Un sistema de baterías puede informar con precisión su estado de carga y aun así generar una cantidad de energía a la red que sea incorrecta, con un error de varios kilovatios. El sistema de gestión de baterías (BMS) suele funcionar correctamente. El problema reside en el lado de corriente alterna, en un sensor de corriente a la salida del inversor o en una conexión a la red que no se dimensionó correctamente o que se instaló al revés.
Estos sensores reciben mucha menos atención en el diseño que las celdas. Y no debería ser así. Tanto los sistemas de protección como los límites de exportación se basan en sus lecturas.
¿Por dónde fluye realmente la corriente alterna en un sistema de almacenamiento?
La corriente alterna aparece en tres lugares:
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Entrada del cargador o rectificador. Un transformador de corriente (TC) suele alimentar la medición de entrada y la protección contra sobrecorriente. Los bucles de control rápido del convertidor suelen tener sus propios shunts o sensores Hall.
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Salida del PCS o del inversor, antes de cualquier transformador elevador. Los transformadores de corriente externos sirven para los relés de medición y protección; los bucles de control internos suelen usar sensores Hall.
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El punto de interconexión. Un único transformador de corriente (TC) alimenta el medidor del sitio o el controlador de gestión de energía, y si la lectura es incorrecta, la limitación de exportación se ejecuta con datos erróneos.
Por qué un CT no tiene cabida en el autobús de CC
Si los transformadores de corriente (TC) son baratos, pasivos y aislados, ¿por qué no colocar uno en la salida del paquete de baterías? Porque un TC funciona por inducción, y solo una corriente variable induce algo en el secundario. Peor aún, un componente de CC empuja el núcleo hacia la saturación y distorsiona cualquier corriente alterna superpuesta.
Dentro del paquete, las resistencias de derivación y los sensores de efecto Hall realizan esta función. Una resistencia de derivación, una resistencia de precisión de bajo valor, es precisa y simple, pero se encuentra al potencial del paquete y necesita un amplificador aislado. Un sensor de Hall lee el campo magnético alrededor del conductor y está aislado por diseño. Página de BMS y PCM En large-battery.com se explica cómo el sistema utiliza esas lecturas.
En el lado de CA, ese mismo aislamiento es la principal ventaja del transformador de corriente (TC). Su secundario no tiene conexión eléctrica con el conductor primario, por lo que el medidor o relé funciona a una tensión aislada mucho menor. El circuito secundario normalmente está conectado a tierra en un punto, por lo que no puede flotar a una tensión acoplada y presenta una ruta de falla si falla el aislamiento. Además, la capacidad de aislamiento debe cubrir el conductor: un componente de 600 V no es adecuado para la salida de un inversor de 690 V, por muy bien que encaje la ventana.
Transformada de corriente, bobina de Rogowski o sensor Hall: ¿cuál va en cada sitio?
Una bobina Rogowski es un devanado con núcleo de aire, generalmente flexible, cuya salida registra la velocidad de cambio de la corriente; un integrador convierte esta información en una lectura de corriente. Un sensor Hall de circuito cerrado funciona tanto con corriente alterna (CA) como con corriente continua (CC), lo cual también es importante en el lado de la CA. Las normas de interconexión a la red limitan la cantidad de CC que un inversor puede inyectar, y un transformador de corriente (TC) convencional no la detecta.
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Sensor |
Medidas |
Ventajas |
Cuidado con |
Uso típico |
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Transformador de corriente |
AC solamente |
Clases de precisión pasivas, aisladas y bien definidas |
El desplazamiento de CC lo satura; riesgo de secundario abierto |
Medición y protección en la conexión a la red y en la salida del PCS. |
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Bobina Rogowski |
AC solamente |
Sin saturación; se adapta a grandes barras colectoras. |
Necesita un integrador; es más débil a bajas corrientes. |
Modernizaciones, barras colectoras de alta corriente, medición de armónicos |
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Sensor Hall (circuito cerrado) |
AC y DC |
Mide tanto la salida aislada como la salida aislada. |
Necesita una fuente de alimentación; compensación y deriva de temperatura |
Bus de CC, bucles de control del convertidor, comprobaciones de inyección de CC |
En la práctica, muchos sistemas de almacenamiento terminan utilizando los tres, cada uno en el lugar donde sus puntos débiles importan menos.
Cuatro líneas en una hoja de datos de CT que vale la pena leer dos veces.
Proporción
Un transformador de corriente (TC) de 400/5 proporciona 5 A en el secundario con un primario de 400 A. ¿De qué tamaño debería ser el primario? Más cercano a la corriente de funcionamiento real de lo que suponen muchos primeros borradores. Un sistema de control de potencia (PCS) de 250 kW en una conexión trifásica de 480 V consume aproximadamente 300 A por fase a plena carga, por lo que un 400/5 es adecuado. Un componente de 600/5 elegido "por margen" hace que el mismo sistema funcione en vacío a 30 kW, aproximadamente 36 A, lo que representa el 6 % de su capacidad nominal.
Clase de precisión
En ese extremo inferior es donde las clases de precisión se diferencian. La clase 0.5 limita el error de relación a ±0.5% a la corriente nominal, pero permite aproximadamente ±1.5% cerca del 5% de la corriente nominal; la clase 0.5S mantiene aproximadamente ±0.75% en ese rango. En una instalación que permanece inactiva todas las noches, la diferencia se refleja en el consumo de energía.
La clase de protección 5P10 indica que el error compuesto se mantiene dentro del 5 % hasta diez veces la corriente nominal. Un transformador de corriente de medición está diseñado para saturarse durante una falla, protegiendo así el medidor, mientras que un transformador de corriente de protección debe permanecer lineal para el relé.
Carga
Una décima de ohmio de cable en un secundario de 5 A consume 2.5 VA por sí sola. En un transformador de corriente de 5 VA, eso representa la mitad de la capacidad nominal. Es fácil pasarlo por alto.
Ese cable forma parte de la carga, la carga total del circuito secundario en VA, y la precisión se mantiene dentro del valor nominal. En un circuito secundario de 1 A, el mismo cable consume 0.1 VA, razón por la cual los transformadores de corriente de 1 A son comunes en tramos largos.
Factor de forma
Los transformadores de corriente de núcleo dividido se sujetan alrededor de un cable existente, lo que facilita enormemente las modificaciones, aunque en muchos diseños se sacrifica un poco de precisión. La ventana está dimensionada para el conductor aislado, no para el cobre desnudo.
La regla de educación secundaria abierta
Nunca deje el secundario de un transformador de corriente convencional abierto mientras el primario esté energizado. Sin una vía para la corriente, el núcleo se satura y los terminales del secundario pueden alcanzar un voltaje peligrosamente alto, suficiente para lesionar a un técnico o dañar el aislamiento. Cortocircuitar los bloques de terminales permite intercambiar un medidor de forma segura.
La tomografía computarizada que se instaló al revés
Durante la puesta en marcha, el contador de la planta muestra exportación, mientras que las baterías se están cargando claramente desde la red eléctrica. No hay ningún fallo. El transformador de corriente se instaló con los polos P1 y P2 invertidos, por lo que el contador registra la importación como exportación. En consecuencia, la limitación de la exportación perjudica a la planta.
La solución lleva minutos. Encontrar el problema puede llevar un día, especialmente cuando uno de los tres transformadores de corriente está invertido y los totales parecen extraños en lugar de incorrectos. Verificar cada fase antes de energizar, con P1 hacia la fuente y S1 y S2 en los terminales del medidor correspondientes, es la prueba más económica en el sitio.
¿Qué muestras te dicen que una hoja de datos no te dirá?
Muchos fabricantes de equipos originales compran a un Fabricante de transformadores de corriente en Chinay las hojas de datos rara vez distinguen a los proveedores. Las diferencias se manifiestan en las piezas y la documentación:
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Las muestras se prueban en las instalaciones del comprador. Verifique la relación y el error de fase en varios puntos, incluyendo el extremo inferior donde el sistema está en reposo, con el medidor real y las longitudes de cable conectadas. Una pieza que cumple con su clase en el banco de pruebas del proveedor puede quedar fuera de ella con una carga diferente.
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Informes de pruebas para el modelo exacto. Registros de pruebas rutinarias por lote, además de pruebas de tipo realizadas por un laboratorio independiente. Un informe para un modelo similar no cubre automáticamente la pieza entregada.
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El reconocimiento de UL para proyectos norteamericanos se verifica en la base de datos pública de UL, en lugar de tomarlo de un logotipo en un PDF.
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Plazos de entrega. Las proporciones estándar suelen enviarse desde stock; las ventanas o proporciones personalizadas pueden demorar varias semanas. Pregunte por el plazo de producción, no por el de las muestras.
Para muchos fabricantes de equipos originales e integradores, trabajar con un fabricante de transformadores de corriente en China es algo habitual, y los proveedores competentes ya esperan estas preguntas. Una respuesta vaga es una señal para suspender el pedido.
Merece la pena la tarde
Nadie programa una revisión de diseño en torno a un transformador de corriente (TC). Sin embargo, el que se encuentra en la conexión a la red eléctrica determina si el controlador de la planta considera que está importando o exportando energía, y el que se encuentra en la entrada del cargador decide cuándo se activa la protección. Una tarde dedicada a analizar la relación de transformación, la carga y realizar pruebas de laboratorio con muestras cuesta mucho menos que solucionar un disparo intempestivo en una planta a tres horas de distancia.
Preguntas Frecuentes
¿Puede un transformador de corriente medir la corriente dentro del paquete de baterías? No. Un transformador de corriente (TC) solo responde a cambios de corriente, por lo que no puede leer la corriente continua (CC) de la batería. Los derivadores y los sensores Hall se encargan de eso.
¿Es mejor una calificación secundaria de 1 A o de 5 A? Ninguna de las dos opciones es la predeterminada. Un secundario de 1 A tolera mucho mejor los tramos largos de cable; un secundario de 5 A es adecuado para tramos cortos y muchos medidores existentes.
¿Se sacrifica la precisión al usar una tomografía computarizada de núcleo dividido? En muchos diseños, ligeramente. Para la medición de modernización, el intercambio suele ser aceptable, siempre que la clase de precisión indicada siga siendo adecuada para la aplicación.
