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Fallas a tierra en
bancos de baterías

Desde las subestaciones eléctricas hasta las UPS para instalaciones de telecomunicación y datos, los bancos de baterías se utilizan como fuentes de energía de reserva y, en la mayoría de los casos, los sistemas de baterías son flotantes. Es decir, operan sin una conexión a tierra. Una falla a tierra es posible de suceder y se indica en un panel de control creando una condición de alarma.

La falla a tierra se desarrolla en alguna parte del banco de baterías, típicamente como resultado de un problema de suciedad y humedad, y pueden ser difíciles de localizar, especialmente en grandes instalaciones de bancos de baterías, como subestaciones de poder de centrales eléctricas. El acercamiento más obvio para su localización es desconectar la batería desde la carga y dividirla en secciones. Este trabajo, aunque efectivo, no es conveniente, y el equipamiento que respalda el banco de baterías tendría que ser sacado fuera de servicio mientras se realizan las pruebas.

Fallas a tierra de banco de baterías pueden ocurrir en algún lugar dentro de la cadena. En el caso de una falla de una cadena en particular, la corriente entrante a la cadena será mayor que la que sale de ésta debido al flujo de corriente a tierra. Sin embargo, la corriente puede ser muy pequeña y difícil de medir. El valor de resistencia a tierra determinará cuánta corriente fluirá a tierra. Si se sospecha de una falla a tierra en la cadena, todas las carcasas de las baterías debieran ser examinadas por signos de posibles grietas o daños.

En el caso de una falla a tierra en el sistema de distribución de corriente continua, la cual es el tipo predominante de falla a tierra en bancos de baterías, hay típicamente un indicador de falla con un medidor con un juego de luces, pero ninguno de éstos le indicará dónde está la falla.

Se han presentado diversas técnicas de prueba alternativas para resolver estos problemas, como por ejemplo, inyectar un pulso de prueba de baja frecuencia (alrededor de 5 Hz), y usar un trazador de señal para determinar cómo se propaga a través del banco de baterías, localizando la falla. Si bien las pruebas pueden, al menos en teoría, llevarse a cabo mientras el banco de baterías está en servicio y no es necesario remover los puentes de unión entre las celdas, el uso de pulsos de baja frecuencia podría alterar el funcionamiento de los relés de protección, dando lugar a falsas operaciones.

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Para localizar una falla, el generador de señal es conectado entre la tierra y el
polo positivo o negativo del banco de baterías. La elección correcta del polo
será el que tiene la falla a tierra.

Los fabricantes de equipos de prueba han tratado de evitar este problema mediante el uso de señales de prueba mucho más altas, en el rango de 5 KHz. Esto elimina los efectos adversos sobre los relés de protección, pero en estas altas frecuencias, los condensadores usados para sistemas de supresión de sobrevoltaje de los bancos de baterías presentan una baja impedancia y, por lo tanto, durante las pruebas se presentan como "fallas a tierra fantasmas", dificultando la localización de los problemas reales.

Entonces, la solución más efectiva, es usar una señal de frecuencia entre los 20 y 30 Hz. Esta es lo suficientemente alta para evitar la interacción con los relés de protección y lo suficientemente baja para minimizar los problemas de "fallas a tierras fantasmas" asociados con los condensadores.

La técnica de localización de falla a tierra con los equipos de prueba adecuados es muy sencilla. El equipo de prueba consta de un generador de señal, el cual es alimentado por baterías, y un probador independiente, que es esencialmente un medidor tipo pinza que ha sido ajustado de manera que discrimina señales de frecuencia distintas a la señal de prueba.

El transmisor incorpora un puente de resistencia. Este muestra la resistencia de todos los circuitos paralelos a tierra desde el punto donde es fijado. Un puente de capacitancia también es provisto como una ayuda extra a la discriminación contra fallas "fantasmas".

Para localizar una falla, el generador de señal es conectado entre la tierra y el polo positivo o negativo del banco de baterías. La elección correcta del polo será el que tiene la falla a tierra. La sonda se utiliza para rastrear la señal de prueba del generador, siempre siguiendo el circuito de las ramas que muestran la menor resistencia. Aplicado sistemáticamente, este procedimiento lleva de manera rápida y positiva la localización de la falla. Hay que hacer notar que estas pruebas pueden ser realizadas igualmente sobre baterías en servicio y otras que han sido aisladas.

Si bien este método de localización de falla a tierra de baterías es simple, en principio, plantea exigencias al equipo de prueba que se va a utilizar. Para garantizar el éxito de la prueba, el equipo de prueba debe ser capaz de entregar resultados consistentes, incluso en presencia de la corriente de ripple de gran tamaño. Además, debe tener la suficiente potencia para trabajar en lugares donde haya máquinas rotativas grandes y alto ruido.

Con un equipo de buena calidad, no hay dudas de que las pruebas a frecuencias entre los 20 y 30 Hz proporcionan una solución rápida, confiable y conveniente para el eterno problema de la localización de fallas a tierra en banco de baterías.

comu2.gif (4692 bytes) Por Jorge Correa, Product Manager de Megger en Comulsa Chile.
comulsa@comulsa.cl - www.comulsa.cl
Enero 2010
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Comentarios acerca de este artículo
Sergio Bender GmbH & Co.KG (21/06/2018)
La solución es muy sencilla: se deben utilzar los equipos descritos en la IEC61557-8, vigilantes de aislamiento (IMD)
edgardo villagra rinowconsultores.cl (01/05/2010)
Recien leí su problema, si está pendiente le comento, que 1.-revise torque de montaje de SCR,evita calor, 2. coordinación de protecciones.
3.Durante la mantención debe estar las muñecas a tierra.4.No sopalr con aire . Si me envia el protocolo de comisionamiento le puedo indicar mejoras de inspección, saludos
loarte luis Andahuasi Peru (02/03/2010)
tengo problema con un arrancador soft str marca GE 750 HP 4160V
estoy buscando un tecnico especializado que se ha quemado los SCR y las tarjetas de mando
urgente comunicarme,para que me lo solucione el problemas
gracias.....
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