrp.combarra MTzigzag50/51A=~=~=~puntoabiertoA1B1A2B2A3B350/51B=~=~=~los dos circuitos exportan a la barrafalla en el cable entre A1 y A2el relé del circuito A disparacircuito A sin tensiónse abren los seccionadores del tramocierra el punto abiertoA2 y A3 exportan por el circuito Bcierra el interruptor A: vuelve A1relé AA abiertotramo aisladoenlace A-BI circuito AI circuito Bel circuito B debe poder llevar la carga de los dosIEC 61850PTOCPTRCXCBRXSWI© tizagrp.com
Red colectora de media tensión de una planta solar: circuitos, punto abierto y aislamiento de un tramo en falla. 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

La red colectora une las estaciones de transformación de un parque solar con la subestación elevadora mediante cables de media tensión enterrados, con empalmes y terminales en cada estación. Antes de energizarla se prueba la cubierta exterior, la resistencia de aislamiento y la tensión soportada con muy baja frecuencia (VLF); se verifican fases y pantallas; y conviene dejar una huella reflectométrica (TDR) y, en circuitos largos o críticos, una medida de tangente delta o de descargas parciales como referencia. Las celdas de cada estación se prueban con sus propios ensayos.

Qué es la red colectora y por qué se prueba aparte

En un parque solar, cada estación de transformación eleva la tensión de los inversores a media tensión, y la red colectora lleva esa energía hasta la subestación elevadora. Suele ser una red de cables enterrados en anillo o en radial, con celdas en cada estación y terminales en cada extremo. Su diseño está explicado en red colectora de una planta solar: unifilar, anillo y radial.

Es la parte del parque con más metros de aislamiento de media tensión y más accesorios montados en campo. Un daño en el tendido, un empalme o un terminal mal ejecutado no se ve al recibir la obra; aparece meses después como una falla que deja fuera una o varias estaciones. Por eso los cables se prueban después de instalados, con los accesorios montados, y antes de la energización.

Las pruebas, una por una

PruebaQué se aplicaQué detectaCuándo
Cubierta exteriorTensión continua entre la pantalla metálica y tierraCortes o perforaciones de la cubierta por donde entrará aguaDespués del tendido, antes de montar accesorios o al final
Resistencia de aislamientoTensión continua con megóhmetroAislamiento francamente dañado, cable mojadoAntes de la tensión soportada
Tensión soportada VLFTensión alterna de muy baja frecuencia (típicamente 0,1 Hz) por un tiempo definidoDefectos graves de instalación y de accesoriosAceptación del circuito
Tangente delta VLFMedida de pérdidas dieléctricas por escalones de tensiónHumedad, envejecimiento, accesorios con problemasLínea base opcional o por contrato
Descargas parciales en sitioMedida con fuente VLF u otra fuenteDefectos puntuales de empalmes y terminalesCircuitos críticos o por contrato
Huella TDRPulso de baja tensión y lectura de reflexionesLongitud real, posición de empalmes; referencia futuraAl terminar las pruebas de aceptación
Fases y pantallasIdentificación de fases y verificación de la conexión de pantallasFases cruzadas entre estaciones, pantallas abiertas o mal aterrizadasAntes de energizar

Cubierta. La cubierta exterior protege la pantalla metálica de la humedad. La prueba aplica tensión continua entre la pantalla y tierra; solo es posible si la cubierta tiene una capa exterior conductora o si el terreno húmedo hace de electrodo. IEC 60229 trata los ensayos de las cubiertas extruidas con función especial de protección, incluido el ensayo después de la instalación. Un daño encontrado aquí se repara antes de que el agua llegue a la pantalla. Vea prueba de cubierta de cables.

Aislamiento y tensión soportada. La resistencia de aislamiento descarta un cable francamente dañado antes de aplicar la prueba principal. La tensión soportada VLF somete el aislamiento a una tensión alterna mayor que la de servicio y su resultado es pasa o no pasa. IEEE 400.2-2024 es la guía de pruebas en campo con VLF de cables apantallados y tabula niveles y duraciones por clase de tensión, distintos para instalación, aceptación y mantenimiento. En media tensión, IEC 60502-2 contempla después de la instalación la prueba del aislamiento en alterna, incluida la de 0,1 Hz. Los fundamentos están en prueba de tensión soportada en sitio: alterna y VLF.

Tangente delta y descargas parciales. No son pruebas de aceptación obligatorias, pero dejan la condición inicial del cable. La tangente delta VLF mide el estado general del aislamiento; las descargas parciales, los defectos puntuales de los accesorios. Ninguna de las dos se interpreta con un valor aislado: la norma y la experiencia comparan entre fases, entre escalones de tensión y en el tiempo. Vea pruebas de diagnóstico de cables de potencia y prueba de descargas parciales.

Huella TDR. El reflectómetro envía un pulso de baja tensión y registra los ecos en cada cambio de impedancia: empalmes, terminales, el extremo del cable. Guardar la traza de cada circuito sano, con la velocidad de propagación usada, toma poco tiempo y acelera mucho una localización de fallas futura, porque permite comparar.

Fases y pantallas. En un anillo con varias estaciones, una fase cruzada entre dos tramos no se nota hasta que se cierra el anillo o se energiza una estación con la rotación equivocada. La conexión de las pantallas a tierra en cada extremo debe coincidir con el diseño, porque cambia las corrientes circulantes y la tensión inducida en la pantalla.

Las celdas de cada estación

Las celdas de media tensión o RMU de cada estación se prueban con sus propios ensayos: tensión aplicada, resistencia de contactos, tiempos del interruptor, enclavamientos y relé de protección. Los terminales enchufables que llegan a esas celdas son de los puntos con más fallas, por eso conviene que la prueba del cable incluya el terminal ya montado. Las partes y los ensayos de las celdas están en celdas de media tensión: partes, funciones y pruebas.

El orden de las pruebas y la seguridad

Lo usual es probar la cubierta, luego el aislamiento, después la tensión soportada y, si se pide, las medidas de diagnóstico, y terminar con la huella TDR. Entre una prueba y otra, el cable se descarga y se pone a tierra: después de una prueba con tensión continua o VLF, el aislamiento conserva carga, y un cable largo de media tensión es un condensador grande. Los circuitos del otro extremo deben estar aislados y señalizados, porque el extremo lejano de un cable en prueba está a la tensión de prueba.

Después de las pruebas: la energización por circuitos

Con las pruebas aprobadas, la red colectora se energiza circuito por circuito desde la subestación, con las protecciones del alimentador ya probadas. La maniobra está descrita en maniobra de un circuito colector de MT en planta solar.

Probamos la red colectora de su parque

Nuestro equipo prueba los cables de media tensión y sus terminales, las celdas de cada estación y las protecciones de los circuitos colectores como parte de la puesta en servicio de plantas solares. Si un circuito ya en servicio falla, hacemos la localización de fallas en cables para abrir solo el tramo dañado y hacer el empalme. Trabajamos con equipos de prueba de fabricantes reconocidos (OMICRON, Doble, Baur, entre otros). Según la longitud, la edad y la criticidad de sus circuitos le recomendamos qué pruebas hacer y con qué equipo, y lo incluimos en la cotización: así su red colectora recibe las pruebas que de verdad necesita, sin pagar pruebas de más. Escríbanos desde contacto.

Guías relacionadas

Referencias

  • IEEE Std 400.2-2024, Guide for Field Testing of Shielded Power Cable Systems Using Very Low Frequency (VLF) (less than 1 Hz).
  • IEEE Std 400.3-2022, Guide for Partial Discharge Testing of Shielded Power Cable Systems in a Field Environment.
  • IEEE Std 1234-2019, Guide for Fault-Locating Techniques on Shielded Power Cable Systems.
  • IEC 60502-2, Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages from 1 kV up to 30 kV – Part 2: Cables for rated voltages from 6 kV up to 30 kV.
  • IEC 60229, Electric cables – Tests on extruded oversheaths with a special protective function.

Preguntas frecuentes

¿Por qué no se prueba la red colectora con tensión continua alta?

Porque en cables de aislamiento extruido, como XLPE o EPR, la tensión continua alta deja cargas atrapadas que pueden hacer fallar el cable al volver a energizarlo con alterna, y además no somete el aislamiento a un esfuerzo parecido al de servicio. La familia IEEE 400 desaconseja la continua alta en estos cables y prefiere VLF o alterna. La tensión continua sí se usa para la prueba de la cubierta, que es otra cosa.

¿Qué es la huella TDR y para qué sirve?

Es la traza de un reflectómetro tomada a cada circuito cuando está sano: muestra la longitud real y la posición de empalmes y terminales. Si años después el circuito falla, comparar la traza nueva con la de referencia ayuda a ubicar la falla y a distinguirla de un empalme, lo que acorta la localización.

¿Hay que probar la tangente delta en un cable nuevo?

No es obligatoria en la aceptación de un cable nuevo, que se juzga con la tensión soportada. Se hace cuando el contrato la pide o como línea base de circuitos largos o críticos: la tendencia de la tangente delta a lo largo de los años dice más que un valor aislado, y la primera medida es la referencia.

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