Ensayo de resistencia de aislamiento en sistemas FV

Un ensayo de resistencia de aislamiento mide con qué eficacia los conductores y las partes activas están separados eléctricamente de tierra, de las partes conductoras accesibles o de otros conductores que deben permanecer aislados. En una instalación FV, la medición puede ayudar a evaluar el cableado de CC, las cajas de conexiones, los conectores, los circuitos de strings y otras vías de aislamiento incluidas en el alcance del ensayo.

El instrumento aplica una tensión de ensayo de CC definida y mide la resistencia de la vía de aislamiento. Una resistencia elevada indica, por lo general, una fuga limitada a través del aislamiento ensayado, mientras que un valor inesperadamente bajo puede apuntar a suciedad, humedad, aislamiento dañado, errores de cableado o equipos conectados que influyen en la medición.

El resultado solo es válido para la configuración del circuito y las condiciones presentes durante el ensayo. Un valor de resistencia satisfactorio no demuestra que todos los cables, conectores, módulos o envolventes de la planta estén libres de defectos.

Por ello, el ensayo debe considerarse una medición eléctrica más dentro de un proceso de inspección más amplio. Su valor depende de saber exactamente qué estaba conectado durante el ensayo y qué vía eléctrica representa la resistencia medida.

Una de las finalidades del ensayo de resistencia de aislamiento es identificar vías de fuga no deseadas entre los circuitos FV y tierra. Estas vías pueden originarse por aislamiento de cables dañado, entrada de humedad, envolventes contaminadas, conectores deteriorados, cableado aplastado u otros defectos que afecten a la separación eléctrica.

El ensayo también puede ayudar a investigar las alarmas de aislamiento notificadas por inversores o sistemas de monitorización. Si una planta notifica una condición de bajo aislamiento, las mediciones realizadas en secciones cada vez más pequeñas del sistema de CC pueden ayudar a acotar la ubicación que requiere inspección física.

La medición de la resistencia de aislamiento suele ser pertinente durante la puesta en servicio, tras trabajos eléctricos y en programas de inspección periódica definidos. También puede utilizarse tras incidentes o actividades de mantenimiento que puedan haber afectado a cables, cajas de conexiones, conectores u otros sistemas de aislamiento.

La finalidad es la verificación, no la optimización del rendimiento. Medir la resistencia de aislamiento no aumenta por sí mismo la eficiencia de los módulos ni recupera producción. Aporta evidencia sobre el estado eléctrico de la vía de aislamiento ensayada.

Cuando varios strings o secciones pueden aislarse de forma independiente, el ensayo comparativo puede ayudar a localizar el circuito responsable de un resultado anómalo. Esto suele ser más útil que ensayar repetidamente todo el generador sin separar las posibles fuentes de fuga.

El aislamiento separa los conductores en tensión de las partes que no deben estar sometidas a tensión de servicio. Su deterioro puede crear vías de fuga que afecten a las funciones de protección, provoquen fallos en el inversor o expongan partes conductoras a condiciones que requieren investigación.

Por tanto, un resultado anómalo de resistencia de aislamiento puede ser importante incluso cuando la planta sigue produciendo energía. El funcionamiento continuado no demuestra que el sistema de aislamiento esté en un estado aceptable. La relevancia de una medición depende del diseño del sistema, del valor medido, de la configuración del circuito, de las condiciones ambientales y del criterio de aceptación utilizado en la inspección.

Para la localización de averías, el sistema puede dividirse en secciones de ensayo más pequeñas cuando el diseño de la instalación permite un aislamiento seguro. El técnico puede comparar generadores, strings, tramos de cable o grupos de equipos para determinar dónde cambia la resistencia. Este proceso puede reducir la cantidad de equipos que deben examinarse físicamente.

El ensayo no identifica automáticamente la causa raíz. Un valor bajo puede deberse a entrada de agua, aislamiento dañado, conectores contaminados, protecciones contra sobretensiones conectadas, dispositivos electrónicos o a la propia disposición de medición. Aun así, pueden seguir siendo necesarias una inspección física y comprobaciones eléctricas adicionales.

Antes del ensayo, el equipo de campo debe identificar los límites del circuito y determinar qué equipos pueden permanecer conectados. Los inversores, dispositivos de monitorización, componentes de protección contra sobretensiones, optimizadores u otros equipos electrónicos pueden verse afectados por una tensión de ensayo de aislamiento inadecuada, por lo que conviene revisar la documentación de los equipos y el procedimiento de ensayo de la planta antes de conectar el instrumento.

Normalmente, el circuito debe ponerse en el estado eléctrico que requiere el método de ensayo elegido. La desconexión segura, la verificación del estado del circuito y el control de la energía almacenada o generada deben ser realizados por personal competente. Los strings FV pueden permanecer activos eléctricamente siempre que haya luz suficiente, incluso con el inversor apagado.

El comprobador de aislamiento aplica una tensión de ensayo especificada entre los conductores y el punto de referencia definido por el procedimiento. Según el sistema y el método, los conductores pueden ensayarse por separado o combinados en una configuración definida. La tensión elegida debe proceder del procedimiento aplicable, de los requisitos del equipo o del criterio de aceptación, y no de un valor arbitrario.

El técnico debe utilizar un instrumento adecuado para la tensión prevista del sistema de CC y para el método de ensayo. Los cables de medida, las puntas de prueba, los conectores y las medidas de protección personal también deben corresponder a las condiciones eléctricas de la planta.

Tras la medición, el circuito puede conservar carga del ensayo. El procedimiento debe contemplar la descarga y la verificación antes de manipular los conductores o de volver a conectar los equipos.

La resistencia de aislamiento se ve afectada por algo más que los defectos permanentes. La humedad, la suciedad superficial, la temperatura, la condensación y el tamaño total del circuito conectado pueden influir en el valor medido. Por ello, dos mediciones realizadas en condiciones ambientales distintas no deben compararse sin tener en cuenta esas diferencias.

La humedad y la lluvia reciente pueden ser especialmente relevantes en equipos FV de exterior. Un valor más bajo en condiciones de humedad puede indicar una vía de aislamiento sensible a la humedad que no se aprecia con tiempo seco. Esta observación puede ser útil para el diagnóstico, pero la medición debe seguir interpretándose en función de la configuración de la planta y de las condiciones del ensayo.

La temperatura también puede afectar al comportamiento del aislamiento. En las mediciones repetidas, registrar las condiciones ambientales y del equipo permite comparar mejor después. Un registro histórico sin esas condiciones puede hacer que un cambio ambiental normal parezca un deterioro eléctrico.

Una única medición no debe tratarse automáticamente como una tendencia a largo plazo. Si el objetivo es el seguimiento del estado a lo largo del tiempo, deben registrarse de forma coherente los mismos límites del circuito, el mismo método de ensayo, los mismos ajustes del instrumento y las condiciones ambientales pertinentes.

Ante un resultado anómalo conviene verificar antes de atribuir el fallo a un componente concreto. Dividir el circuito, repetir la medición, comprobar las conexiones e inspeccionar las zonas sospechosas puede ayudar a distinguir un defecto real de aislamiento de los efectos de la preparación del ensayo o de los equipos conectados.

Un registro útil de resistencia de aislamiento identifica el circuito o equipo ensayado, la configuración de los conductores, la tensión de ensayo, la resistencia medida, el instrumento utilizado, la fecha y las condiciones ambientales pertinentes. También debe indicar qué equipos se desconectaron o permanecieron conectados durante el ensayo.

El criterio de aceptación debe registrarse junto con su fuente o fundamento. Un resultado de resistencia sin la configuración de ensayo ni el método de aceptación correspondientes tiene un valor limitado, porque el tamaño y la topología del circuito FV conectado afectan a la interpretación.

La frecuencia de los ensayos debe seguir los requisitos de puesta en servicio de la planta, su plan de mantenimiento, su historial de operación, las instrucciones de los equipos, las obligaciones contractuales y las condiciones observadas. Pueden estar justificados ensayos adicionales tras reparaciones de cables, trabajos en conectores, entrada de agua, alarmas de aislamiento del inversor, incidentes eléctricos u otros sucesos que puedan afectar al aislamiento.

No aporta nada repetir las mediciones según un calendario arbitrario si los resultados no pueden compararse ni dar lugar a actuaciones. El programa de inspección debe definir por qué se realiza el ensayo y qué cambio daría lugar a trabajos de seguimiento.

Los circuitos incompletos o inaccesibles deben documentarse como limitaciones y no registrarse como satisfactorios.

Un ensayo de resistencia de aislamiento no identifica todos los fallos FV. Un módulo puede presentar una anomalía térmica, una célula dañada, un problema en el diodo de bypass, un mal contacto en un conector, un desajuste de corriente u otro defecto mientras la resistencia de aislamiento ensayada sigue siendo aceptable.

El ensayo tampoco sustituye a la inspección termográfica. La norma IEC 62446-3 trata la inspección termográfica en exteriores de sistemas FV en funcionamiento, incluidos los equipos, las condiciones ambientales, el procedimiento, la competencia del personal y la elaboración de informes. No prescribe el procedimiento de resistencia de aislamiento ni impone un único intervalo de temperatura de módulo para todas las plantas.

Asimismo, las imágenes térmicas no pueden sustituir a la medición de aislamiento cuando la cuestión es la fuga eléctrica a tierra. Ambos métodos examinan aspectos distintos del estado de la planta y pueden complementarse cuando el alcance de la inspección requiere los dos.

Un resultado satisfactorio de aislamiento no demuestra, por sí solo, la seguridad global de la planta. La continuidad del conductor de protección, la polaridad, las disposiciones de puesta a tierra, el funcionamiento de los dispositivos de protección, el estado de los conectores, el comportamiento funcional y otras características eléctricas pueden requerir una verificación independiente.