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Se conecta en paralelo un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) de tipo 2 de corriente continua entre los conductores de corriente continua y tierra: su terminal positivo se conecta a CC+, su terminal negativo a CC− y su terminal de tierra a la barra colectora de puesta a tierra de protección. Si se realiza esa conexión de forma incorrecta, o si se instala el SPD en serie con la carga, el dispositivo no podrá cumplir su función y, en algunos casos, puede sufrir daños o dañar el equipo que se supone que debe proteger. Esta guía muestra la disposición de cableado estándar del SPD de tipo 2 de CC para sistemas fotovoltaicos (FV) y otros sistemas de CC, explica la instalación paso a paso y enumera los errores de cableado que causan la mayoría de los fallos sobre el terreno.
El tema que nos ocupa aquí es el propio SPD: cómo se conectan sus terminales, dónde se ubica en el circuito y cómo se instala y se comprueba. Para obtener una visión más amplia de cómo un SPD comparte una caja combinadora solar con fusibles de cadena, un disyuntor de corriente continua (MCB) y la alimentación del inversor, consulta la guía del sitio web sobre Esquemas de cableado de cajas de conexión solares. Para obtener ayuda a la hora de elegir el modelo de SPD de CC de tipo 2, la Guía de selección de supresores de sobretensión de CC de tipo 2 abarca las calificaciones y la solicitud.
Un SPD de CC de tipo 2 se comporta como un interruptor controlado por tensión conectado entre cada conductor de CC y tierra. En condiciones normales de funcionamiento, es prácticamente imperceptible: casi no circula corriente a través de él. Cuando una sobretensión provocada por un rayo o por una conmutación eleva la tensión por encima de su nivel de limitación, el SPD se vuelve conductor, desvía la corriente de sobretensión a tierra y limita la tensión que recibe el equipo protegido. Cuando la sobretensión pasa, vuelve a su estado de alta impedancia. Por eso el SPD debe conectarse en paralelo con el circuito protegido, nunca en serie.
Un SPD de CC de tipo 2 típico de tres terminales para un circuito fotovoltaico de dos hilos se conecta de la siguiente manera:
| Terminal SPD | Conéctate a | Objetivo |
|---|---|---|
| + (CC+) | Conductor de corriente continua positiva procedente del módulo solar o de la batería | Limitación de tensión entre CC+ y tierra |
| − (CC−) | Conductor de corriente continua negativo | Limitación de tensión entre CC− y tierra |
| ⏚ / Educación Física | Barra colectora de tierra de protección (PE) o punto de puesta a tierra | Recorrido de la corriente de sobretensión hacia tierra; debe ser corto y de baja impedancia |
Las marcas de los terminales y el número de polos protegidos varían según el fabricante y la configuración del SPD. Siga siempre el esquema de cableado que figura en el dispositivo concreto y en su ficha técnica.
Se trata únicamente de un esquema conceptual de cableado; no es un plano de obra ni está a escala. El SPD se conecta en paralelo; la corriente de carga continúa pasando por él hasta llegar al inversor.
Los SPD de tipo 2 de corriente continua se instalan en el lado de corriente continua de los sistemas fotovoltaicos, normalmente en uno de estos dos lugares: dentro de una caja de conexión solar en el campo fotovoltaico o en la entrada de corriente continua del inversor. En sistemas más grandes, el SPD puede instalarse en ambos puntos, correspondiendo a la ubicación más expuesta la mayor carga de sobretensiones.
La regla física es sencilla: el SPD debe colocarse lo más cerca posible del equipo que protege, y sus cables de conexión deben ser lo más cortos posible. Los cables largos añaden inductancia, y la inductancia eleva el nivel efectivo de protección: un dispositivo con un excelente índice de protección contra sobretensiones (Up) puede seguir dejando pasar una tensión dañina si está conectado con cables de un metro de longitud. La mayoría de las instrucciones de instalación indican que cada cable del SPD debe tener una longitud inferior a aproximadamente 0,5 m; cuando el SPD y el equipo protegido están muy separados, normalmente es mejor instalar un segundo SPD más cerca del equipo que utilizar un único dispositivo con cables largos.
Dado que el lado de CC de un sistema fotovoltaico se comporta de forma diferente a la de un circuito de red de CA, el dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) debe ser un modelo homologado para CC con una tensión nominal de CC adaptada al campo fotovoltaico. La diferencia entre la protección contra sobretensiones de CA y la de CC no es meramente superficial: la tensión, la capacidad de descarga y el comportamiento ante fallos difieren en todos los aspectos. Véase la comparación de SPD de CA frente a SPD de CC antes de elegir un dispositivo para una aplicación solar.
Ningún esquema eléctrico puede compensar un SPD que no se ajuste al circuito. Comprueba estos valores con la ficha técnica del SPD antes de instalar nada:
El significado de estos parámetros se explica detalladamente en la guía de Especificaciones SPD de Iimp, In, Imax y Up.
La instalación de un SPD de CC tipo 2 en carril DIN es una tarea sencilla y rápida cuando se dispone de los materiales necesarios:
Trabajar en un circuito de corriente continua bajo tensión es peligroso: las cadenas fotovoltaicas están bajo tensión siempre que la luz incide sobre los paneles y no pueden desconectarse simplemente a nivel de la carga. Planifica el trabajo de manera que las cadenas correspondientes queden aisladas, cubiertas o protegidas de cualquier otra forma antes de abrir los terminales.
Abra el seccionador de CC o desconecte las cadenas correspondientes y compruebe que los conductores de CC estén a tensión cero antes de abrir la caja. En instalaciones fotovoltaicas, cubra los módulos o elimine la fuente de luz de cualquier otra forma si es inevitable desconectar una cadena bajo tensión.
Fija el SPD al carril DIN del interior de la caja, cerca de la barra colectora o del bloque de bornes que vaya a proteger. Colócalo de manera que los cables de CC+, CC− y tierra sean lo más cortos y rectos posible. Asegúrate de que el módulo esté bien encajado en el carril y no se mueva al presionarlo.
Si la ficha técnica del SPD requiere protección de respaldo —y la mayoría de los SPD de CC la requieren—, instala el fusible gPV o el MCB de CC especificados en el lado de alimentación de la derivación del SPD. El dispositivo de respaldo aísla el SPD en caso de que este entre en estado de cortocircuito y protege la derivación durante un fallo. La selección de la capacidad de respaldo se trata en la guía sobre Selección de fusibles de reserva o disyuntores SPD.
Conecta cada terminal del SPD al punto correspondiente del circuito de corriente continua:
Comprueba la polaridad según las marcas del dispositivo, aprieta cada terminal con el par de apriete indicado en el SPD o en la ficha técnica, y mantén los conductores lo más cortos y directos que permita la disposición. No enrolles el cable sobrante cerca del SPD: los bucles añaden inductancia a la ruta de la sobretensión.
La conexión a tierra forma parte de la ruta de la corriente de sobretensión, por lo que debe ser tan corta y de tan baja impedancia como las conexiones de corriente continua. Conecta el terminal de tierra del SPD a la barra colectora de tierra de protección de la misma caja o sistema, y comprueba que el propio sistema de puesta a tierra esté en buen estado. Una toma de tierra flotante o de alta resistencia impide que la sobretensión tenga por dónde descargar y anula la función del SPD.
Anota el SPD y su protección de respaldo en el plano del armario para que un futuro técnico de mantenimiento pueda identificar el circuito. Anota la fecha de instalación y el modelo del SPD en el registro de mantenimiento, ya que los SPD de CC se desgastan con cada sobretensión que absorben y requieren revisiones periódicas.
El error más habitual en la instalación es colocar el SPD en serie con la carga protegida, es decir, cortar el conductor de CC y hacer pasar toda la corriente de la carga a través del SPD. Un SPD de CC de tipo 2 no está diseñado para ello. En serie, se convierte en una obstrucción permanente en el circuito de alimentación y puede sobrecalentarse o fallar durante el funcionamiento normal; además, sigue sin proporcionar una limitación útil, ya que la sobretensión se encuentra con una topología de circuito incorrecta.
La disposición correcta es siempre en paralelo: el SPD se conecta entre los conductores DC+ y DC− (y a tierra), mientras que la corriente de carga sigue circulando por él, a través de los propios dispositivos de protección y conmutación del circuito. Si en un esquema eléctrico se muestra el SPD en la ruta principal de alimentación, hay que considerar que el esquema es incorrecto.
Los errores generales de instalación que se dan tanto en los sistemas de CA como en los de CC se tratan con más detalle en el artículo sobre Errores habituales en la instalación de dispositivos de protección contra sobretensiones.
Antes de cerrar la carcasa y restablecer la alimentación eléctrica, revisa esta breve lista de comprobación:
Tras su instalación, el SPD debe revisarse periódicamente; no basta con instalarlo y olvidarse de él. En las guías sobre el SPD se explica cómo comprobar un dispositivo que pueda haber absorbido picos de tensión —incluida la ventana de estado roja/verde y cuándo hay que sustituir el módulo—. Indicador de fallo del SPD y a protección mediante copias de seguridad en esta página web.
Siempre en paralelo con el circuito de corriente continua que protege. El SPD se conecta entre CC+, CC− y tierra, mientras que la corriente de carga circula por los propios conductores y dispositivos de protección del circuito. Conectar un SPD en serie constituye un error de cableado.
En un SPD de CC estándar de dos hilos: el terminal + se conecta al conductor positivo de CC, el terminal − al conductor negativo de CC y el terminal de tierra a la barra colectora de tierra de protección. Sigue el esquema de terminales impreso en el dispositivo, ya que existen configuraciones con diferentes números de polos.
Solo si la ficha técnica del SPD indica explícitamente que no necesita ninguno, normalmente porque el dispositivo cuenta con un seccionador interno probado y está certificado para esa configuración. La mayoría de los SPD de CC indican el valor máximo de la fusible gPV de respaldo o la capacidad máxima del MCB de CC, por lo que deben seguirse las instrucciones del fabricante.
Tan cerca como lo permita la disposición. Los cables largos añaden inductancia y aumentan la tensión que recibe realmente el equipo. Cuando sea necesario que el SPD esté alejado del equipo protegido, añade un segundo SPD junto al equipo en lugar de alargar los cables del primer dispositivo.
Un SPD de corriente continua polarizado que se conecte al revés puede conducir corriente de forma continua en lugar de hacerlo únicamente durante una sobretensión, lo que provoca sobrecalentamiento y un fallo prematuro. Comprueba siempre las marcas + y − antes de alimentar el circuito.
Un SPD de CC de tipo 2 correctamente cableado es una garantía de bajo mantenimiento: conexión en paralelo, cables cortos, puesta a tierra sólida, valores nominales compatibles y la protección de respaldo especificada. El esquema que figura en la ficha técnica del dispositivo es el de referencia; esta guía explica la lógica que hay detrás de él, de modo que se pueda revisar con confianza cualquier propuesta de cableado.
En el caso de un proyecto de GA&DA, Indica al equipo técnico la tensión de tu sistema de corriente continua, la exposición a sobretensiones y los equipos que deben protegerse para solicitar la documentación correspondiente al SPD de tipo 2 de corriente continua, los detalles del cableado y la coordinación de la protección de respaldo.
