¿A qué distancia debe estar un SAI del armario de baterías?

No existe una regla universal de 5 m para la distancia entre un SAI y su armario de baterías externo. Cinco manuales de instalación dicen algo más útil: no coinciden en la distancia, pero los cuatro que cubren sistemas grandes coinciden en el número detrás de ella.

Un límite de 5 m aparece en algunos manuales de SAI de CC pequeños, pero no debe trasladarse directamente a un SAI trifásico de 100 kVA. Lo que rige un banco de baterías grande es la corriente que entrega y cuánta de su voltaje se pierde en el camino hacia el SAI.

Todo lo demás se deriva de esos dos.

1. Por qué el bucle de la batería tiene el doble de la distancia que crees

Un circuito de batería tiene dos conductores. La corriente sale de la batería por el cable positivo y regresa por el negativo, por lo que un armario situado a 5 m del SAI pone 10 m de conductor en el cálculo de caída de voltaje, no 5 m.

Este es el error más común en el dimensionamiento de cables de batería, y es mucho más barato de corregir en un plano que en cobre.

La caída en sí es simple:

Caída de voltaje = corriente * resistencia del cable

La resistencia del cable aumenta con la longitud y disminuye a medida que aumenta la sección transversal. Eso da dos palancas con el mismo efecto: reducir la carrera a la mitad o duplicar el cobre, y la caída se reduce a la mitad en ambos casos.

Dos armarios separados por 5 m ponen 10 m de conductor entre la batería y el bus de CC. Cite la longitud del bucle, no la separación.

2. Qué consume un SAI de 100 kVA de su banco de baterías

La corriente de la batería es la entrada para todos los cálculos siguientes, y es mayor de lo que la mayoría de la gente espera.

A modo de ilustración, tomemos un SAI de 100 kVA clasificado en 100 kW en un banco nominal de 384 V. Ignorando las pérdidas de conversión para la primera pasada:

100.000 W ÷ 384 V ≈ 260 A

Las unidades con un factor de potencia de salida más bajo aterrizan en una potencia de CC más baja, por lo que esta es una condición de ejemplo, no un valor predeterminado.

Dos cosas elevan la cifra real por encima de eso. El voltaje de la batería cae durante la descarga, por lo que la misma potencia exige más corriente al final que al principio. El inversor también tiene sus propias pérdidas antes de que algo de eso llegue a la carga.

La corriente que importa para la selección del cable es, por lo tanto, la corriente máxima de descarga de batería nominal en el manual del SAI, calculada a partir de la salida nominal, la eficiencia, el voltaje nominal de la batería y el voltaje mínimo de la batería al final de la descarga. Una clasificación kVA y una división no son suficientes.

Comience por la corriente de descarga, y comience por el kW nominal detrás de él en lugar del kVA en el panel frontal.

3. La caída de voltaje es el número que rige, no los metros

Esto es lo que dicen los manuales publicados sobre la longitud máxima del cable de CC:

Los límites van de 5 m a 50 m, un factor de diez. En los cuatro ejemplos de SAI grandes, el objetivo de caída de voltaje publicado es inferior al 1%. El manual del SAI de CC pequeño declara una longitud sin publicar un objetivo de caída junto a él.

Ese es el punto principal. La distancia es el resultado de un cálculo de caída, no la regla que la reemplaza. Por lo tanto, la longitud del cable publicada está ligada a las suposiciones de dimensionamiento de cable del fabricante y al límite de caída de voltaje, en lugar de ser una regla de distancia universal.

El manual de Schneider también muestra de dónde provienen los tamaños de cable: tablas B.52.3 y B.52.5 de IEC 60364-5-52, asumiendo conductores de 90 °C, 30 °C de ambiente, cobre y método de instalación C. Cambie la temperatura ambiente o el método de instalación y los factores de corrección mueven la respuesta.

La dispersión es de diez a uno. El objetivo de caída detrás de los cuatro sistemas grandes no lo es.

Para un banco de 260 A a 384 V, ese objetivo del 1% se traduce directamente en alcance por tamaño de cable:

Esas barras muestran solo la caída de voltaje. El dimensionamiento final del cable también debe cumplir con los requisitos de ampacidad, agrupación, temperatura ambiente, método de instalación y protección.

4. Lo que te cuesta una carrera de CC larga

La caída de voltaje consume tiempo de ejecución en el momento equivocado

Al final de la descarga, el voltaje de la batería ya está cayendo. La caída del cable encima de eso significa que el SAI ve menos de lo que miden los terminales de la batería, y alcanza su umbral de apagado por batería baja antes de que la batería realmente haya terminado.

El banco se dimensionó para un tiempo de ejecución. El cable se lo quita silenciosamente.

Cobre, terminaciones y espacio en bandeja

Una carrera más larga necesita una sección transversal más grande, y las consecuencias no son solo el precio del cable:

• terminales más grandes y un radio de curvatura mayor
• más espacio ocupado en la bandeja, que compite con todo lo demás en ella
• terminación más pesada y difícil
• más carga mecánica en los terminales de la batería y del SAI
• más juntas si la carrera no se puede tirar de una sola vez

En un SAI de 120 kVA con una carrera de batería larga, el cobre adicional, las terminaciones y el trabajo de instalación pueden superar rápidamente el costo de mejorar la disposición del equipo durante el diseño.

Corriente de falla y cable sin protección

Un banco de baterías es una fuente. Un cortocircuito en el cable de CC extrae lo que el banco puede entregar, y un cable largo es también una ruta de falla larga con una impedancia que puede impedir que un dispositivo de protección se aclare rápidamente.

Esta es la tercera razón por la que la pregunta de la distancia es realmente una pregunta de disposición.

5. Por qué el armario de baterías a menudo tiene que estar más lejos

Si las carreras cortas fueran solo una cuestión de elección, todos las construirían. No lo son.

IEC 62485-2, que cubre los requisitos de seguridad para instalaciones de baterías secundarias estacionarias de hasta 1.500 V CC, aborda la ventilación, los peligros eléctricos, la protección contra cortocircuitos y las distancias de instalación. En la práctica, la carga del suelo, la disposición de la sala y los requisitos de temperatura de la batería también afectan dónde puede sentarse el armario de baterías.

Un armario de baterías es lo suficientemente pesado como para que la estructura del suelo se convierta en una restricción de ubicación antes que la longitud del cable, y una sala que necesita ventilación no siempre es la sala contigua al SAI. Esos requisitos alejan la batería del SAI. El objetivo de caída la acerca. La disposición es la negociación entre ellos, y el tamaño del cable es lo que paga por el resultado.

6. Cuatro comprobaciones antes de aceptar una carrera más larga

1. Confirme la corriente de descarga máxima. Tómela del manual del SAI, a voltaje mínimo de batería, no de la clasificación kVA.
2. Compruebe la ampacidad y la caída de voltaje por separado. Un cable tiene que transportar la corriente sin sobrecalentarse y mantener la caída dentro del objetivo. La agrupación, la temperatura ambiente, la bandeja o el conducto, la clasificación de aislamiento y el tamaño del terminal mueven la respuesta de ampacidad. No hay una regla que diga que un kVA dado siempre toma un tamaño de cable dado: la longitud de la carrera y el diseño del bus de CC tienen tanto peso como la clasificación.
3. Mantenga los cables paralelos idénticos. Donde una polaridad necesita dos o más cables en paralelo, deben compartir longitud, sección transversal y ruta iguales, además del mismo material y tipo de conductor. Un cable más corto o con una ruta diferente tiene menor resistencia, transporta más de su parte, y funciona más caliente. Las pruebas con carga ligera no lo mostrarán.
4. Lea el manual de instalación. Los voltajes de batería, los límites de corriente de descarga, los tamaños de terminal y las disposiciones de protección difieren entre fabricantes, y el manual anula cualquier regla del sitio sobre metros.

7. Enrute el positivo y el negativo juntos

El positivo y el negativo deben seguir la misma ruta y permanecer cerca uno del otro. Enrutar uno por cada lado de una habitación porque es conveniente amplía el área del bucle, agrega inductancia y hace que la instalación sea más difícil de inspeccionar y de diagnosticar posteriormente.

En CC de alta corriente, el enrutamiento es parte del diseño eléctrico.

8. Coloque la protección junto a la batería

El interruptor de batería, el fusible de CC o el interruptor de aislamiento pertenecen cerca de los terminales de la batería. Su trabajo es acortar la longitud del cable que se encuentra entre una fuente de energía y el dispositivo que puede desconectarla. Un dispositivo de protección en el extremo del SAI deja la sección más larga posible de la carrera sin protección.

Qué dispositivo, y si se encuentra dentro del armario de baterías o en un recinto de CC separado, se establece por el diseño del sistema SAI y de baterías. La prueba es simple: no hay una sección larga de cable entre la batería y algo que se abra.

Comience con la disposición, no con el cable

Donde la sala lo permita, coloque el SAI y el armario de baterías juntos, manteniendo las distancias de servicio que el equipo necesita. Las carreras de CC cortas dan menor caída, cable más pequeño, menor costo, menos juntas y inspección más fácil, que es por lo que los ingenieros experimentados lo impulsan en la etapa de diseño en lugar de después de la entrega.

La cifra de cinco metros es un recordatorio útil. No es la especificación.

Cuando revise una disposición, pregunte cuatro cosas en lugar de medir la separación: cuál es la corriente de CC máxima, qué sección transversal la transporta, cuál es la caída calculada sobre la longitud del bucle y dónde se encuentra la protección. Si acierta esas cuatro, una carrera más larga está bien. Si se equivoca, una corta aún causa problemas.

Envíe a un proveedor la lista de carga, el tiempo de ejecución y la sala que tiene — el voltaje de la batería, la ruta de cable disponible, el suelo sobre el que debe estar el armario y la distancia que necesita — y el tamaño del cable volverá como resultado calculado. Los ingenieros de TAFENG dimensionan el cable de CC a partir del voltaje de la batería del SAI, la corriente de descarga máxima, la longitud del cable y las condiciones de instalación del sitio en lugar de aplicar una regla de distancia fija.

PREGUNTAS FRECUENTES

¿A qué distancia puede estar un SAI del armario de baterías? Los límites publicados por el fabricante varían de 5 m en algunos sistemas SAI de CC pequeños a 50 m en instalaciones SAI grandes. Para varias gamas de SAI grandes, el objetivo de diseño declarado es una caída de voltaje de CC inferior al 1%. Siempre consulte el manual de instalación para el modelo específico.

¿Por qué el bucle del cable de la batería tiene el doble de la distancia? La corriente viaja al SAI por el conductor positivo y regresa por el negativo. Por lo tanto, un armario a 5 m pone 10 m de conductor en el cálculo de caída de voltaje, y la resistencia — no la separación — es lo que produce la caída.

¿Qué caída de voltaje es aceptable en un cable de batería de SAI? Menos del 1% del voltaje de CC nominal es la convención en los manuales de SAI grandes revisados aquí, generalmente declarado a la corriente de batería nominal. Esa cifra es un objetivo de diseño del fabricante, por lo que el manual de su unidad tiene prioridad.

¿Cuánta corriente consume un SAI de 100 kVA de su batería? Aproximadamente 260 A para una unidad de 100 kVA clasificada en 100 kW en un banco nominal de 384 V, antes de las pérdidas de conversión. La cifra real es mayor, porque el voltaje de la batería cae durante la descarga y el inversor tiene sus propias pérdidas, por lo que el dimensionamiento se basa en la corriente de descarga máxima nominal del manual.

¿Dónde debe instalarse el interruptor de batería? Cerca de la batería. La protección ubicada en el extremo del SAI deja la carrera completa del cable entre los terminales de la batería y el dispositivo que puede interrumpir una falla.

¿Los cables de batería paralelos tienen que tener la misma longitud? Sí, misma longitud, sección transversal, ruta, material y tipo de cable. Un conductor más corto o con una ruta diferente tiene menor resistencia y transporta más de su parte de la corriente.