viernes, 4 de mayo de 2012

ELECCIÓN DEL CABLEADO EN INSTALACIONES FV (I)

Los cables utilizados en una planta FV deben ser capa­ces de soportar, durante todo el ciclo de vida de la instalación (de 20 a 25 años), condiciones medioambientales duras en cuanto a temperatura, precipitaciones atmos­féricas y radiaciones ultravioleta.
Para empezar, los cables deben tener una tensión nomi­nal adecuada para la planta. En condiciones de corrien­te continua, la tensión de la planta no debe superar el 50% de la tensión nominal de los cables (tabla 1) es­pecificada para aplicaciones de CA (en corriente alterna la tensión de la planta no debe superar la tensión nomi­nal de los cables).
Tabla 1.
1.- TIPOS DE CABLES
Los conductores del lado CC de la planta deben tener aislamiento doble o reforzado (clase II) para minimizar el riesgo de defecto a tierra y de cortocircuito (IEC 60364- 712), de suma importancia en el caso de la selección de un sistema de puesta a tierra tipo IT.
Los cables del lado CC se dividen en:
cables solares (o cables de cadena), que conectan los módulos y la cadena del cuadro de distribución del primer subcampo o directamente el inversor;
cables no solares, que se utilizan en el lado de carga del primer cuadro de distribución.
Los cables que conectan los módulos se fijan por la parte posterior de los propios módulos, donde la tem­peratura puede alcanzar de 70 a 80 °C. Por esa razón, estos cables deben ser capaces de soportar tempera­turas elevadas y rayos ultravioleta cuando se instalan a la vista. Por lo tanto se de de utilizar cables especiales, por lo general cables unipolares con envoltura de goma y con aislamiento, tensión nominal de 0,6/1 kV, una tempera­tura máxima de funcionamiento no inferior a 90 °C y alta resistencia a la radiación UV.
Los cables no solares del lado de carga del primer cua­dro de distribución se encuentran a una temperatura ambiente entorno a los 30° a 40 °C, ya que están alejados de los módulos. Estos cables no pueden so­portar la radiación UV, por lo que para uso exterior deben protegerse de la radiación solar, además de por su en­voltura, mediante conductos o canalizaciones. Por el contrario, si se distribuyen dentro de los edificios, tendrán validez las normas comúnmente aplicables a centrales eléctricas.
Para los cables instalados en el lado CA aguas abajo del inversor es aplicable lo mencionado para cables no solares dispuestos en el lado CC.
1.1.- Sección transversal y capacidad de transporte de corriente
La sección de un cable debe ser tal que:
• su capacidad de transporte de corriente Iz no sea menor que la corriente de diseño Ib;
• la caída de tensión en sus extremos entre dentro de los límites fijados.         
En condiciones de servicio normales, cada módulo su­ministra una intensidad cercana a la de cortocircuito, de manera que la intensidad de servicio para el circuito de la cadena se supone igual a:
Ib = 1,25 x ISC
donde Isc es la intensidad de cortocircuito en condiciones de prueba estándar (CEM o STC) y el 25% de aumento toma en con­sideración valores de radiación por encima de 1 kW/m2.
Cuando la planta FV es de gran tamaño y se divide en subcampos, los cables que conectan los cuadros de distribución de los subcampos al inversor deben trans­portar una corriente de diseño igual a:
Ib = n x 1.25 x ISC
donde n es el número de cadenas del subcampo relativo al mismo cuadro de distribución.
La capacidad de transporte de corriente Io de los cables normalmente viene dada por el fabricante a 30 °C al aire libre. Sin embargo, deben de tenerse en cuenta también los métodos de instalación y las condiciones de temperatura, por lo que debe re­ducirse la capacidad de transporte de corriente Io me­diante un factor de corrección (cuando el fabricante no lo indique explícitamente). Además, la capacidad de transporte resultante debe multiplicarse por otro coeficiente de reducción, que tiene en cuenta la instalación típica de un haz de cables en el mismo conducto o sistema de canalización. Aplicando estos criterios tenemos que dichos coeficientes son iguales a:
• k1 = 0,58 x 0,9 = 0,52 para cables solares,
• k2 = 0,58 x 0,91 = 0,53 para cables no solares
El factor de corrección 0,58 tiene en cuenta la instalación en la parte posterior de los paneles (donde la tempera­tura ambiente alcanza 70 °C); el factor 0,9 la instalación de los cables solares en conductos o un sistema de canalización; y el factor 0,91 tiene en cuenta la instalación de cables no solares en conductos expuestos al Sol.
A una temperatura ambiente de 70 °C y tomando una temperatura de servicio máxima para el material aislante igual a 90 °C el resultado es:

En las plantas FV, la caída de tensión aceptada es de 1 a 2% (en lugar del 4% habitual de las plantas de consu­midor), de manera que se minimice la pérdida de energía producida debida al efecto Joule en los cables.
En el lado CC, la caída de tensión en los cables es puramente resistiva y en porcentaje se corresponde con la pérdida de potencia:
Ejemplo:
Los paneles se interconectan en serie mediante cables L1 y la cadena así obtenida se conecta al cuadro del campo inmediatamente aguas arriba del inversor me­diante cables solares unipolares L2 con las siguientes características:
• sección transversal 2,5 mm2
• tensión asignada Uo/U 600/1000 V CA – 1500 V CC
• temperatura de servicio -40 +90 °C
• capacidad de transporte de corriente al aire libre a 60 °C (dos cables adyacentes) 35A
• factor de corrección de la capacidad de transporte de corriente a 70 °C 0,91
• temperatura máxima del cable en condiciones de sobrecarga 120 °C
La capacidad de transporte de corriente Iz de los cables solares instalados en conducto a una temperatura de servicio de 70 °C resulta igual a:
Iz = 0,9 x 0,91 x I0 = 0,9 x 0,91 x 35A ≈ 29 A
donde 0,9 corresponde al factor de corrección para la instalación de cables solares en conducto o en canal.
Comprobamos que la capacidad de transporte de corriente es mayor que la intensidad de cortocircuito máxima de la cadena:
Iz > 1,25 x Isc = 1,25 x 10 A
donde Isc es la intensidad de cortocircuito del panel, en este caso igual a 8,02A.

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