Si en una subestación se produce una falta y se pierde la corriente alterna, los interruptores deben seguir pudiendo abrir, las protecciones deben seguir viendo y el centro de control debe seguir recibiendo señales. Todo eso funciona con corriente continua de una batería. Los servicios auxiliares de corriente continua son el sistema de seguridad del sistema de seguridad: sin ellos, un fallo de red no se puede despejar. Por eso el Reglamento de alta tensión les dedica una instrucción entera: la ITC-RAT 11, Instalaciones de acumuladores.
Qué dice la ITC-RAT 11
Obligación y autonomía
Los sistemas de protección, control y telecomunicaciones de las instalaciones eléctricas de alta tensión se alimentan con corriente continua procedente de baterías de acumuladores asociadas a sus rectificadores-cargadores, alimentados en corriente alterna. Se exceptúan los centros de transformación de 3.ª categoría y los casos en que se justifique que no es necesario.
En condiciones normales, el cargador suministra los consumos permanentes y mantiene la batería en condiciones óptimas. Si falta la corriente alterna o falla el cargador, la batería suministra la corriente continua. El proyectista fija el tiempo de autonomía teniendo en cuenta los sistemas alimentados, y la tensión mínima al final de la descarga, de modo que, con las caídas de tensión en los cables, los receptores sigan dentro de sus tolerancias.
Tensiones nominales
Las tensiones de corriente continua normalizadas son:
12 – 24 – 48 – 110 – 125 – 220 V
Sirven de referencia para definir el número de elementos de la batería y las tensiones de flotación y de carga rápida del cargador.
Tipos de baterías
Se utilizan baterías ácidas de vaso cerrado (selladas o no) y alcalinas. No se permiten las baterías ácidas de vaso abierto, por la cantidad de gases inflamables y corrosivos que emiten. En los centros de transformación de 3.ª categoría, las baterías serán selladas y libres de mantenimiento.
Locales y ventilación
Las baterías que puedan desprender gases corrosivos o inflamables en cantidades peligrosas se instalan según el REBT para locales con baterías (ITC-BT-30), y es de aplicación la ITC-BT-29 (el proyectista puede justificar la desclasificación del local según los gases emitidos y la ventilación): véanse locales con riesgo de incendio o explosión y locales húmedos, mojados y otros especiales.
Se admiten en locales para otros fines (salas de relés o de control) si están bien ventiladas: natural o forzada, y esta con parada automática en caso de incendio. Se recomiendan armarios metálicos, con o sin cargador integrado. Las baterías alcalinas o ácidas de vaso cerrado en armarios metálicos pueden instalarse a la intemperie con armario apropiado, ventilación y aislamiento térmico.
La instalación debe permitir el relleno de electrolito, la limpieza y la sustitución de elementos sin riesgo de contactos accidentales, y debe haber un cartel visible con las características principales de la batería y las medidas de seguridad.
Protecciones mínimas (subestaciones y centrales)
Los dos polos de la batería estarán aislados de tierra (en baterías de comunicaciones se puede poner a tierra el positivo). Como mínimo:
- A la salida de la batería, antes de las barras: fusibles calibrados con señalización o interruptor automático bipolar.
- Todos los circuitos de salida con fusibles calibrados o interruptores automáticos bipolares o unipolares.
- Detector de falta de alimentación a la batería.
- Detector de faltas a tierra que dé al menos una alarma preventiva.
- Alarmas de falta de corriente continua en los circuitos esenciales (protección y maniobra).
- Alarma de bajo nivel de electrolito, si el diseño lo permite.
- Sondas de temperatura en las baterías para corregir la carga.
En centros de transformación: detector de faltas internas con alarma preventiva y alarma de sustitución de la batería.
El equipo de carga
Los cargadores son de puente rectificador de tiristores o modulares de fuentes conmutadas de alta frecuencia. Para las subestaciones, deben:
- Tener conmutador manual-automático (en automático, en régimen de flotación).
- Estar protegidos contra sobrecarga y cortocircuito.
- Dar una tensión de salida regulada de ±1 % con variaciones de la alimentación del ±10 % sobre 400/230 V.
- Mantener el factor de rizado por debajo del que exigen los equipos alimentados.
- Disponer de alarmas y señalizaciones, cableado no propagador del incendio y de baja emisión de humos, y una placa de características y otra con los ajustes de fábrica.
- Estar protegido contra sobretensiones transitorias, según la ITC-BT-23.
Dimensionado de la capacidad: un ejemplo
Subestación con sistema de 125 V. Consumos: 8 A permanentes (relés, comunicaciones, señalización) y un pico de 40 A durante 1 min (disparos y cierres simultáneos). Autonomía fijada por el proyectista: 8 h.
Energía a suministrar:
C = 8 A · 8 h + 40 A · (1/60) h = 64 + 0,7 = 64,7 Ah
Factores de corrección típicos (valores ilustrativos; los da el fabricante): envejecimiento (1,25, porque a fin de vida la batería ha perdido capacidad), temperatura mínima del local (1,10) y margen de diseño (1,10):
C_nominal = 64,7 · 1,25 · 1,10 · 1,10 = 97,9 Ah
Se elegiría una batería de 100 Ah.
Tensión final de descarga
Una batería de plomo-ácido de 125 V tiene unos 60 elementos de 2 V. En flotación, cada uno a 2,23 V da 134 V; al final de la descarga, cada elemento a 1,80 V da 108 V. La instrucción exige que, con la caída en los cables, la tensión en los receptores esté dentro de su tolerancia: si los equipos admiten, por ejemplo, de 100 V a 140 V, la batería de 60 elementos es adecuada, con unos 8 V disponibles para la caída de tensión de los cables.
Mantenimiento
- Medida periódica de la tensión de cada elemento y de la densidad del electrolito (en vasos no sellados).
- Ensayo de capacidad (descarga controlada) cada cierto número de años, para detectar la pérdida de capacidad.
- Comprobación de las alarmas (falta de tierra, falta de c.c.) y de los fusibles.
- Sustitución al final de vida (una batería sellada de plomo dura típicamente 10–15 años en condiciones ideales, menos con temperatura alta).
- La temperatura es crítica: cada 10 °C por encima de 25 °C reduce a la mitad la vida de una batería de plomo.
Resumen
- La ITC-RAT 11 obliga a que protección, control y telecomunicaciones de AT tengan corriente continua de batería.
- Tensiones normalizadas 12–24–48–110–125–220 V; no se admiten baterías ácidas de vaso abierto.
- Los dos polos, aislados de tierra y con detector de faltas a tierra.
- El proyectista fija la autonomía y la tensión mínima final; el cargador, con ±1 %.
Los requisitos de la ITC-RAT 11 se han contrastado con el texto del Real Decreto 337/2014 (BOE). Los factores del ejemplo de dimensionado y los datos de mantenimiento son orientativos y deben tomarse del fabricante de la batería.