ENERGIAS RENOVABLES

1. Dimensionado de un SFCR (II)
Cableado, seguridad
y protecciones

2. 2
Módulos→Cadenas (strings)→C.Conexión DC→Interruptor DC→
Inversor→Magnetotérmico→Diferencial→Medida→Interruptor frontera
ESQUEMA DE UN SFCR
CABLEADO, SEGURIDAD Y PROTECCIONES

3. 3
Tramo cadenas módulos – CC DC Tramo CC DC-Inversor
CABLEADO
Tramo AC
Tramo DC

4. 4
CARACTERÍSTICAS EXIGIBLES AL CABLEADO DC
• Cables diseñados para larga
duración (>25 años) y severas
condiciones.
• Tensión asignada de 1,8kV.
• Adecuados para equipos de
aislamiento clase II.
• Resistentes a temperaturas
extremas (-40ºC-90ºC).
• Resistentes a la intemperie: ozono, rayos UV, absorción de agua.
• Cables de alta seguridad (AS): Libres de halógenos, no propagación de llama y fuego,
baja emisión de humos y gases corrosivos.
(en España, norma AENOR EA 0038)

5. 5
Los cables de alterna –conexión a la red de distribución- pueden ser
unipolares o bien trifásicos al descubierto, o más frecuentemente,
enterrados con aislamiento de polietileno reticulado (tipo de
aislamiento XLPE) y cubierta de poliolefina libre de halógenos (RZ1-
K(AS)) de tensión de trabajo 0,6/1 kV , con cuatro conductores: uno
para cada fase más el neutro (Documento de armonización HD
384.5.523 S2 de 2001, que adapta la norma IEC 60364-5-523:1999).
CARACTERÍSTICAS DEL CABLEADO AC

6. 6
Dos criterios a respetar, imponiéndose por tanto el más restrictivo de ellos:
a) La máxima intensidad admisible por el cable.
b) La máxima caída de tensión (c.d.t.) permisible en el cable.
En los SFCR se ha generalizado el empleo de una sección mínima de 4 mm2, con
independencia de los resultados obtenidos al aplicar los criterios a) y b). Secciones
normalizadas menores -1,5 y 2,5 mm2- son propensas a la ruptura. Muchos fabricantes de
módulos fotovoltaicos suelen librar sus productos con cables acabados en terminales bien
aislados (llamados popularmente “MulticontactTM”) y cables de 4 mm2 .
DIMENSIONADO DE LA SECCIÓN
DE LOS CONDUCTORES (1/2)
Terminales
MulticontactTM modelos
MC3 y MC4

7. a) Criterio de máxima intensidad admisible por el cable
De acuerdo con el estándar IEC 60364-7-712, a su temperatura de trabajo, el
cable de cada rama debe soportar 1,25 veces la intensidad de cortocircuito en
CEM del módulo. Idéntica consideración cabe tener en cuenta con el cable
principal en continua respecto de la intensidad de cortocircuito en CEM de
todo el generador fotovoltaico, en este caso. Al cable de alterna se le aplica el
mismo criterio, respecto de la intensidad nominal de salida del inversor.
b) Criterio de la máxima c.d.t. permisible en el cable
La sección de los conductores del cable debe asegurar que:
•La caída de tensión en CEM en el tramo DC no supera el 1,5% (PCT de
Instalaciones Conectadas a Red del IDEA, en España: consultar norma
nacional).
•La caída en la parte AC no ha de exceder el 1,5% de la tensión de salida
nominal del inversor (Reglamento de baja tensión español: consultar
norma nacional ).
7
DIMENSIONADO DE LA SECCIÓN
DE LOS CONDUCTORES (2/2)

8. 8
Sección (mm2) Intensidad admisible (A)
1,5 21
2,5 29
4 38
6 49
10 68
16 91
25 116
35 144
50 175
70 224
95 271
120 314
Máxima intensidad admisible de
cables unipolares separados un
mínimo de distancia igual a su
diámetro .
Conductor: Cu.
Temperatura del aire: 40ºC. (Fuente: Documento de armonización HD 384.5.523 S2
de 2001, que adapta la norma IEC 60364-5-523:1999)
Se deben consultar factores de corrección por
temperatura e instalación en el referido documento.
Máxima intensidad admisible de cables
tripolares enterrados.
Conductor: Cu.
Temperatura del terreno: 25ºC.
Profundidad de los cables: 0,70 m.
MÁXIMA INTENSIDAD ADMISIBLE POR EL CABLE

9. 9
MÁXIMA C.D.T. ADMISIBLE EN EL CABLE (1/2)
Sección mínima (Sm,rama en mm2) del conductor en función de la caída de tensión (ΔVrama
en tanto por uno) en DC para una cadena (rama) de módulos de longitud simple de cable
Lrama (m):
σ = Conductividad Cu 56 m·Ω-1·mm-2.
Nms·VMOD,M,STC = Tensión en el punto de máxima potencia en CEM del GFV.
VMOD,M,STC (V) = Tensión del punto de máxima potencia del módulo fotovoltaico para CEM.
IMOD,M,STC (A) = Corriente del punto de máxima potencia del módulo fotovoltaico para CEM.
Sección mínima (Sm,princ en mm2) de cable principal DC con longitud simple Lprinc (m), la
en función de la caída de tensión (ΔVprinc, en tanto por uno):
(1)
(2)

10. 10
Sección mínima del conductor (Sm,AC, en mm2) para tramo AC, en función de la
tensión nominal a la salida del inversor (VINV,AC) y la caída de tensión (ΔVAC, en tanto
por uno):
LAC (m) = Longitud simple de
cable AC.
IINV,AC (A) = Intensidad
nominal a la salida del
inversor.
MÁXIMA C.D.T. ADMISIBLE EN EL CABLE (2/2)
Ejemplo: Dimensione el cableado de un SFCR con arreglo a las características
siguientes:
Configuración de inversor central: IngeconTM Sun 20 (trifásico).
GFV: Módulos de silicio monocristalino IsofotónTM IS-200/32.
Nms = 13.
Nmp = 9.
Lrama = 40 m; Lprinc = 10 m; LAC = 8m.
(3)
(4)

11. 11
EJEMPLO DE DIMENSIONADO (1/4)
Tramo cadenas (ramas) de módulos-caja de continua
•Criterio de máxima intensidad admisible por el cable
El cable de cada rama debe soportar 1,25 veces la intensidad de
cortocircuito en CEM del módulo. En este caso: 1,25 · IMOD,SC,STC =
1,25 · 4,7 = 5,9 A. De acuerdo con Tabla vista anteriormente, el
cable con sección 1,5 mm2 admite 21 A.
•Criterio de la máxima caída de tensión permisible en el cable
Se supondrá que en este tramo cae un 1% de la tensión en el
punto de máxima potencia en CEM del generador fotovoltaico.
(Ec. 1)
Teniendo en cuenta los dos criterios, se utilizaría cable de sección 1,5
mm2. No obstante, se empleará cable de 4 mm2 de sección (ver
diapositiva 6).
2
,,
,,
, mm0,1
56·1,46·13·01,0
35,4·40·2
···
··2



STCMMODmsrama
STCMMODrama
ramam
VNV
IL
S

12. 12
Tramo caja de continua – inversor
•Criterio de máxima intensidad admisible por el cable
El cable principal DC debe soportar 1,25 veces la intensidad de
cortocircuito en CEM del generador fotovoltaico. En este caso: 1,25
· Nmp · IMOD,SC,STC = 1,25 · 9· 4,7 = 52,8 A. De acuerdo con Tabla vista
anteriormente, el cable con sección 10 mm2 admite 68 A
•Criterio de la máxima caída de tensión permisible en el cable
Se supondrá que en este tramo cae un 0,5% de la tensión en el
punto de máxima potencia en CEM del generador fotovoltaico.
(Ec. 2)
Teniendo en cuenta los dos criterios, se utilizaría cable de sección 10
mm2.
2
,,
,,
, mm7,4
56·1,46·13·005,0
35,4·9·10·2
···
···2



STCMMODmsprinc
STCMMODmpprinc
princm
VNV
INL
S
EJEMPLO DE DIMENSIONADO (2/4)

13. 13
Tramo AC
•Criterio de máxima intensidad admisible por el cable
El cable AC debe soportar 1,25 veces la intensidad nominal a la salida
del inversor. Dicha intensidad nominal del inversor se deduce de la
potencia y tensión AC nominales del inversor (recuérdese que es
trifásico, con cos ≈1, y tensión de línea igual a 400 V y 50 Hz):
En este caso: 1,25 · IINV,AC = 1,25 · 28,9 = 36,1 A. De acuerdo con la Tabla
vista anteriormente, el cable con sección 6 mm2 admite 0,78·66 A =51,5
A (la corrección por 0,78 se debe a que este cable se halla enterrado y
se considera una temperatura del terreno igual a 50ºC)
EJEMPLO DE DIMENSIONADO (3/4)
AI ACINV 9,28
400·3
20000
, 

14. 14
•Criterio de la máxima caída de tensión permisible en el cable
El inversor es trifásico con cos ≈1
(Ec. 4)
Teniendo en cuenta los dos criterios, se utilizará cable tripolar
enterrado de sección 6 mm2.
2
,
,
, mm19,1
56·400·015,0
9,28·8·3
··
·cos··3





ACINVAC
ACINVAC
ACm
VV
IL
S
EJEMPLO DE DIMENSIONADO (4/4)

15. 15
PROTECCIÓN DE EQUIPOS
PARTE DC
PROTECCIÓN FRENTE A SOBRETENSIONES
Externa
Pararrayos (opcional)
Interna
-Conexión equipotencial
Se basa en unir la estructura metálica, elementos metálicos de dispositivos,
elementos conductores externos, circuitos eléctricos y de comunicación (a través
de limitadores de sobretensión) a una barra de conexión equipotencial y ésta a
tierra.
-Instalación de descargadores de tensión
Son elementos encargados de limitar, mediante descargas a tierra,
los valores de sobretensión a niveles soportados por los elementos
de la instalación.
PROTECCIÓN FRENTE A SOBREINTENSIDADES
- Fusibles e interruptores magnetotérmicos (no tratados aquí).

16. 16
PROTECCIÓN DE EQUIPOS
FRENTE A SOBRETENSIONES Y SOBREINTENSIDADES
Fusibles
Conexión equipotencial
Descargadores de
sobretensión

17. 17
Fusibles
Cables de cadenas de
módulos (+)
Descargadores de
sobretensiones
Interruptor
principal DC
Cable principal DC
Cabledepuestaa
tierra
Cables de cadenas de
módulos (-)
DETALLE DE UNA CAJA DE CONEXIÓN DC

18. 18
-Tipo 2 (Clase C): media capacidad de descarga, menores tensiones
residuales
‐ Tensión nominal del descargador: 1,1·VGFV,OC ,STC = 1,1·Nms· VMOD,OC ,STC
‐Corriente nominal de descarga :
a) >= 10 kA en instalaciones sin protección externa.
b) >= 20 kA en instalaciones con protección externa.
DESCARGADORES DE SOBRETENSIÓN RED DC

19. 19
FUSIBLES
-Se ubican dentro de la caja de conexión DC.
-Tipo gPV (norma UNE-EN 60269-6), o gR capaces de soportar 1,1·VGFV,OC ,STC =
1,1·Nms· VMOD,OC ,STC .
-Insertados en serie con cada cadena de módulos FV, en ambos polos.
-Protección frente a sobrecorrientes (provocadas por faltas eléctricas, p. ej.).
-Intensidad asignada al fusible, o intensidad nominal (In, en A):
In se halla normalizada según el estándar EN 60269 (6, 10, 12, 16, 20, 40, 50
A, etc.).
STCSCMODnSTCSCMOD III ,,,, ·2·5,1 
(5)

20. 20
INTERRUPTOR PRINCIPAL DC
-Se suelen ubicar dentro de la caja de conexión DC.
-Capaces de soportar 1,1·VGFV,OC ,STC = 1,1·Nms· VMOD,OC ,STC .
-Capaces de soportar 1,25·IGFV,SC ,STC = 1,25·Nmp· IMOD,SC ,STC .
-Si su tensión de trabajo es mayor que 800 V  tetrapolares.

21. 21
INTERCONEXIÓN CON LA RED ELÉCTRICA (1/2)

22. 22
INTERCONEXIÓN CON LA RED ELÉCTRICA (2/2)

23. 23
PROTECCIÓN DE PERSONAS
Esquemas de conexión a tierra de un SFCR
La configuración flotante es
intrínsecamente más segura frente
a contactos directos e indirectos

24. 24
..
.
..
.…
..
.
..
.
……
Partesmetálicasdelaestructura
soporte
Generador
fotovoltaico
+
-Ihb =
0
Configuración
flotante
CONFIGURACIÓN FLOTANTE Y CONTACTO DIRECTO

25. 25
CONFIGURACIÓN CON GFV PUESTO A TIERRA
Y CONTACTO DIRECTO
..
.
..
.…
..
.
..
.
……
Partesmetálicasdelaestructura
soporte
Generador
fotovoltaico
+
-
Ihb <>
0
Configuración
puesta a tierra

26. 26
MEDIDAS DE PROTECCIÓN FRENTE A
CONTACTOS DIRECTOS (RED DC)

27. 27
MEDIDAS DE PROTECCIÓN FRENTE A
CONTACTOS INDIRECTOS (RED DC)