En esta entrada se explica que es la protección de máxima tensión homopolar, también llamada 59N o de sobretensión de neutro, así como en qué proyectos de autoconsumo es obligatorio su montaje acorde a la normativa actual (mayo de 2024). La designación 59N viene marcada por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI).
La norma internacional que lo establece es la ANSI/IEEE C37. 2 («Standard Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations«), en la cual se recogen los códigos de las diferentes protecciones y funciones que pueden existir en un instalación eléctrica.
ÍNDICE DE CONTENIDOS
NORMATIVA APLICABLE
La protección 59N tiene como finalidad detectar fugas a tierra y provocar el disparo del interruptor general de la planta en el caso de producirse. Este sistema debe actuar antes de que la tensión de contacto de los elementos puestos a tierra alcancen unos niveles peligrosos para los usuarios y equipos; se instala en el lado de alta tensión del suministro asociado para proteger el transformador.
La obligatoriedad de equiparla en plantas de autoconsumo viene dictada en el Artículo 14 del Real Decreto 1699/2011 y en el Apartado 4.7.2 de la ITC-RAT 09 del Real Decreto 337/2014. Cabe aclarar que estas normas jurídicas tienen ámbitos de aplicación algo diferentes:
-) Real Decreto 1699/2011: por regla general solo afecta a las instalaciones de autoconsumo de potencia no superior a 100 [kWn] conectadas en suministros de baja tensión (≤ 1 [kV]) o de alta tensión en el lado de baja del transformador de una red interior. También regula las instalaciones de potencia no superior a 1000 [kW] de las tecnologías contempladas en la categoría a) (cogeneración) y de los subgrupos b.6, b.7 y b.8 (biomasa) del Artículo 2 del RD 661/2007, que se conecten a las líneas de tensión no superior a 36 [kV] de la empresa distribuidora, bien directamente o a través de una red interior de un consumidor.
- Artículo 4 – Apartado 1.4: para tensión mayor de 1 [kV] y hasta 36 [kV], inclusive, se deberá añadir el criterio de desconexión por máxima tensión homopolar. No aclara si se refiere a la tensión del suministro o a la de la planta.
-) Real Decreto 337/2014: es de aplicación a las instalaciones eléctricas de alta tensión, entendiéndose como tales las de corriente alterna trifásica de frecuencia inferior a 100 [Hz], cuya tensión nominal eficaz entre fases sea superior a 1 [kV]. Además afecta a los cuadros de distribución y circuitos de baja tensión que puedan ser objeto de requisitos técnicos adicionales por el hecho de estar dentro de una instalación de alta tensión.
- Apartado 4.7.2: la instalación generadora dispondrá, en su punto de conexión a la red de distribución, de relés para detectar el funcionamiento en isla y detectar y distinguir faltas en la red de alimentación y faltas internas. La protección 59N está incluida y se lista en el subapartado e).
Los niveles máximos de tensión de contacto que pueden alcanzarse vienen definidos en el Reglamento electrotécnico para baja tensión (Real Decreto 842/2002) y en el Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en instalaciones eléctricas de alta tensión (Real Decreto 337/2014).
En instalaciones generadoras de baja tensión dicho voltaje nunca debe sobrepasar los 24 [V], si bien dependiendo de la interpretación que se haga del REBT se pueden puede alcanzar los 50 [V]. En alta tensión el voltaje va a depender de la duración del defecto a tierra:
Por último, hay que tener en cuenta las normas técnicas particulares de las empresas distribuidoras. Por ejemplo, E-Distribución admite un límite de 40 [V] si el neutro está aislado de la tierra, si no es así solo permite 10 [V], en ambos casos el tope de tiempo es de durante 3 [segundos].
Cabe aclarar que la protección 59N mide el desfase de voltaje entre fases para determinar si se está produciendo una falta a tierra, por lo que los criterios de la distribuidoras suelen hacer referencia a esta diferencia y no directamente a la tensión de contacto.
JUSTIFICACIÓN TÉCNICA
Para justificar el cumplimiento de esta exigencia hay que tener en cuenta la tensión a la que opera el suministro al que está conectada la instalación de autoconsumo y la potencia instalada de esta a efectos legales:
- Suministro en baja tensión (tarifas 2.0TD/3.0TD): en este caso nunca se requiere la instalación de la protección 59N, no existe ningún argumento técnico-legal que pueda obligar a ello, independientemente de la potencia instalada.
- Potencia instalada ≤ 100 [kW] y suministro en alta tensión (tarifas 6.XTD): el RD 1699/2011 contempla que todas las protecciones de una planta de autoconsumo puedan venir integradas en los inversores de corriente, es decir, se admite que estén conectadas en baja tensión (Art.14 P.4). Por lo tanto, si el relé/interruptor diferencial instalado en baja tensión actúa antes de que se alcancen los valores de tensión de contacto límite, no es necesario el montaje de más dispositivos de corte. La tensión de contacto máxima alcanzable se obtiene multiplicando la resistencia de la puesta a tierra ([Ω]) por la sensibilidad de la protección diferencial ([A]). Cabe advertir que esta justificación no suele ser aceptada por los técnicos de industria ni los de la distribuidora.
- Potencia instalada > 100 [kW] y suministro en alta tensión (tarifas 6.XTD): aunque la normativa no indica de manera específica que sea exigible la instalación de esta protección en plantas conectadas en el lado de baja tensión, así es como lo interpretan las empresas distribuidoras y los servicios de industria. La única excepción son los autoconsumos sin excedentes, que deben venir equipados con un sistema anti-vertido certificado acorde al Anexo I de la ITC-BT-40 del REBT o en su defecto la Norma UNE 217001.
EJEMPLOS DE DISPOSITIVOS
La protección de máxima tensión homopolar (59N) es asegurada por un relé conectado a los transformadores de tensión de la celda de medida o protección de alta tensión y normalmente integra otras funciones como por ejemplo frente alteraciones de la frecuencia (81) o de la tensión de funcionamiento (27/59).
Al detectar una desviación de los parámetros de red por encima de los límites programados, el relé activa mediante una bobina (disparador) el interruptor de corte general de la instalación de autoconsumo, que está ubicado en el lado de baja tensión del suministro.
Este interruptor tiene el código ANSI 52G. Cabe remarcar que también es posible asociar el relé al interruptor automático (ANSI 52-I) de la celda de protección de alta tensión, que es la solución que contemplan i-DE y E-Distribución en sus normativas.
Es importante tener en cuenta que el relé requiere de reductores de tensión (transformadores) que le permitan evaluar indirectamente el voltaje en media tensión, también puede necesitar toroidales de corriente si el dispositivo es capaz y se desea utilizarlo para medir la potencia o intensidad de la instalación, lo cual en concreto no es necesario para la 59N.
Los esquemas tipo recogidos en las normas de las empresas distribuidoras contemplan que el relé comparta los trafos de tensión ubicados en la celda de medida con el contador de compañía, por lo que a priori en suministros existente no es necesario instalar una celda de medida adicional para esta protección.
A continuación se expone un ejemplo de este equipo, el relé NPU800 fabricado por la empresa francesa ICE SAS, que integra las siguientes ocho protecciones y funcionalidades : 27 [subtensión], 27P [subtensión de fase], 59 [protección de sobretensión], 59N [protección de máxima tensión homopolar], 74TC [relé de alarma], 81O [protección de sobrefrecuencia], 81U [protección de infrafrecuencia] y 86 [relé de disparo/bloqueo].
Como se ha indicado anteriormente, también es posible ensamblar la protección 59N en la celda de protección si esta cuenta con la aparamenta de medida adecuada. Un ejemplo de esto es la unidad ekor.wtp-220 del fabricante Ormazábal, que se puede integrar con sus celdas cgmcosmos-v para ofrecer un amplio abanico de protecciones y funciones en un único producto, en la siguiente imagen se expone el diagrama de esta solución:
