Problemas y Precauciones en la Operación de Cuadros de Distribución

Las cajas de distribución de baja tensión al aire libre (en adelante, "cajas de distribución") son equipos de distribución de baja tensión utilizados en sistemas de suministro de energía de 380/220V para recibir y distribuir la energía eléctrica. Generalmente se instalan en ubicaciones como el lado de baja tensión de los transformadores de distribución. El interior suele estar equipado con dispositivos de protección como fusibles, protectores contra fugas y pararrayos; dispositivos de control como contactores, interruptores automáticos, interruptores de carga y seccionadores; dispositivos de medición como transformadores de corriente y contadores de energía; y equipos de compensación como condensadores. Con la implementación de proyectos de construcción y renovación de redes eléctricas urbanas y rurales, el uso generalizado de cajas de distribución y el constante aumento del consumo de electricidad social, han surgido sucesivamente varios problemas operativos que requieren atención.

1. Temperatura Excesiva Reduciendo la Vida Útil del Equipo Eléctrico dentro de la Caja de Distribución

La temperatura ambiente máxima alrededor del equipo eléctrico diseñado y fabricado según las normas nacionales no debe superar los 40°C durante la operación. Sin embargo, para las cajas de distribución que funcionan bajo el sol abrasador del verano, debido a la radiación directa del sol, la reflexión del calor desde el suelo de cemento y el calor generado por el equipo en el interior, la temperatura dentro de la caja puede superar a veces los 60°C. Tales temperaturas elevadas pueden causar fácilmente el envejecimiento de la aislación y la quema por ruptura de bobinas y conductores eléctricos. La alta temperatura también aumenta la resistencia de contacto de los contactos eléctricos, lo que a su vez intensifica el calentamiento, creando un ciclo vicioso que finalmente lleva a la quema de los contactos. Además, la temperatura excesiva afecta la estabilidad de las características de protección, la confiabilidad de la operación y la precisión de la medición. Por lo tanto, se recomienda:

(1) Elegir cajas de distribución con ventilaciones enrejadas en ambos lados y una partición interna incompleta para facilitar la circulación del aire y la disipación del calor.

(2) El cuerpo de la caja preferiblemente debería estar hecho de acero inoxidable de color natural, que es menos propenso a la corrosión y refleja el calor. Si se pueden aplicar periódicamente recubrimientos aislantes para reducir la radiación de calor, el efecto sería aún mejor.

(3) Además de asegurar la ventilación, la caja debe colocarse para evitar la exposición directa al sol del mediodía, y el suelo debajo preferiblemente no debería ser de grava.

(4) Evitar sobrecargar el equipo durante las temporadas de alta temperatura y minimizar la generación de calor de los dispositivos dentro de la caja.

2. Protección contra Rayos Limitada al Instalar Pararrayos Solo en el Lado de Entrada de la Línea

Generalmente, se instalan fusibles u otros dispositivos entre las líneas de entrada/salida y la barra de bus dentro de la caja de distribución. Si una línea de salida es alcanzada por un rayo, causando que primero se queme el fusible de la línea de entrada, toda la caja pierde la protección contra rayos. Cada año, muchas cajas de distribución se dañan por rayos. Se recomienda instalar pararrayos de óxido de zinc en todos los lados de entrada y salida de la línea de la caja de distribución.

3. Uso de Productos Inadecuados Aumentando la Tasa de Fallos de las Cajas de Distribución

Es aconsejable seleccionar productos de alta calidad y baja resistencia (por ejemplo, fusibles de baja resistencia), que no solo pueden reducir las pérdidas sino también disminuir la acumulación de calor dentro de la caja, prolongando la vida útil del equipo. Además, el margen de seguridad para algunos componentes debe incrementarse adecuadamente. Debido a la alta temperatura ambiental interna, el margen de capacidad de corriente para los conductores debe aumentarse al menos una especificación. Sin cambiar la corriente nominal del elemento fusible, seleccionar un tamaño físico ligeramente mayor para el soporte del fusible puede reducir la probabilidad de que su base se queme.

4. Técnicas de Instalación Inadecuadas Causando Sobrecalentamiento y Quemado de Conexiones

Algunos electricistas, al reemplazar conductores, no usan terminales prensadas, sino que retuercen cables trenzados para formar una terminal para conexión por tornillo, lo que lleva a que los conductores se quemen poco después del reemplazo. En cajas producidas por algunos fabricantes, las líneas secundarias se superponen y se conectan directamente por tornillo a la barra principal, lo que lleva a una mala disipación del calor y fallos frecuentes bajo cargas pesadas. Se recomienda agregar un bloque de distribución en el lado de carga de la barra principal, con las líneas secundarias conectadas desde este bloque. Esto mejora la disipación del calor, la apariencia, la claridad y facilita un cableado seguro.

5. Puesta en Marcha sin Inspección, Creando Peligros de Seguridad

Aunque los productos proporcionados por los fabricantes pasan por estrictas inspecciones de fábrica, los golpes durante el transporte y las vibraciones durante el manejo pueden hacer que algunos tornillos de conexión se aflojen al llegar. Esto lleva a que las conexiones de los cables se sobrecalienten poco después de la operación. Se recomienda realizar una inspección y volver a apretar antes de la puesta en marcha.

6. Otros Problemas

• Ubicación de Instalación Inadecuada: La ubicación inadecuada afecta el paisaje urbano y hace que la caja sea susceptible a daños externos. Elija una ubicación apropiada considerando todos los factores.

• Sistema de Tierra Inadecuado: Algunos sistemas TN-C (conexión de neutro de protección) todavía usan el método de suministro trifásico tetrapolar. El conductor neutro en la red de baja tensión suele ser largo con una impedancia significativa. Bajo cargas trifásicas desequilibradas, la corriente de secuencia cero fluye a través del neutro. Además, debido a factores ambientales, el envejecimiento de los conductores y la humedad, las corrientes de fuga también pueden crear un bucle a través del neutro, haciendo que lleve un potencial, lo cual es perjudicial para la operación segura. Se recomienda adoptar un sistema TN-S (suministro trifásico pentapolar). Aquí, el neutro de trabajo y el conductor de tierra de protección están separados, aislando eficazmente los voltajes peligrosos posibles en el sistema TN-C y manteniendo las carcasas de los equipos a "potencial de tierra", eliminando así el riesgo.

• Espaciado y Características Inadecuados: Un espacio insuficiente entre los dispositivos y entre fases, a veces sin puntos de desconexión visibles, supone riesgos para los electricistas y evita el reemplazo de fusibles en vivo durante la lluvia o la niebla.

• Falta de Protección contra Falta de Fase: La ausencia de protección contra falta de fase lleva a la quema de motores debido a la monofasía.

• Uso de Contadores No Electrónicos: Algunas cajas carecen de contadores de energía electrónicos, impidiendo la lectura centralizada remota de contadores.

• Falta de Mantenimiento: Algunas cajas permanecen cerradas durante todo el año sin inspecciones y mantenimientos rutinarios.

El autor cree que en ubicaciones que requieren alta confiabilidad del suministro de energía y/o tienen condiciones ambientales pobres, las especificaciones de las cajas de distribución deben aumentarse adecuadamente para facilitar el mantenimiento; se deben usar medidas de enfriamiento forzado o componentes eléctricos resistentes a altas temperaturas cuando sea necesario para reducir las tasas de fallo; y se debe instalar equipo inteligente para el monitoreo remoto y la gestión dinámica para lograr un suministro de energía seguro, de alta calidad y confiable.