A inversor de energía solar Un inversor conectado a la red eléctrica debe hacer algo más que convertir la corriente continua (CC) de los paneles solares en corriente alterna (CA). También debe responder correctamente cuando cambian las condiciones de la red. La protección contra el funcionamiento en isla es la función que ayuda a un inversor conectado a la red a dejar de alimentar el circuito conectado a la red eléctrica cuando las condiciones de la red indican que no se permite continuar con el funcionamiento en paralelo. Esto contribuye a reducir los riesgos de seguridad para los trabajadores de la red eléctrica, los posibles daños a los equipos conectados y los efectos adversos asociados al funcionamiento en isla involuntario.
Por lo tanto, para los instaladores de sistemas solares, los integradores de sistemas y los compradores de equipos, comprender la protección contra el aislamiento es parte de la evaluación de la compatibilidad de un inversor con la red eléctrica, y no simplemente una característica técnica opcional.
¿Qué es el funcionamiento en isla en un sistema de energía solar?
El «islanding» se produce cuando un recurso energético distribuido (RED), como una instalación solar, sigue alimentando una sección de una red eléctrica después de que dicha sección se haya desconectado de la red de la compañía eléctrica. El Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) considera que el «islanding» es un aspecto importante a tener en cuenta en los recursos energéticos distribuidos, ya que un circuito aislado puede seguir alimentado aunque se haya interrumpido el suministro de la red eléctrica.
Imaginemos un sencillo sistema solar instalado en la azotea, conectado al edificio y a la red eléctrica:
| Condiciones de funcionamiento | Respuesta del inversor solar |
| La red eléctrica funciona con normalidad | Suministra energía en función del modo de funcionamiento del sistema |
| La red eléctrica sufre una situación anómala que cumple los criterios establecidos | Supervisa la red eléctrica y actúa de acuerdo con los requisitos aplicables |
| Se ha perdido la conexión a los servicios públicos | Las funciones anti-aislamiento pueden provocar la desconexión |
| Microrred aislada intencionadamente | Requiere una arquitectura de control y protección adecuada |
Es importante distinguir entre el funcionamiento en isla involuntario y el funcionamiento intencionado de una microrred. Una microrred diseñada adecuadamente puede desconectarse intencionadamente de la red eléctrica y seguir suministrando energía a determinadas cargas. El Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) describe esto como «funcionamiento en isla intencionado». Este tipo de funcionamiento requiere controles, equipos de conmutación y una arquitectura del sistema diseñada específicamente para el funcionamiento en isla.
Sin embargo, en el caso de una instalación solar convencional conectada a la red, el inversor no puede dar por sentado que un corte en el suministro eléctrico implique que deba seguir funcionando de forma autónoma. El sistema debe determinar si las condiciones de la red siguen siendo adecuadas para continuar con el funcionamiento en paralelo.
¿Cómo funciona la protección contra el funcionamiento en isla en un inversor solar?
La protección contra el funcionamiento en isla funciona supervisando las condiciones eléctricas en la conexión a la red y haciendo que el inversor deje de alimentar el circuito conectado a la red eléctrica cuando dichas condiciones indiquen que no está permitido continuar con el funcionamiento en paralelo.
El inversor puede supervisar parámetros como la tensión y la frecuencia, y aplicar la lógica de protección y control definida para sus requisitos específicos de conexión a la red. El método exacto de detección y los ajustes de respuesta dependen del diseño del inversor, de las normas aplicables y de los requisitos de la empresa de suministro local.
El proceso básico puede entenderse de la siguiente manera:
- Monitor: El inversor supervisa continuamente las condiciones relevantes de la red eléctrica.
- Detección: El sistema de control identifica una situación anómala o una pérdida de conexión a la red eléctrica.
- Evaluar: El inversor determina si la condición detectada requiere un cambio en el estado de funcionamiento.
- Desconexión: Cuando se cumplen las condiciones de disparo correspondientes, el inversor deja de alimentar el circuito conectado a la red eléctrica.
- Reconexión: El funcionamiento normal conectado a la red solo se reanuda cuando se cumplen las condiciones necesarias para la reconexión.
Este proceso es importante porque la mera detección de una interrupción del suministro eléctrico no constituye por sí sola la totalidad del problema técnico. En ocasiones, la tensión y la frecuencia pueden mantenerse dentro de rangos relativamente normales durante un breve periodo tras una interrupción del suministro de la red eléctrica, sobre todo cuando la generación y la carga locales se encuentran razonablemente equilibradas. Por consiguiente, la protección contra el aislamiento se diseña como parte de un esquema más amplio de protección de la interconexión con la red, y no como un simple “sensor de corte de suministro”.”
¿Por qué es necesaria la protección contra el funcionamiento en isla en los inversores solares conectados a la red?
La protección contra el funcionamiento en isla es necesaria porque una situación de funcionamiento en isla involuntaria puede suponer riesgos para la seguridad y la calidad de la energía cuando un generador distribuido sigue alimentando un circuito que el personal de la empresa eléctrica cree que ha sido desconectado. El Departamento de Energía (DOE) señala específicamente que un sistema eléctrico en isla puede causar lesiones a los trabajadores o daños a los equipos conectados.
Existen varias razones prácticas por las que es necesario contar con una protección adecuada contra el funcionamiento en isla:
- Seguridad de los trabajadores: un circuito que se supone que está desenergizado podría seguir energizado si la generación distribuida sigue alimentándolo.
- Protección de los equipos: Un sistema aislado puede verse afectado por condiciones anómalas de tensión o frecuencia.
- Coordinación de la red: Los generadores distribuidos deben responder de forma previsible ante condiciones anómalas de la red.
- Restablecimiento del sistema: Las empresas de servicios públicos necesitan recursos distribuidos para cumplir con el comportamiento de interconexión establecido durante los cortes de suministro y el restablecimiento del servicio.
La norma IEEE 1547-2018 reviste especial relevancia en este contexto. Esta norma del IEEE establece los requisitos técnicos para la interconexión y la interoperabilidad de los recursos energéticos distribuidos con los sistemas eléctricos. Su ámbito de aplicación abarca las condiciones anómalas, la calidad de la energía, el funcionamiento en isla, los ensayos, la puesta en servicio y la verificación periódica.
Esto significa que la protección contra el funcionamiento en isla no debe evaluarse de forma aislada. A la hora de seleccionar un inversor, los compradores deben tener en cuenta el marco completo de interconexión a la red aplicable a la instalación.
¿Qué normas deberían Compradores ¿Qué hay que tener en cuenta a la hora de elegir un inversor solar?
Antes de seleccionar un inversor, es necesario comprobar que las normas de interconexión y seguridad aplicables se ajusten a la ubicación del proyecto y a los requisitos de la red eléctrica. El hecho de que un producto cuente con una certificación concreta o cumpla con determinadas normas no significa automáticamente que sea adecuado para cualquier red eléctrica o instalación.
En el caso de los proyectos norteamericanos, dos referencias importantes para inversor solar Las normas de conformidad son la IEEE 1547 y la UL 1741. La norma IEEE 1547 aborda los requisitos de interconexión e interoperabilidad de los recursos energéticos distribuidos (DER), incluyendo el funcionamiento en isla y las pruebas. UL Solutions identifica la norma UL 1741 como la que regula los inversores, convertidores, controladores y equipos de sistemas de interconexión utilizados con recursos energéticos distribuidos.
| Qué hay que comprobar | Por qué es importante |
| Norma aplicable sobre la conexión a la red eléctrica | Determina el comportamiento de funcionamiento y protección requerido |
| Certificación de inversores | Ayuda a demostrar el cumplimiento de los requisitos aplicables |
| Función anti-aislamiento | Aborda el aislamiento involuntario durante anomalías en la red eléctrica |
| Compatibilidad de tensión y frecuencia de la red eléctrica | Ayuda a comprobar que el inversor sea compatible con el sistema eléctrico previsto |
| Requisitos de las empresas de servicios públicos locales | Es posible que se apliquen requisitos adicionales a una interconexión concreta. |
| Requisitos de instalación y puesta en marcha | Una configuración correcta y el apoyo en la verificación garantizan un funcionamiento sobre el terreno conforme a las normas |
Por lo tanto, los instaladores deben evitar elegir un inversor únicamente porque su potencia nominal coincida con la del campo fotovoltaico. La compatibilidad eléctrica, la certificación, las funciones de protección y los requisitos locales de interconexión son criterios de selección igualmente importantes.
¿Cómo aborda Ktech la protección contra el funcionamiento en isla en sus inversores?
Ktech Incluye la protección contra el funcionamiento en isla como una función de protección integrada en varios modelos de inversores, incluidos productos híbridos y acoplados en CA para distintos mercados de red. Su gama de productos abarca inversores híbridos, autónomos, conectados a la red y acoplados en CA para aplicaciones residenciales, industriales y comerciales.
Por ejemplo, el Inversor híbrido Ktech KE-7K/7K5/8K/10K/12KD5LSUN Incluye la protección contra el funcionamiento en isla entre sus funciones de protección integradas. También cumple con las normas UL 1741 e IEEE 1547. La gama de productos ofrece una potencia activa nominal de entre 7.000 W y 12.000 W, dependiendo del modelo.
Ktech también comercializa sistemas de protección contra el funcionamiento en isla para otras familias de productos. Sus Inversor híbrido KE-7K/7K5/8K/10K/12KD6LSUN para Norteamérica Entre sus funciones de protección integradas figuran la prevención de funcionamiento en isla, la detección de fallos a tierra, la protección contra sobretensiones, así como la compatibilidad con AFCI, GFCI y RSD; además, cita las normas UL 1741 e IEEE 1547 como referencias aplicables en materia de certificación e interconexión.
Para aplicaciones en la red eléctrica europea, el Inversor híbrido Ktech KE-30KD5H3EN incluye la protección contra el funcionamiento en isla y la supervisión de la red entre sus funciones de protección integradas, e identifica varias normas relativas a la conexión a la red, entre ellas la IEC 62116 y la EN 50549.
Estos ejemplos también ponen de manifiesto la importancia de la adecuación entre el producto y el mercado. La protección contra el funcionamiento en isla es un requisito técnico general, pero la certificación aplicable, el código de red, la tensión, la frecuencia y los requisitos de instalación dependen del mercado de destino y de la arquitectura del sistema.
¿Cómo debería Compradores ¿Hay que tener en cuenta la protección contra el funcionamiento en isla a la hora de elegir un inversor solar?
Empieza por comparar las funciones de protección y las certificaciones del inversor, tal y como figuran en la documentación, con los requisitos de la instalación prevista. Este enfoque ofrece una base de evaluación más completa que la mera comparación de la potencia nominal o la eficiencia.
Una secuencia práctica de evaluación es la siguiente:
- Identifica el mercado de la red eléctrica. Determina el país, la empresa de suministro eléctrico, la tensión nominal, la frecuencia y el tipo de conexión.
- Define el modo de funcionamiento. Determina si el sistema está conectado a la red, es híbrido, está aislado de la red o forma parte de una microrred intencional.
- Comprueba las funciones de protección documentadas. Presta especial atención a la protección contra el aislamiento o la formación de islas y a las funciones relacionadas con la supervisión de la red.
- Comprueba las normas aplicables. Compara las certificaciones publicadas por el fabricante con las normas exigidas por el proyecto.
- Revisa los requisitos locales de interconexión. Es posible que las normas de las empresas de servicios públicos establezcan requisitos adicionales a los de la certificación general del producto.
- Comprueba los ajustes de instalación y los procedimientos de puesta en servicio. Una selección adecuada del equipo no sustituye a una instalación y puesta en servicio correctas.
Por lo tanto, la pregunta clave para un comprador no es simplemente “¿Cuenta este inversor con protección contra el aislamiento?”, sino “¿Ofrece este inversor la protección documentada y el cumplimiento de los requisitos de conexión a la red necesarios para mi proyecto concreto?”.”
¿Qué debería Compradores ¿Te acuerdas de la protección contra el funcionamiento en isla?
La protección contra el funcionamiento en isla es un elemento fundamental para el funcionamiento seguro de los sistemas solares conectados a la red, ya que ayuda a evitar que un inversor alimente involuntariamente una parte aislada de la red eléctrica. Combina el control del inversor, la protección eléctrica, los requisitos de la empresa eléctrica y la seguridad de los trabajadores en una única función a nivel de sistema.
La norma IEEE 1547 establece un marco importante para la interconexión de recursos energéticos distribuidos (RED), mientras que la norma UL 1741 se refiere a los inversores y equipos de interconexión utilizados con los RED. Ktech ofrece protección contra la formación de islas en múltiples modelos de inversores, y sus distintos productos cuentan con las certificaciones y cumplen las normas de red adecuadas para los mercados a los que están destinados.
Antes de la instalación, los instaladores y los compradores del sistema deben verificar la función anti-islamiento del inversor, las normas aplicables, la compatibilidad con la red eléctrica y los requisitos locales de interconexión, como parte de la revisión general del sistema.
