Medidas de seguridad en turbinas de energía eólica

También en el futuro, la generación de energía eléctrica a partir de la energía eólica contribuirá en gran medida a la revolución energética. Por lo tanto, la seguridad operativa de las turbinas de energía eólica es de vital importancia. La tecnología de prueba profesional asegura que las grandes inversiones requeridas para la expansión de esta tecnología darán sus frutos y que la confiabilidad exigida por las compañías de seguros se mantiene durante toda su vida útil.

En 2017, toda la Unión Europea generó más energía eléctrica a partir del viento, el sol y la biomasa que la semiantracita y el lignito por primera vez. Mientras tanto, las fuentes de energía renovables representan el 30% de toda la generación de energía eléctrica.

Con una generación de energía que asciende a más de 217 mil millones de kWh, las fuentes de energía renovable aumentaron aún más su liderazgo en relación con las fuentes de energía convencionales en 2017. Un total del 36% de todos los requisitos de energía en Alemania se cumplieron con energía eólica, energía solar, biomasa, agua energía y otras energías renovables, a las que ha contribuido de forma decisiva el fuerte aumento de la generación eólica. Tanto en tierra como en alta mar, se produjeron más de 103.000 millones de kWh de energía eólica y se conectaron a la red nuevas turbinas de energía eólica con una potencia total de más de 5500 megavatios. Los parques eólicos están diseñados para décadas de uso y deben garantizar un rendimiento operativo confiable a largo plazo. Los daños no detectados pueden tener graves consecuencias hasta el fallo total de un sistema si, por ejemplo, una turbina defectuosa provoca un cortocircuito y provoca un incendio en la góndola, que en promedio se instala a una altura de 120 metros.

Desafíos de las pruebas técnicas

Los desafíos adicionales para probar estos sistemas resultan del aumento de componentes eléctricos técnicos que hacen posible el funcionamiento con voltajes superiores a 400 V, que es el nivel predominante en grandes porciones de la red de suministro público. Soluciones adecuadas con convertidores de frecuencia y nuevos generadores de alta potencia hacen que la transición de 400 a 690 V CA sea atractiva para la generación de energía eólica, especialmente para sistemas con potencia nominal a partir de 600 kW.

Debido al hecho de que la pérdida de energía se reduce a niveles de voltaje más altos, se hacen posibles aumentos considerables en la eficiencia al tiempo que se reducen los costos de cableado y operación al mismo tiempo.

La tecnología de prueba debe hacer justicia a este desarrollo mediante el uso de instrumentos que puedan manejar de manera confiable todas las mediciones requeridas en el rango de bajo voltaje de acuerdo con las normas. Como único proveedor en el mercado hasta ahora, el especialista en tecnología de medición Gossen Metrawatt ha desarrollado un instrumento de prueba con el que se pueden realizar pruebas en redes de 690 V CA y 800 V CC por primera vez. Y debido al hecho de que las tensiones de hasta 1000 V CA / 1000 V CC también se pueden medir con la versión estándar del PROFITEST PRIME, un solo instrumento es todo lo que se necesita para probar la seguridad de los sistemas fotovoltaicos y las turbinas eólicas. Además de armarios de control, máquinas y sistemas industriales.

Requisitos legales y normativas

De acuerdo con la ley alemana de seguridad en el trabajo (BetrSichV), los sistemas de generación de energía que funcionan como ubicaciones de servicio eléctrico cerradas deben probarse para la seguridad eléctrica de acuerdo con los requisitos establecidos por el seguro público alemán de accidentes (DGUV). De acuerdo con la regulación 3 de la DGUV, el intervalo entre dos pruebas realizadas en sistemas eléctricos y equipos operativos estacionarios que están sujetos a estrés normal debido a la temperatura ambiente, el polvo, la humedad y otras influencias ambientales comparables no debe exceder los cuatro años.

Las pruebas, que deben ser organizadas por la empresa operadora del sistema, deben realizarse bajo la dirección y supervisión de un electricista cualificado, quien certifica que el sistema está en buen estado de funcionamiento antes de la puesta en marcha inicial y después de cualquier modificación o reparación.

Los requisitos de seguridad y fiabilidad con respecto al suministro de energía se especifican en la parte 6 de la ley energética alemana adoptada en 2005 con respecto al suministro de energía eléctrica y gas (EnWG, 2005). La sección 49 de esta ley estipula que los sistemas de energía deben instalarse y operarse de acuerdo con los códigos de práctica generalmente reconocidos que se enumeran como ejemplos en los requisitos VDE para la generación, transmisión y descarga de electricidad. Esto incluye la protección contra descargas eléctricas y los efectos de la corriente en los seres humanos y el ganado de la serie de normas VDE 0140, y la selección y montaje de equipos eléctricos, y equipos de control, así como sistemas de puesta a tierra, conductores de protección y medidas de protección contra descargas eléctricas. Choque de la serie de estándares VDE 100. Esto se complementa con la comprobación de la seguridad de las máquinas según DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1) y los sistemas de protección contra rayos según DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3, hoja complementaria 3). El alcance exacto de las pruebas lo especifica el electricista responsable, por ejemplo, sobre la base de una evaluación de riesgos de acuerdo con la sección 3 de la ley de seguridad laboral alemana adoptada en 2015.

Ensayos metrológicos

La prueba de las medidas de protección comienza con una inspección visual general, durante la cual se examinan todos los cables para determinar el tipo y el tendido correcto, y se verifica que los componentes eléctricos estén montados de forma segura, así como la conexión, el etiquetado y el dimensionamiento correcto.

A esto le siguen las pruebas de la eficacia de las medidas de protección y las pruebas de funcionamiento. Se deben utilizar instrumentos de medición aprobados para medir o monitorear medidas de protección en sistemas de baja tensión con hasta 1000 V CA para un desempeño confiable de las mediciones de acuerdo con DIN EN 61557 / VDE 0413. Para la protección del inspector, deben utilizarse instrumentos que, según su categoría de medida, sean adecuados para las respectivas aplicaciones de acuerdo con IEC 61010-1. Durante el transcurso de la prueba inicial, todos los puntos de medición deben ser verificados y registrados para realizar un examen completo del sistema eléctrico, verificar la instalación de acuerdo con las normas y, si corresponde, determinar cualquier error de instalación. Las pruebas periódicas sirven para verificar que el sistema examinado, incluida cualquier modificación, esté en condiciones de funcionamiento seguras y para detectar cualquier manipulación. Las tareas de prueba principales incluyen:

1. Medición de voltaje y secuencia de fase. Para la verificación de la seguridad funcional del sistema eléctrico. Debe asegurarse que los fusibles, así como los dispositivos de protección y control unipolares, solo estén conectados al conductor de fase y que los cables y alambres se hayan conectado correctamente al equipo eléctrico operativo. Si es necesario, se debe verificar la polaridad del voltaje de entrada del sistema antes de la puesta en marcha inicial.
2. Medición de continuidad en cables y el conductor de protección. Mediante ensayo de resistencia de conductores de protección, conductores de potencialidad y, en su caso, partes conductoras, con el fin de verificar el cumplimiento de los requisitos de ruptura y apagado automático de la alimentación. La resistencia se mide para cada sistema de conductores de protección entre el terminal PE y todos los puntos relevantes, que forman parte de cada sistema de conductores de protección. Debido al hecho de que el amperaje utilizado para las pruebas debe ser suficientemente pequeño para descartar cualquier peligro de incendio o explosión, la resistencia se mide con una corriente de entre al menos 0,2 A y aproximadamente 10 A. La verificación se considera satisfactoria si el instrumento de medición lee un valor adecuado a la luz de la longitud, la sección transversal y el material del conductor de protección correspondiente. No se especifica ningún valor de resistencia máximo permitido, pero los valores medidos no deben exceder la resistencia del conductor que corresponde a la longitud del cable más las resistencias de contacto habituales. Se aplican los siguientes valores empíricos y de referencia: <1,0 Ω para el sistema de conductores de protección y <0,1 Ω para el conductor de compensación de potencial. Las mediciones se pueden realizar utilizando varias corrientes de prueba con PROFITEST PRIME. Además, las mediciones de 4 hilos son posibles con 200 mA para cables con longitudes de hasta 70 my secciones de cable de 2 x 0,5 mm cuadrados con inversión automática de polaridad.
3. Medición de la resistencia de aislamiento. Para verificar el buen funcionamiento y el cumplimiento del rendimiento prometido en el caso de una nueva instalación o aprobación de un sistema eléctrico. Una buena resistencia de aislamiento garantiza un funcionamiento seguro, eficiente y sin pérdidas de los sistemas eléctricos y, al mismo tiempo, es un medio eficaz de prevención de incendios. La medición del aislamiento se realiza en estado libre de tensión y, por regla general, en el punto de alimentación del sistema. Si el valor medido es menor que el valor especificado, el sistema se puede subdividir en grupos de circuitos individuales, para medir la resistencia de aislamiento de cada grupo. Si los circuitos eléctricos o secciones de circuitos eléctricos se apagan mediante dispositivos de protección contra subtensión que interrumpen todos los conductores activos, la resistencia de aislamiento de estos circuitos eléctricos o secciones de circuitos eléctricos se mide por separado. Durante la prueba, la resistencia de aislamiento medida a 500 V CC entre los conductores del circuito de alimentación y el sistema de conductores de protección no debe ser inferior a 1 MΩ. Para ciertas partes del equipo eléctrico, como barras colectoras, sistemas de cables colectores o conjuntos de anillos colectores, se permite un valor mínimo más bajo, pero no debe ser inferior a 50 kΩ. Se debe desconectar cualquier dispositivo de protección contra sobretensiones o equipo eléctrico que se vea afectado o pueda dañarse durante la prueba. Los dispositivos consumidores capacitivos deben descargarse después de la medición (IEC 61010, parte 1).
4. Medición de la resistencia interna del sistema y la resistencia de bucle. Con instrumentos de prueba adecuados para la medición de la impedancia de bucle de defecto según IEC 61557-3. Se requiere una prueba de continuidad eléctrica antes de realizar esta medición y se debe tener en cuenta un error general de ± 30% al evaluar los valores medidos. Las mediciones de hasta 690 V con un alto amperaje de corriente de prueba se pueden realizar con PROFITEST PRIME para la resistencia de línea interna Z L-N, así como para la resistencia de bucle Z L-PE, sin disparo tipo A, F y B RCD. Estos métodos de medición se utilizan para calcular la corriente de cortocircuito con el fin de probar el apagado de un dispositivo de protección contra sobre corriente. Para que un dispositivo de protección contra sobre corriente se dispare a tiempo, la corriente de cortocircuito debe ser mayor que la corriente de disparo. Después del cálculo automático de la corriente de cortocircuito y de los valores límite que deben cumplirse, el inspector puede acceder a una tabla general de los valores de visualización de la corriente de cortocircuito mínima para determinar los valores de corriente de varios fusibles e interruptores presionando el botón clave de ayuda. En el caso de fluctuaciones de voltaje en la red, el PROFITEST PRIME realiza automáticamente varias mediciones de impedancia de bucle de falla y genera un valor medio.
5. Prueba de RCD. De acuerdo con DIN VDE 0100-530, “Montaje de instalaciones de baja tensión – Parte 530: Selección y montaje de equipos eléctricos – Switche y quipo de control”, sección 531, que debe instalarse para protección contra descargas eléctricas, para cierre fuente de alimentación y para la prevención de incendios. En el caso de sistemas eléctricos con equipos de operación electrónicos para los que se puede esperar una corriente residual suave, se permite un RCD tipo B o B + para protección mediante desconexión automática. La prueba de los RCD de tipo A, AC, F, EV, B, B + y MI se realiza mediante la corriente de disparo y el tiempo de disparo. La corriente de disparo se verifica con un aumento de la corriente residual, que debe estar dentro de un rango de 50% a 100% de IΔN (generalmente aproximadamente 70%). Al generar una corriente de falla aguas abajo del RCD, se debe determinar si el RCD se dispara o no a más tardar al alcanzar su valor de corriente de falla nominal y que no se exceda el valor de voltaje de contacto continuamente permisible acordado para el sistema respectivo.

Más vatios del viento

La generación de energía eléctrica a partir de la energía eólica está contribuyendo de forma decisiva a la revolución energética. A la luz de la larga vida útil de las turbinas de energía eólica, se requieren pruebas de seguridad a intervalos regulares para garantizar un funcionamiento seguro y protección contra fallas.

Normas y reglamentos aplicables

• DIN EN 61140 (VDE 0140-1): 2016-11, Protección contra descargas eléctricas – Aspectos comunes para la instalación y el equipamiento.
• DIN IEC / TS 60479-1 (VDE 0140-479-1): 2007-05, Efectos de la corriente en los seres humanos y el ganado – Parte 1: Aspectos generales.
• DIN VDE 0100-540 (VDE 0100-540): 2012-06, Instalaciones eléctricas de baja tensión – Parte 5-54: Selección y montaje de equipos eléctricos – Disposiciones de puesta a tierra y conductores de protección.
• DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410): 2007-06, Instalaciones eléctricas de baja tensión – Parte 4-41: Protección para la seguridad – Protección contra descargas eléctricas.
• VDE 0100-530 (VDE 0100-530) 2011-06 / 2014-10 E, Instalaciones eléctricas de baja tensión – Parte 5-53: Selección y montaje de equipos eléctricos – Aparamenta y equipo de control.
• DGUV V3 (BGV A3), “Instalaciones y equipos eléctricos”.
• VDE 0100-600 (VDE 0100-600) 2017-06, Instalaciones eléctricas de baja tensión – Parte 6: Verificación.
• VDE 0105-100 (VDE 0105-100) 2015-10, Operación de instalaciones eléctricas – Parte 100: Requisitos generales.
• DIN EN 50522 (VDE 0101-2): 2011-11, Puesta a tierra de instalaciones eléctricas superiores a 1 kV AC.
• DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1): Enmienda 1: 2010-05, Seguridad de las máquinas – Equipo eléctrico de las máquinas – Parte 1: Requisitos generales (IEC 60204-1: 2005, modificada); Versión alemana EN 60204-1: 2006, enmienda a DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1): 2007-06; Versión alemana CENELEC-Cor.: 2010 según EN 60204-1: 2006.
• DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3 hoja complementaria 3): 2012-10, Protección contra rayos – Parte 3: Daños físicos a estructuras y peligro para la vida – Hoja complementaria 3: Información adicional para pruebas y mantenimiento de protección contra rayos sistemas.

Podemos ofrecer: PROFITEST PRIME, Tecnología de Prueba

Como el instrumento de prueba más seguro en su clase de producto, el PROFITEST PRIME cumple con todos los criterios de seguridad para CAT III hasta 600 V y CAT IV hasta 300 V, y está aprobado para medir y monitorear medidas de protección en los rangos de baja tensión de hasta 1000 V AC y 1500 V DC según DIN EN 61557 / VDE 0413.

Por primera vez, también se pueden realizar mediciones de lazo para interruptores automáticos de corriente residual sensibles a CA / CC conectados a convertidores de frecuencia para la regulación de máquinas eléctricas. El modo de control de pulsos es otra USP metrológica, mediante daños en el aislamiento en cadenas portacables se pueden localizar fácilmente, por ejemplo. Debido al hecho de que, solo con PROFITEST PRIME, la prueba es posible en sistemas de 690 V CA y 800 V CC, y debido a que se pueden medir voltajes de hasta 1000 V CA y CC, ahora un solo instrumento es suficiente para la prueba del seguridad eléctrica de sistemas fotovoltaicos y turbinas de energía eólica, así como estaciones de carga para electromovilidad, además de armarios de control, máquinas y sistemas industriales.

La flexibilidad es ofrecida en particular por la batería recargable integrada, que proporciona suficiente energía para la realización de hasta 1000 mediciones donde la energía no está disponible en la red.

IZYTRONIQ: Una Nueva Dimensión de Tecnología de Prueba

Para simplificar las secuencias de prueba y los requisitos de documentación, los valores medidos se pueden leer en el software de evaluación IZYTRONIQ desde PROFITEST PRIME mediante push / print a través de interfaces Bluetooth y USB, y se pueden combinar con los resultados de medición de otros dispositivos.

Los registros de prueba completos, desde todo el sistema hasta los puntos de medición individuales, se pueden ingresar a través del software para definir y guardar secuencias y pasos de prueba, y documentarlos de manera a prueba de auditoría.