MÉXICO
INTERCONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN DE
SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW
ESPECIFICACIÓN
CFE G0100-04
AGOSTO 2008
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Especificaciones Interconexión Fotovoltaica Baja Tensión a Red CFE - Capacidad Hasta 30 kW, Guías, Proyectos, Investigaciones de Estática
Este documento contiene las especificaciones técnicas para la interconexión de sistemas fotovoltaicos de baja tensión a la red eléctrica de cfe, con capacidad hasta 30 kw. El documento abarca objetivos, campos de aplicación, normas aplicables, definiciones, símbolos y abreviaturas, características y condiciones generales, condiciones de desarrollo sostenible, condiciones de seguridad industrial, control de calidad, empaque, embarque, transportación, descarga, recepción, almacenaje y manejo, verificación previa a la interconexión y verificación de inicio de operación. Además, incluye apéndices con información normativa, técnica y gráfica.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
Antes del 2010
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MÉXICO
INTERCONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN DE
SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW
ESPECIFICACIÓN
CFE G0100-
AGOSTO 2008
INTERCONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN DE
- CFE G0100- SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW
- 1 OBJETIVO ______________________________________________________________________ C O N T E N I D O
- 2 CAMPO DE APLICACIÓN __________________________________________________________
- 3 NORMAS QUE APLICAN __________________________________________________________
- 4 DEFINICIONES __________________________________________________________________
- 4.1 Arreglo Fotovoltaico______________________________________________________________
- 4.2 Caja de Conexión ________________________________________________________________
- 4.3 Celda Fotovoltaica _______________________________________________________________
- 4.4 Conductores de Rama ____________________________________________________________
- 4.5 Generador Fotovoltaico (GFV)______________________________________________________
- 4.6 Generadores Dispersos ___________________________________________________________
- 4.7 Inversor ________________________________________________________________________
- 4.8 Interfaz con la Red _______________________________________________________________
- 4.9 Operación en Modo Isla ___________________________________________________________
- 4.10 Módulo Fotovoltaico (MFV) ________________________________________________________
- 4.11 Punto de Acoplamiento Común (PAC) _______________________________________________
- 4.12 Rama Fotovoltaica _______________________________________________________________
- 4.13 Sección de Corriente Alterna_______________________________________________________
- 4.14 Sección de Corriente Directa_______________________________________________________
- 4.15 Sistema Fotovoltaico (SFV) ________________________________________________________
- 4.16 Sistema Fotovoltaico Interconectado a la Red (SFVI) ___________________________________
- 4.17 Sistema Fotovoltaico Disperso _____________________________________________________
- 4.18 Condiciones Estándar de Prueba (CEP) ______________________________________________
- 4.19 Subsistema de Acondicionamiento de Potencia _______________________________________
- 4.20 Subsistema de Control y Monitoreo _________________________________________________
- 4.21 Watt Pico (Wp)___________________________________________________________________
- 5 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS _____________________________________________________
- 5.1 Símbolos _______________________________________________________________________
- 5.2 Abreviaturas ____________________________________________________________________
- 6 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES____________________________________
- CFE G0100- SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW
- 6.1 Configuración Eléctrica ___________________________________________________________
- 6.2 Punto de Interconexión ___________________________________________________________
- 6.3 Tensión de Interconexión _________________________________________________________
- 6.4 Número de Fases ________________________________________________________________
- 6.5 Medición de la Energía ____________________________________________________________
- 6.6 Transformador de Interconexión____________________________________________________
- 6.7 Límites de Operación de la Red ____________________________________________________
- 6.8 Límites para los Disturbios en la Red, Causados por SFVI ______________________________
- 6.9 Equipo de Protección en c.a. Propiedad del Usurario _________________________________
- 6.10 Equipo de Protección del SFV _____________________________________________________
- 7 CONDICIONES DE OPERACIÓN ___________________________________________________
- 7.1 Instalación Eléctrica en General ___________________________________________________
- 7.2 Espacio Disponible______________________________________________________________
- 7.3 Orientación del Arreglo __________________________________________________________
- 7.4 Mantenimiento__________________________________________________________________
- 8 CONDICIONES DE DESARROLLO SUSTENTABLE ____________________________________
- 9 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL ________________________________________
- 9.1 Aspectos de Instalación__________________________________________________________
- 9.2 Aspectos de Operación y Mantenimiento para la CFE _________________________________
- 9.3 Tensión de Salida del GFV _______________________________________________________
- 9.4 Condiciones de Puesta a Tierra ___________________________________________________
- 9.5 Cableado ______________________________________________________________________
- 9.6 Capacidad de Conductores _______________________________________________________
- 10 CONTROL DE CALIDAD __________________________________________________________
- 10.1 Verificación Previa a la Interconexión ______________________________________________
- 10.2 Verificación de Inicio de Operación ________________________________________________
- 11 MARCADO _____________________________________________________________________
- 11.1 Datos del Arreglo _______________________________________________________________
- 11.2 Identificación de Todas las Fuentes de Energía ______________________________________
- 11.3 Letreros para Interruptores y Dispositivos de Sobrecorriente___________________________
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12 EMPAQUE, EMBALAJE, EMBARQUE, TRANSPORTACIÓN,
DESCARGA, RECEPCIÓN, ALMACENAJE Y MANEJO _________________________________ 33
13 BIBLIOGRAFÍA _________________________________________________________________ 33
APÉNDICE A (Normativo) VERIFICACIÓN PREVIA PARA INTERCONEXIÓN A
LA RED ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW ________________________________ 35
APÉNDICE B (Normativo) VERIFICACIÓN DE INICIO DE OPERACIÓN A LA
INTERCONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW ___________ 39
APÉNDICE C (Informativo) SÍMBOLOS UTILIZADOS EN LOS DIAGRAMAS ESQUEMÁTICOS
DE SFV _____________________________________________________________________ 40
APÉNDICE D (Informativo) DIAGRAMAS ESQUEMÁTICOS DE LOS SFVI: ATERRIZADO
Y FLOTANTE ________________________________________________________________ 41
APÉNDICE E (Informativo) INFORMACIÓN TÉCNICA ____________________________________________ 43
TABLA 1 Límites de distorsión armónica de tensión en el PAC establecidos para
el servicio de la CFE ______________________________________________________________ 9
TABLA 2 Distorsión armónica máxima permitida en corriente para tensiones hasta 69 kV ___________ 10
TABLA 3 Límites de variación de tensión para el servicio de CFE _______________________________ 10
FIGURA 1 Módulo, rama y arreglo fotovoltaico _________________________________________________ 3
FIGURA 2 Diagrama de bloques de un SFVI ___________________________________________________ 4
FIGURA 3 Localización de los interruptores de desconexión con la red, responsablidad
del usuario_____________________________________________________________________ 12
FIGURA 4 Esquema de protección contra fallas a tierra para generadores aterrizados
responsabilidad del usuario ______________________________________________________ 15
FIGURA 5 Monitor de aislamiento para detectar fallas a tierra en GFV flotantes
responsabilidad del usuario ______________________________________________________ 16
FIGURA 6 Dispositivos de sobrecorriente en ramas y subarreglos de un GFV:
(a) Aterrizado, (b) Flotante, ambos responsabilidad del usuario _________________________ 18
FIGURA 7 Medios de desconexión para los equipos de un SFV __________________________________ 20
FIGURA 8 Puesta a tierra de un SFV residencial. Interconectado con la red
(sistema y equipos) _____________________________________________________________ 28
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c) Arreglo fotovoltaico (grupo de subarreglos).
d) Cajas de conexión.
e) Cables y conexiones eléctricas.
f) Dispositivos de protección.
g) Sistema de tierras.
h) Estructuras de montaje.
4.6 Generadores Dispersos
Son sistemas que no forman parte del esquema convencional de generación centralizada, sino que pertenecen al esquema de generación distribuida. Normalmente son generadores de baja capacidad (1 kWp - 30 kWp) instalados en inmuebles residenciales, comerciales o públicos. Su conexión eléctrica se realiza a un alimentador de baja tensión.
4.7 Inversor
Dispositivo electrónico de potencia cuya función principal es convertir la señal de c.d. del GFV en una señal de c.a. sincronizada con la red. Constituye el elemento central de la interfaz entre el GFV y la red eléctrica. La salida de c.a. puede ser monofásica o trifásica. Adicionalmente realiza otras funciones de protección y control para el funcionamiento eficiente y seguro del SFVI. Este equipo también es referenciado como subsistema de acondicionamiento de potencia.
4.8 Interfaz con la Red
Interconecta la salida del inversor con las cargas locales de c.a. del inmueble y con el sistema eléctrico de distribución. Permite al SFV operar en paralelo con la red para que la energía pueda fluir en uno u otro sentido entre la red y la interfaz. Puede tener las siguientes funciones:
a) Distribución de la c.a. que fluye entre el sistema de acondicionamiento de potencia, las cargas locales y las líneas de distribución de la red.
b) Provisión de medios de desconexión para seguridad y mantenimiento.
c) Medición de flujos de energía entre el sistema, las cargas locales y la red.
d) Protecciones para el sistema de c.a. que no sean proporcionadas por el inversor.
e) Conversión de tensión c.a./c.a. si no es proporcionada por el inversor.
4.9 Operación en Modo Isla
Operación continua de una instalación de generación FV con cargas locales después que el suministro de energía de la red eléctrica ha sido interrumpido. Ésta es una condición indeseable que potencialmente puede ocurrir en el instante que coincida la demanda de energía de la carga con la generación FV en la isla.
4.10 Módulo Fotovoltaico (MFV)
Grupo de celdas fotovoltaicas interconectadas eléctricamente entre sí, mecánicamente agrupadas y encapsuladas en una unidad para protegerlas del medio ambiente. Un MFV es la unidad de generación más pequeña lista para utilizarse (figura 1).
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FIGURA 1 - Módulo, rama y arreglo fotovoltaico
4.11 Punto de Acoplamiento Común (PAC)
Punto en el que se conectan eléctricamente dos o más usuarios.
4.12 Rama Fotovoltaica
Circuito conformado por varios módulos fotovoltaicos conectados en serie (véase figura 1).
4.13 Sección de Corriente Alterna
Segmento de la instalación fotovoltaica que va de las terminales de salida de corriente alterna del inversor hasta el punto de conexión con la red eléctrica.
4.14 Sección de Corriente Directa
Conjunto de equipos y elementos del sistema eléctrico que producen o manejan potencia eléctrica en corriente directa y que van desde las celdas FV hasta las terminales de entrada de corriente directa del inversor.
4.15 Sistema Fotovoltaico (SFV)
Sistema de generación que convierte la luz solar directamente en energía eléctrica, con las características apropiadas para ser utilizada por la carga destinada.
4.16 Sistema Fotovoltaico Interconectado a la Red (SFVI)
Sistema fotovoltaico de generación eléctrica en el que la energía en corriente directa del GFV es convertida en energía en corriente alterna (c.a.), a la tensión y frecuencia de la red eléctrica y sincronizada con ella. Al conectarse en paralelo con la red, el SFV contribuye al suministro de la energía demandada a la red. Si existe una carga local en el inmueble, ésta debe ser alimentada por cualquiera de las dos fuentes o por ambas simultáneamente, dependiendo de los valores instantáneos de la carga y de la potencia de salida del SFV. Cualquier superávit de potencia del SFV es inyectado a la red eléctrica y cualquier déficit es demandado a ésta. La figura 2 muestra el diagrama de bloques de un SFVI; las flechas indican el flujo de la energía.
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f) Aislamiento eléctrico entre los sistemas de c.d. y c.a. (aislamiento galvánico, entre otros. Uso de transformador).
g) Conversión de tensión c.a./c.a. y/o c.d./c.d.
4.20 Subsistema de Control y Monitoreo
Lo conforman los circuitos lógicos y de control que supervisan la operación general del SFVI, y controlan la interacción entre sus subsistemas. Este subsistema tiene el mayor orden jerárquico de control, debe asegurar la correcta operación del SFVI en modo automático y manual. Comúnmente estas funciones de control y monitoreo se encuentran incorporadas en el inversor y comprenden:
a) Arranque y paro automático.
b) Funciones de protección.
4.21 Watt Pico (Wp)
Unidad de potencia pico, bajo condiciones estándar de prueba CEP.
5 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS
5.1 Símbolos
Los símbolos utilizados en esta especificación se encuentran descritos en el Apéndice C.
5.2 Abreviaturas
5.2.1 c.a.
Corriente alterna.
5.2.2 c.d.
Corriente directa.
5.2.3 CFE
Comisión Federal de Electricidad.
5.2.4 CRE
Comisión Reguladora de Energía.
5.2.5 EMI
Interferencia eletromagnética.
5.2.6 FV
Fotovoltaico(s) o fotovoltaica(s).
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5.2.7 FP
Factor de potencia.
5.2.8 kWp
Kilowatt pico.
5.2.9 SFV
Sistema fotovoltaico.
5.2.10 SFVI
Sistema fotovoltaico interconectado a la red.
5.2.11 PAC
Punto de acoplamiento común.
5.2.12 CEP
Condiciones estándar de prueba.
5.2.13 UV
Ultravioleta.
5.2.14 S
Satisfactorio.
5.2.15 NS
No satisfactorio.
6 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES
Las unidades de medida utilizadas en la presente especificación deben cumplir con lo establecido en la norma NOM-008-SCFI.
El diseño, instalación y operación de un SFVI debe cumplir con la reglamentación de la CFE respecto a generadores FV dispersos.
La interconexión de los sistemas de generación FV dispersos con la red eléctrica debe ser en todo momento segura para los equipos y las personas en ambos lados del punto de conexión, de conformidad a lo indicado en el capítulo 9 de esta especificación. Así mismo, el SFVI no debe causar perturbaciones indeseables en la red de distribución. A continuación se describen las características técnicas que deben cubrir los SFVI de hasta 30 kWp para su conexión a la red de distribución de la CFE.
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d) Todas las medidas de seguridad y protección que se indican en esta especificación se deben implementar y mantener. Así mismo, se deben verificar periódicamente.
6.3 Tensión de Interconexión
La conexión eléctrica del SFVI se debe realizar en la red de distribución de baja tensión, dependiendo de la tensión de servicio. Las tensiones de distribución para servicio doméstico de la CFE son 127 V para sistemas monofásicos a 2 hilos; 120 V/240 V para sistemas monofásicos a 3 hilos y 220 V/127 V para sistemas trifásicos de 4 hilos.
6.4 Número de Fases
El número de fases en la salida del subsistema de acondicionamiento de potencia del SFVI depende de las características de la carga del usuario y por consecuencia, del servicio que proporcione la CFE al usuario.
Normalmente la CFE proporciona servicio monofásico a 2 hilos a consumidores no mayores de 5 kW; servicio monofásico a 3 hilos o bifásico a 3 hilos a consumidores entre los 5 kW y 10 kW y servicio trifásico a consumidores mayores de 10 kW.
Con base en dichos criterios se debe emplear un SAP monofásico si la potencia nominal del SFVI no excede de 10 kWp y un subsistema de acondicionamiento de potencia trifásico si la potencia nominal del SFVI es superior a 10 kWp.
La interconexión de SFVI monofásicos menores a 10 kW en instalaciones eléctricas trifásicas (ya sea entre fases o de fase a neutro) es factible siempre y cuando se cumplan satisfactoriamente los requisitos eléctricos establecidos en este documento.
6.5 Medición de la Energía
Dado el intercambio de energía eléctrica que se tiene en el PAC, entre el binomio SFV-usuario y la red a la cual está interconectado el SFV (véase párrafo 4.16), es necesario contabilizar de manera separada tanto la energía que se demanda de la red como aquella que es vertida del SFV a ella por un superávit en la generación FV (véase figuras D1 y D2). Esta medición se debe realizar mediante un solo equipo, el cual debe ser del tipo estado sólido.
La medición de la energía demandada de la red, como la vertida del SFV a ésta, es responsabilidad de la CFE.
La medición de estas cantidades de energía deben cumplir con la normatividad que emita la Comisión Reguladora de Energía o en su defecto con las especificaciones de la CFE y su valor económico debe ser establecido de acuerdo a lo indicado en el contrato de interconexión y sus anexos.
6.6 Transformador de Interconexión
La interconexión del SFV con la red de distribución se debe realizar mediante un transformador que garantice el aislamiento galvánico del SFVI, independientemente de la configuración del GFV.
Si el diseño del inversor incluye un transformador (como es el caso de los inversores de alta frecuencia), no es necesario un transformador externo para proveer aislamiento eléctrico con la red.
En sistemas trifásicos, el uso de transformadores de aislamiento Δ/Υ o Δ/Δ, garantiza el aislamiento galvánico del SFVI y previene el flujo de corrientes de falla a tierra a través del transformador. Este aislamiento permite eliminar más rápido fallas a tierra del GFV y permite diseñar sus protecciones contra fallas a tierra sin restricciones por la necesidad de coordinación con las protecciones de la red.
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6.7 Límites de Operación de la Red
Se especifican como referencia los rangos de operación de los parámetros de la red de distribución de la CFE, por ningún motivo éstos deben ser modificados durante la instalación, operación o mantenimiento del SFVI.
6.7.1 Nivel de tensión
Se establece una tolerancia de ± 10 % de la tensión eficaz nominal en la regulación de tensión de sistemas de distribución de baja tensión (V (^) nom ≤ 1 000 V).
6.7.2 Regulación de frecuencia
El nivel de control establecido para la frecuencia es de 59,2 Hz a 60,8 Hz.
6.7.3 Límites de distorsión armónica
Los límites de distorsión armónica de tensión en el PAC son los mostrados en la tabla 1.
TABLA 1 - Límites de distorsión armónica de tensión en el PAC establecidos para el servicio de la CFE
Tensión en kV Clasificación de tensión
Distorsión armónica total en %
Límite para armónicos individuales en %
V < 1 kV Baja tensión 8,0 6,
6.8 Límites para los Disturbios en la Red, Causados por SFVI
6.8.1 Regulación de tensión
Las fluctuaciones en la potencia entregada por el SFVI no deben producir variaciones de tensión fuera de los límites especificados en el párrafo 6.7.
6.8.2 Frecuencia de operación
El sistema debe operar en sincronía con la red y no causar desviaciones en su frecuencia que sobrepasen los límites expuestos en el párrafo 6.7.2.
6.8.3 Distorsión armónica máxima
Los SFVI deben cumplir con los límites de distorsión armónica de corriente para equipos que se conectan a la red eléctrica y que se estipulan en la tabla 2. El intervalo de tensión de la tabla abarca las posibles tensiones de interconexión de los SFVI contemplados en esta especificación.
Estos límites de distorsión armónica de corriente para consumidores permiten a la CFE cumplir con los límites de distorsión armónica de tensión establecidos en la tabla 1.
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6.8.5 Factor de potencia
El inversor de corriente debe operar con un FP superior a 0,90 inductivo o capacitivo, para potencias de salida superiores al 10 % de su potencia nominal. Para efecto de análisis el SFV se considera como una carga con FP inductivo.
6.9 Equipo de Protección en c.a. Propiedad del Usuario
La confiabilidad del SFV para operar de manera segura en paralelo con la red eléctrica depende en gran medida de las protecciones en la salida del inversor y de la interfaz con la red. El esquema de protecciones requerido para el SFVI hasta 30 kWp tiene características particulares por su condición de generadores dispersos, el uso de convertidores estáticos c.d./c.a. y su capacidad.
A continuación se especifican las protecciones necesarias para una interconexión segura para los equipos que conforman el SFV y la red eléctrica, así como para la protección de las personas que interactúan con el SFV y con la red de distribución a la cual se encuentra conectado.
6.9.1 Pérdida de red
La pérdida de la fuente primaria de energía (red eléctrica) en un alimentador con generación FV dispersa, implica el riesgo de operación en modo isla del SFVI (véase párrafo 4.9). La desconexión de la fuente primaria se puede deber a una libranza por mantenimiento o a la operación del sistema de protecciones del alimentador por causa de una falla.
A continuación se establecen los requerimientos técnicos que reducen sustancialmente las probabilidades de operación en modo isla del SFVI.
6.9.1.1 Protecciones contra operación en modo isla
El SFVI debe contar con protecciones que lo desconecten de la red en caso de pérdida de la red eléctrica, en un tiempo de 2 s, para evitar su operación en modo isla. Tales protecciones típicamente están autocontenidas en los inversores. Es necesario el empleo de un dispositivo de detección adicional como protección redundante.
En lo que respecta al dispositivo de detección adicional, la mayoría de las protecciones contra operación en modo isla están basadas en el método de detección de la tensión o de la frecuencia fuera de los límites especificados (véase párrafo 6.7). Sin embargo, existen otros métodos para detectar la operación en modo isla cuando ésta no es detectable por las protecciones contra desviación de tensión y frecuencia. Si éste fuera el caso, el método elegido debe ser probado para certificar su efectividad en la detección de operación en modo isla cuando la potencia real y reactiva hacia la red tienden a cero (pérdida de la red), en cuyo caso el tiempo de respuesta debe ser menor o igual a 1 min.
Para aspectos de seguridad véase capítulo 9. Aun cuando las protecciones son propiedad y responsabilidad del usuario la CFE podrá verificar su funcionamiento cuando así lo considere, con el objeto de garantizar que el SFV no energice redes que CFE haya librado para mantenimiento.
6.9.2 Reconexión con la red
El sistema de protecciones (típicamente autocontenido en los inversores por normatividad) debe mandar la reconexión con la red hasta que la tensión y la frecuencia de esta última se haya restablecido a sus valores normales por un lapso no menor que un minuto.
6.9.3 Desviación de la tensión de la red
Si la tensión de la red sale de los límites de tolerancia por más de 2 s, las protecciones del SFVI deben desconectar a éste de la red.
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Esta protección reduce la probabilidad de operación en modo isla de los SFVI y típicamente está autocontenida en los inversores. El tiempo de retraso es indispensable para evitar desconexiones innecesarias a causa de caídas de tensión y sobretensiones de naturaleza transitoria.
6.9.4 Desviación de la frecuencia de la red
Si la frecuencia de la red está fuera del intervalo (59,5 Hz < f < 60,5 Hz) por un lapso de tiempo mayor a 0,16 s, las protecciones deben desconectar al SFV de la red eléctrica.
Esta protección, al igual que la de desviación de tensión, reduce la probabilidad de operación en modo isla y evita daños a los equipos de la red y de sus usuarios; típicamente está autocontenida en los inversores.
6.9.5 Inyección de c.d. en la red
Se debe utilizar un transformador de aislamiento (separación galvánica) para proveer protección contra inyección de c.d. en la red.
6.9.6 Medios de desconexión de la red
El SFVI debe contar con un medio de desconexión que permita su separación de la red en caso de falla o para realizar labores de mantenimiento. La necesidad de contar con este interruptor es esencial por la posibilidad de una operación en modo isla del SFVI, la cual implica riesgos al personal de la CFE.
Por cuestiones de seguridad y flexibilidad en la operación del SFVI se deben emplear dos interruptores de separación en la interfaz con la red (Int 1 e Int 2 en la figura 3). La configuración de la figura 3 permite alimentar las cargas locales del inmueble cuando se tiene el SFVI fuera de servicio y permite también la separación completa de la red de distribución.
FIGURA 3 - Localización de los interruptores de desconexión con la red, responsabilidad del usuario
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6.10 Equipo de Protección del SFV
El equipo de protección del SFV es el que se indica a continuación:
6.10.1 Medios para deshabilitar el GFV
Se debe contar con medios para sacar de operación el GFV, ya sea para realizar labores de mantenimiento o como protección contra fallas en alguno de sus componentes. Sin embargo, se debe considerar que en principio, la única forma de "apagar" un GFV es cubriéndolo de la luz solar. Puesto que esta medida resulta poco práctica y económica en algunas situaciones, es necesario recurrir a algún método alternativo.
Deshabilitar el arreglo FV puede significar alguna de tres condiciones diferentes:
a) Evitar que el arreglo produzca salida alguna.
b) Reducir la tensión de salida a cero.
c) Reducir la corriente de salida a cero.
La primera opción es la más segura pero requiere cubrir el arreglo de la luz solar. De las opciones restantes se debe identificar que resulta menos riesgoso y más fácil de manejar en cada caso, la corriente de cortocircuito o la tensión de circuito abierto del arreglo.
En arreglos de pequeña capacidad (≤ 2 kWp) y cuyo tensión de circuito abierto no exceda 200 V c.d. resulta suficiente abrir las terminales del circuito de salida de c.d. para deshabilitar el arreglo. Para este propósito se debe utilizar un interruptor para c.d. que cumpla con las especificaciones para operar a tensión y corriente de dicho circuito.
En arreglos FV con potencias superiores a 2 kWp, es recomendable contar con medios de desconexión para seccionar el arreglo en segmentos cuyo tensión de circuito abierto sea menor que 200 V c.d. y su corriente de cortocircuito no exceda 20 A. Esto permite llevar a cabo labores de mantenimiento de manera segura. Adicionalmente, resulta conveniente que el subsistema de control mande la apertura de los interruptores de seccionamiento en caso de que sea detectada una falla en el arreglo FV.
6.10.2 Detección de fallas a tierra
Las fallas a tierra en los circuitos del GFV son potencialmente peligrosas debido a que pueden producir arcos eléctricos y como consecuencia incendios. Los GFV son esencialmente fuentes de corriente, capaces de producir arcos eléctricos por tiempo prolongado con corrientes de falla que no fundirían un fusible, como se indica en la referencia [2] del capítulo 13 de esta especificación.
Se debe proveer de un sistema de detección de fallas a tierra en instalaciones donde existan riesgos de incendios por localizarse cerca de materiales inflamables, como puede ocurrir en algunas azoteas y techos residenciales. Se puede omitir la utilización de un sistema de detección de fallas a tierra cuando todos los componentes que conforman el GFV cuentan con doble aislamiento (clase II) y las instalaciones se han hecho de manera que se minimicen las posibles fallas en el cableado (véase párrafos 9.1 y 9.5).
Se debe contar con medios de detección de fallas a tierra en instalaciones cuya potencia nominal pico supera los 10 kWp, ya que a medida que se incrementa el tamaño del GFV resulta más difícil su detección y localización.
El tipo de sistema de detección de fallas a tierra depende de las condiciones de puesta a tierra del GFV. En cualquier caso, debe cumplir las siguientes funciones:
a) Detectar fallas a tierra.
b) Interrumpir la corriente de falla.
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c) Deshabilitar el arreglo (ver sección anterior).
El detector debe contar con un sistema de alarma o una indicación en el panel de control del tipo de falla ocurrida.
A continuación se establecen los esquemas de protección contra fallas a tierra para GFV con sistema de c.d. aterrizado y flotante, véase párrafo 6.1.
6.10.2.1 GFV aterrizado
En generadores fotovoltaicos aterrizados, una falla a tierra produce corrientes de falla grandes. Esto hace más fácil la detección y permite utilizar instrumentos menos sensibles para tal propósito. Las corrientes de falla elevadas incrementan el riesgo de arcos eléctricos. En consecuencia, para sistemas residenciales con generador aterrizado donde exista el riesgo de incendio por causa de un arco, es necesaria la utilización de un sistema de detección permanente.
Los dispositivos de detección de falla a tierra para uso específico en sistemas FV están en etapa de desarrollo comercial. Sin embargo se puede construir un dispositivo de corriente residual como el de la figura 4. El sistema debe ser instalado en el circuito de salida del generador.
FIGURA 4 - Esquema de protección contra fallas a tierra para generadores aterrizados responsabilidad del usuario
Como se indica en la figura 4, el sensor de corriente detecta cualquier desbalance en la corriente de los dos polos del circuito de salida del GFV. Esta protección debe estar calibrada para abrir el interruptor cuando se detecte un desbalance mayor que la corriente de fuga a tierra del arreglo FV en condiciones húmedas, ya que ello indica una falla a tierra. La corriente de fuga a tierra en un arreglo FV varía dependiendo de la capacidad y tensión de salida del arreglo, la calidad del encapsulado de los MFV y de la salinidad del medio ambiente. Por lo tanto, la calibración del interruptor residual se debe hacer con base en la medición previa de dicha corriente de fuga.
Algunas observaciones importantes:
a) El sensor de corriente se debe instalar antes del punto de conexión a tierra.
b) El área de detección del sistema con dispositivo de corriente residual es del punto de colocación del sensor de corriente hacia el GFV.