El tablero de distribución de corriente continua reparte la energía del cargador y la batería hacia los circuitos de protección, control y mando de cada bahía. Su diseño decide si una falla en un cable deja fuera solo un circuito o una protección completa: por eso importan la selectividad con aparatos aptos para corriente continua, la organización de los circuitos y la separación entre los sistemas A y B.
Qué es y dónde está
El tablero de distribución de corriente continua está entre la fuente (cargador y batería) y las cargas de la subestación. Recibe la llegada del cargador y la de la batería en una barra, y de ella salen los circuitos hacia los tableros de protección y control, los gabinetes de los interruptores de potencia, las comunicaciones, el alumbrado de emergencia y los convertidores e inversores. Lleva medida de tensión y corriente, el monitor de aislamiento y las alarmas.
Es la tercera parte del sistema de corriente continua de subestación, junto con el cargador-rectificador y la batería. Su par en corriente alterna es el tablero de baja tensión.
Partes y cómo funciona cada una
- Llegadas del cargador y de la batería, con interruptor o fusibles y, a veces, un contactor de desconexión por tensión mínima que protege la batería de una descarga profunda.
- Barras positiva y negativa, aisladas de tierra en la mayoría de los sistemas.
- Salidas con interruptores automáticos o fusibles bipolares, cada una con contacto auxiliar de disparo para alarma.
- Medida: voltímetro de barra y amperímetros de batería y de cargador, o un medidor con comunicación.
- Relés de tensión alta y baja, y monitor de aislamiento según IEC 61557-8.
- Acople entre barras en tableros con dos secciones, cuando el diseño lo permite.
La corriente continua no pasa por cero. En alterna el arco se apaga solo en el siguiente cruce por cero; en continua el aparato tiene que forzarlo. Por eso cada interruptor o fusible debe tener una tensión y una capacidad de interrupción en corriente continua asignadas por su fabricante. La publicación del Comité de Relés del IEEE (PSRC) sobre diseño de circuitos de disparo recomienda además que su tensión nominal supere la tensión de igualación del cargador y que su capacidad de interrupción supere la corriente de falla disponible, con margen.
Organización de los circuitos
La misma publicación describe dos esquemas:
- Un circuito por interruptor. Cada interruptor de potencia recibe su propio circuito, que alimenta su disparo, su cierre y sus auxiliares. Si tiene dos bobinas de disparo, recibe dos circuitos. Las protecciones que disparan varios interruptores, como la diferencial de barras o la falla de interruptor, toman su energía de circuitos de «relés» separados, para poder desenergizar el circuito de un interruptor abierto sin perder la protección.
- Circuito derivado (o barra derivada). Un circuito recorre varios tableros y se deriva en cada uno, a menudo con fusible en cada derivación. Solo es adecuado como bus único en subestaciones muy pequeñas.
Algunos criterios del PSRC que conviene aplicar: ordenar los circuitos de forma lógica para que el efecto de abrir uno sea evidente; prever suficientes circuitos para sacar uno a mantenimiento sin comprometer la protección; y no conectar nunca una carga entre el positivo de un circuito y el negativo de otro. Los circuitos de cierre se protegen del lado de carga de la protección del disparo, para que al cerrar haya siempre al menos una bobina de disparo con alimentación.
Cómo cambia según el nivel de tensión
- Media y baja tensión: un tablero pequeño o una sección dentro del gabinete del cargador, con pocas salidas.
- Alta tensión: un tablero con circuitos por bahía, a veces con barra partida y acople.
- Extra alta tensión: dos tableros independientes, A y B, uno por sistema. La protección principal 1 y la bobina de disparo 1 de cada interruptor salen del tablero A; la principal 2 y la bobina 2, del B, siguiendo la lógica de las protecciones principales y de respaldo.
- Plantas solares e industria: se suman salidas para controladores de planta, comunicaciones y convertidores de 24 V o 48 V.
Criterios de dimensionamiento y selectividad
- Corriente de cortocircuito: la aporta casi toda la batería; el cargador, por su limitación de corriente, contribuye poco. El fabricante de la batería publica el valor: uno de níquel-cadmio lo da como múltiplo de la capacidad en amperios-hora según el tipo de celda.
- Selectividad: las curvas de fusibles y de interruptores para corriente continua cambian entre fabricantes. El PSRC recomienda trazarlas cuando se mezclan marcas.
- Caída de tensión: hasta la bobina más lejana, con la batería en su tensión final de descarga.
- Polos y polaridad: la tensión asignada en corriente continua de un interruptor en miniatura cambia con el número de polos en serie, y algunos modelos deben conectarse con una polaridad definida. Siga el diagrama del fabricante.
Conexión con protección, control y alarmas
Al tablero llegan las señales de interruptor de salida abierto o disparado, tensión de barra alta o baja, falla a tierra y estado de la batería y del cargador. Se cablean al controlador de bahía o a la RTU. Además, muchos relés supervisan su propia alimentación y la continuidad del circuito de disparo, de modo que un interruptor del tablero abierto aparece como alarma en el relé afectado.
Fallas y qué revisar primero
- Disparo de una salida y pérdida de varias protecciones: circuito compartido por más cargas de las previstas.
- Disparo de la salida principal por una falla en un ramal: falta de selectividad.
- Interruptor que no despeja o se daña en una falla: aparato sin capacidad en corriente continua suficiente o mal conectado.
- Alarma de falla a tierra intermitente: humedad en gabinetes de patio o cables dañados; vea detección de fallas a tierra en corriente continua.
Pruebas y mantenimiento
En la puesta en servicio se revisa el cableado contra planos, la polaridad de cada salida, la separación A/B (abriendo cada circuito y comprobando qué se pierde), las alarmas hasta el SCADA, el monitor de aislamiento con una falla simulada y la caída de tensión con carga. En mantenimiento: termografía, torque de conexiones y verificación periódica de alarmas.
Puesta en servicio con Tiza Group
Nuestro equipo verifica tableros de corriente continua en subestaciones, industria y plantas solares, incluida la prueba circuito por circuito de la separación A/B (puesta en servicio). Si al abrir un circuito un relé alarma o bloquea y hay que revisar su lógica, lo hacemos con configuración remota de relés.
Referencias
- IEEE Power System Relaying Committee, «Relay Trip Circuit Design», publicación especial.
- IEEE 946, diseño de sistemas de corriente continua para aplicaciones estacionarias.
- IEEE 1818, guía de diseño de sistemas auxiliares de baja tensión para subestaciones.
- IEC 61557-8, dispositivos de vigilancia del aislamiento para sistemas IT.
- Catálogos de interruptores y fusibles para corriente continua de los fabricantes.
Preguntas frecuentes
¿Se puede usar un interruptor de corriente alterna en un tablero de corriente continua?
Solo si el fabricante le asigna una tensión y una capacidad de interrupción en corriente continua. La corriente continua no pasa por cero, el arco es más difícil de extinguir y la capacidad en continua suele ser distinta de la de alterna, a veces con polos en serie o con polaridad definida.
¿Por qué no se deben mezclar cargas del sistema A y del sistema B?
Porque la separación existe para que una falla en un sistema no afecte al otro. Si un equipo toma el positivo de un circuito y el negativo de otro, o si una protección del sistema B depende de un circuito del A, al abrir ese circuito se pierden las dos.
¿Cómo se verifica la selectividad en un tablero de corriente continua?
Comparando las curvas tiempo-corriente de cada protección con la corriente de cortocircuito disponible en cada punto, que la aporta casi toda la batería. Una publicación del IEEE advierte que mezclar fusibles de distintos fabricantes exige trazar las curvas, aunque los valores nominales sugieran que coordinan.