Las plantas generadoras de energías alternativas tienen particularidades dependiendo de la fuente de energía y requieren de un proceso de almacenamiento y conversión para poder conectarse al resto de la red eléctrica. Se requieren equipos especiales o hasta diferentes para la operación y el mantenimiento de las plantas generadoras dadas estas características especiales. En este contexto es que UNI-T lanzó una línea especial de productos para aplicaciones en generación foto voltaica.
Línea de productos fotovoltaicos (PV) de UNI-T
En los últimos años la sociedad está tomando conciencia sobre el cambio climático y una de sus consecuencias es la búsqueda de fuentes de energía renovables o verdes. Como parte de este proceso hay cada vez más inversión en las fuentes renovables de energía, entre las que se destacan la energía solar, la eólica, el hidrógeno verde, etc.
Un esquema genérico de una planta de generación fotovoltaica podría ser cómo muestra el gráfico debajo:
En este esquema podemos distinguir 8 partes principales que componen la planta:
- Array de paneles solares
- Inverter
- Combinador
- Transformadores
- Sala de Distribución
- Elevadores
- Sistema de Monitoreo
- Red de Distribución Eléctrica
Para cada uno de estos componentes hay necesidades de medición de diferentes parámetros, y en algunos casos los equipos de medición requieren características especiales.
UNI-T nos propone un conjunto de equipos que permiten medir cada parámetro para prevenir y detectar las fallas potenciales de cada sub sistema y mediante ellos operar la planta de forma segura y eficiente.
De modo resumido compartimos debajo el análisis de potenciales problemas de cada componente del sistema, los puntos de test y los productos aptos para medirlos. Este análisis nos mostrará diferentes soluciones de medición de UNI-T que, planteadas desde el concepto de una planta de generación de energía solar, pueden utilizarse en cualquier otro ámbito donde sus prestaciones sean útiles.
Array de paneles solares
Los problemas potenciales en esta parte de la instalación pueden ser: puntos calientes en los paneles, puesta a tierra defectuosa, aislación defectuosa, tensión irregular del array a circuito abierto, etc. Cada problema potencial implica uno o más puntos de test y para ello se requiere contar con los instrumentos necesarios.
Detección de puntos calientes en los paneles
Para este tipo de medición la mejor alternativa son las cámaras térmicas. UNI-T recomienda el uso de UTi740H para esta aplicación. Esta cámara se caracteriza por una resolución IR de 388x284 con foco manual y bajo ruido, lo que permite obtener imágenes claras y en conjunto con la posibilidad de introducir isotermas manualmente se puede detectar áreas de temperatura a irregular.
Medición de puesta a tierra
La puesta a tierra es muy importante en este tipo de circuito y como la instalación está al aire todos los factores ambientales degradan la puesta a tierra, para verificar el estado de la conexión de tierra de los paneles UNI-T recomienda el telurímetro dual UT278B/C/D. Este tipo de equipos combina un telurímetro tipo pinza con uno de picas en el mismo instrumento. Mide resistencia de tierra, resistividad del suelo y corriente de fuga y es muy portátil.
Medición de aislación
Por los mismos factores ambientales indicados antes, es necesaria la verificación de la aislación entre tierra y los poles del array de paneles solares. Se suele medir resistencia de aislación con valores de tensión aplicada que son iguales o están relacionados con la tensión de trabajo del sistema. En el caso de los arrays de paneles solares se trabaja con tensiones en vacío que pueden llegar a 1500V. Para esta medición UNI-T recomienda el meghómetro UT513 en sus diferentes versiones. Este equipo permite medir resistencia de aislación con hasta 5kV, también mide PI y DAR y es portátil. Las versiones más nuevas como UT513B y UT513C, se alimentan de un batería recargable de litio lo que le otorga mucha movilidad con larga duración de la carga.
Medición de tensión a circuito abierto del array
Una verificación importante es la tensión a circuito abierto del array de paneles solares. Esta no debe desviarse mucho del valor nominal. Como se trata de un array, la tensión del mismo suele ser alta. Los multímetro y pinzas amperométricas estándar miden hasta 1000V, se requiere entonces de equipo especiales para este tipo de aplicaciones, ya que las tensiones de trabajo pueden llegar hasta los 1500V o más. Para esta aplicación UNI-T recomienda el UT196 que es un multímetro que puede hasta 1700V de tensión continua, puede usarse con una pinza flexible para medir corrientes de hasta 3000A y tiene todas las certificaciones de seguridad junto con un gabinete que soporta caídas de hasta 2m y es IP65.
Inverter
Los inverters toman la señal del array y la modifican en tensión frecuencia para cumplir los requisitos de la red. En esta parte del sistema los problemas potenciales pueden ser: tensión, corriente o frecuencia anormales, aislación degradada, fugas; falla térmica; señal generada no adecuada, etc. Cada problema planteado nos indica un punto de test, debajo se indican los instrumentos sugeridos.
Corriente tensión y Frecuencia
Se requiere medir corriente DC en el bus de entrada del inversor, corriente AC y tensión AC a la salida del inversor.
Para medir corriente es ideal contar con una pinza amperométrica. Para continua en la entrada UNI-T recomienda las pinzas abiertas como la UT256, son más prácticas para tomar las mediciones en campo.
Para medir corriente AC y tensión, UNI-T recomienda la nueva pinza UT219PV.
Esta pinza tiene un sensor angosto lo que facilita su introducción en gabinetes con mucha densidad de conexiones de cables y barras. Mide tensión AC hasta 1500V, tiene filtro pasa bajos ara bloquear frecuencias mayores que 1kHz que están presentes en los inversores y tiene interfaz BT para leer los datos a distancia.
Impedancia de aislación y fugas en cables
Se recomienda la familia UT513 como en el caso del array de paneles solares.
Calentamiento de conectores y cables
Del mismo modo que en el caso de los paneles, se recomienda la UTi740H cuyas prestaciones también son muy útiles en esta parte de la instalación.
Calidad de energía
Para determinar que señal está generando el inversor o los inversores, es muy útil un analizador de calidad de energía que puede tomar mediciones trifásicas con cuatro canales de tensión / corriente simultáneamente midiendo las características de la señal a largo plazo, detectando tendencias y eventos anómales. Para esta tarea UNI-T tiene el UT285C que puede mostrar las formas de onda de tensión/corriente en tiempo real, mide factor de potencia, potencia, armónicas hasta el orden 50, desbalance de fases, etc.
Combinador
Este elemento del sistema sirve para simplificar las conexiones. Puede enfrentar diversos problemas como: tensión y /o corriente anormal, aislación degradada, fugas; calentamiento, calidad de energía que no cumple los requisitos, etc.
Los puntos de test para esta sección de la planta pueden ser: Impedancia de aislación y fugas en cables, puesta a tierra, tensión y corriente del circuito, calentamiento de conectores y cables y calidad de energía
Para la mayoría de las mediciones podemos re utilizar los instrumentos sugeridos en las secciones anteriores, pero para medir corriente de fuga hay un equipo nuevo que especial para este tipo de aplicaciones.
Corriente de Fuga
La medición de corriente de fuga en el combinador es importante para evitar fugas que alteren el comportamiento adecuado del equipamiento. Para medir en este punto de la instalación, UNI-T recomienda la nueva pinza de corriente de fuga UT253A que tiene la particularidad de contar con un sensor de corriente grande y de forma adecuada para medir conductores de mucho diámetro o barras.
Transformadores
Los transformadores adaptan los niveles de tensión para la conexión de la planta con la red de distribución. Entre los problemas que pueden presentar destacamos: sobre elevación de temperatura de aceite, nivel de aceite anormal, aislación y puesta a tierra defectuosas, sobretensión, sobrecarga, fallas en conexiones, pérdida de aceite, etc.
Vamos a destacar los puntos de ensayo que requieren de equipos que no hayamos presentado hasta el momento.
Medición de resistencia de aislación
Para medir resistencia de aislación se usan tensiones de al menos el valor de la tensión de trabajo del equipo bajo ensayo. Se comprende que en esta parte del sistema pueden estar involucradas tensiones altas. UNI-T recomienda el uso del UT516B que es un medidor de resistencia de aislación que trabaja con tensiones de hasta 12kV y puede medir resistencias de hasta 10TOhm.
Sistema de monitoreo
En este punto del sistema pueden verse y deben controlarse todos los parámetros de la planta, pero podemos hacer foco en el estado de las baterías de almacenamiento de energía.
Control del estado de las baterías de almacenamiento
Para controlar el estado de las baterías, se utiliza como parámetro su valor de resistencia interna. Los fabricantes de celdas o baterías tienen especificaciones al respecto que nos dicen los rangos posibles para la resistencia interna de sus productos. Un aumento en el valor de resistencia interna, indica la degradación de la batería.
Para medir resistencia interna de baterías en este tipo de aplicaciones UNI-T recomienda el UT3550 que es un tester de batería portátil que mide resistencia interna y tensión de baterías de hasta 100V. El equipo permite leer los valores mientras se recorre la instalación gracias a su doble display.
Líneas de transmisión
Las líneas de transmisión conectar la planta a la red de distribución eléctrica.
Un problema que podemos mencionar en esta parte de la instalación son las descargas eléctricas causadas por la performance de aislación debido a rayos, daños causados por aves, contaminación súbita, etc.
Para detectar descargas parciales, UNI-T propone su generador de imágenes acústicas UT568A que gracias a un array de 128 micrófonos digitales de tecnología MEMS y al procesamiento avanzado, es capaz de analizar la fuente de sonido y mostrar su distribución en el espacio. Permite la identificación rápida de las descargas parciales (descargas eléctricas causadas por aisladores defectuosos) y mejorando la eficiencia de medición y evitando que el problema escale.
Equipos sugeridos
Para obtener mayor información sobre los productos presentados en esta nota, debajo podrá encontrar un enlace a la página web de cada uno de ellos en el sitio del fabricante.
En la mayoría de los casos el producto sugerido no es la única opción disponible, pero se ha seleccionado teniendo en cuenta las prestaciones que mejor se adaptan para requisito (de todas maneras, verificar otras variantes del mismo equipo).
UTi740H Cámara Termográfica Industrial Avanzada Wi-Fi
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UT278B/C/D Pinza Telurímetro Conexión a Tierra y Corriente de Fuga
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UT513B Megóhmetro Portátil Digital Medidor de Resistencia de Aislación 5kV 2TOhm
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UT196 Multímetro Tester Solar Profesional 1700V
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UT256 Pinza Amperométrica de Horquilla 60A UNI-T Digital
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UT219PV Pinza Amperometrica Fotovoltaica Bluetooth Para Paneles Solares
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UT285C Analizador Tester Calidad de Energía Trifásica
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UT253A Pinza amperimétrica de fuga de mandíbula grande
UT516B Megohmetro Industrial 500V/12000V 500KOhm/1TOhm
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UT3550 Tester Probador Baterías Profesional Automotriz
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UT568B Cámara de Imágenes Acústicas
Conclusión
En esta nota partimos de analizar los componentes básicos de una planta de generación de energía solar, a través de alguno de ellos recorrimos potenciales puntos de problemas y por lo tanto necesidades de medición y propusimos algunas soluciones de medición disponibles en UNI-T para cada caso planteado. Como la variedad de soluciones de medición es mucho mayor que la analizada aquí y hay novedades asiduamente, sugerimos evaluar para cada caso particular cual es la mejor alternativa.
Electrocomponentes S.A., distribuidor de UNI-T en Argentina, le ofrece que nos consulte para poder elegir su próximo instrumento de medición. Contamos con asesoramiento y stock de productos, así como también con una estructura de soporte para asistirlo.
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