Els harmònics poden fer disparar el teu diferencial?

Al següent vídeo comprovarem, en pocs minuts, si és cert el mite que els harmònics són els culpables de trets intempestius dels interruptors diferencials de la teva instal·lació. Hem preparat dues proves per veure el comportament real d'un diferencial i experimentar què passa amb els nivells de fugida en funció dels harmònics presents a la xarxa.

A la primera prova que realitzem descobrirem si els harmònics de corrent presents en una instal·lació elèctrica poden fer disparar la protecció diferencial

La circulació dharmònics de corrent poden fer disparar la meva protecció diferencial?

Amb aquesta prova volem desmuntar el mite que els harmònics de corrent, per se, provoquen trets en la protecció diferencial de les instal·lacions.

El dispositiu de protecció diferencial dispara en detectar una fuita de corrent derivada a terra, en funció del calibre. Els interruptors diferencials funcionen detectant la diferència de corrent circulant entre els conductors actius (fases) i el neutre de la instal·lació. Per aquest motiu, la instal·lació correcta d'un diferencial passa a fer una suma vectorial entre el corrent de fase/fases i el del neutre. Si el resultat d'aquesta suma és zero, significarà que no hi ha cap fugida de corrent derivada a terra. No obstant això, si la suma no és igual a zero, significa que no tot el corrent circulant per la fase/fases és anul·lat al conductor de neutre, la qual cosa implica una pèrdua o fugida de corrent cap a terra.

Per tant, la presència d'harmònics de corrent a una instal·lació és generada per les càrregues connectades i l'efecte que poden provocar és un augment del corrent circulant pels conductors. La suma vectorial d'aquest corrent fonamental + harmònic quedarà anul·lada entre les fases i el neutre, tret que hi hagi una derivació a terra.

No obstant això, aquesta afirmació no és del tot certa si tenim en compte un petit matís, que detallarem a la segona prova real. Normalment, la presència d'harmònics de corrent provoca un augment directe dels harmònics de tensió i com veurem a la segona prova, aquests últims sí que provoquen un augment del corrent de fugida, sempre que hi hagi filtres EMI instal·lats. Aquesta causa/efecte sí que pot fer disparar la protecció diferencial sempre que no estigui ben seleccionada o ajustada.

Tot i que al vídeo parlem dels efectes dels harmònics de corrent sobre la protecció diferencial, no podem obviar l'efecte que aquests poden provocar sobre la protecció magnetotèrmica. La presència d'harmònics de corrent provoca que el corrent real (RMS) que circula pels conductors augmenti ja que el corrent final és el resultat de la suma quadràtica del corrent a 50 Hz juntament amb el corrent harmònic. Aquest fet, que de vegades obviem, pot fer disparar la protecció magnetotèrmica si aquesta està ajustada molt al límit amb el corrent circulant a 50 Hz.

Els harmònics de tensió poden fer disparar la meva protecció diferencial?

En aquesta segona part del vídeo veurem com la presència d'harmònics de tensió pot augmentar el nivell de fuga a terra sempre que hi hagi filtres EMI a la instal·lació.

Equips molt habituals a la indústria com a variadors de velocitat, necessiten la instal·lació de filtres EMI per suprimir les ianterferències conduïdes a la xarxa, complint amb l'actual normativa vigent. L'ús d'aquest tipus de dispositius ens ajuda a evitar aquestes interferències a la xarxa, però afegeixen una problemàtica en la instal·lació: fuites de corrent a terra.

Per al correcte funcionament dels filtres EMI, aquests disposen de condensadors connectats entre fase i terra de la instal·lació. Això fa que sempre que s'alimenti aquest fugi un corrent a terra. Si parlem del filtre associat a un variador de velocitat, aquest fugirà a terra només amb el fet d'estar alimentat, encara que el motor estigui apagat.

Per aquest motiu, sempre que la tensió de xarxa augmenti, ja sigui per causa externa o interna degut a harmònics de tensió; recordem que també es generen com a causa/efecte de la presència d'harmònics de corrent generats per les nostres càrregues; els filtres EMI augmentaran la seva fugida a terra.

Aquest efecte pot provocar que la protecció diferencial faci trets intempestius en funció del nivell de les càrregues connectades a la instal·lació. És a dir, com més càrregues connectades que generin harmònics de corrent, més harmònics en tensió estaran presents, que alhora faran augmentar la fuita a terra, podent sobrepassar el límit de fuga a terra perquè dispari la protecció diferencial parant una línia i incrementant els costos indirectes de la instal·lació.

Quines recomanacions podem seguir per evitar trets intempestius?

1er consell: Disposar d'un diferencial capaç de mostrar el nivell de fugida a terra per pantalla i indicar el nivell de fugida en el moment del tret.

2n consell: Ajustar correctament la sensibilitat del diferencial. El diferencial ha d'estar ajustat per sobre de la fugida natural de la instal·lació, aconsellem per experiència en camp que l'ajust sigui proper a unes 10 vegades el nivell de fugida natural, amb temps de tret el més curts possibles.

3er consell: Instal·lar un diferencial per cada variador de velocitat o utilitzar un sol filtre EMI per a diversos variadors.

4t consell: Tenint en compte que els harmònics de tensió vindran provocats de manera habitual per la circulació de corrents harmònics generats per les càrregues connectades, recomanem la possibilitat de reduir la circulació d'aquests corrents harmònics, millorant la qualitat de xarxa de la instal·lació, mitjançant l'ús de filtres actius i evitar l'augment de fuites de corrent a terra als filtres EMI.