Un contador muestra potencia activa negativa cuando la corriente que mide está desfasada más de 90° respecto a la tensión con la que la compara. La exportación provoca esto, igual que un sensor de corriente invertido o mal ubicado. Otros fallos de cableado dejan el total positivo, pero incorrecto; en el peor caso habitual, el error alcanza dos tercios. Determine la causa antes de modificar los datos.
Esta guía forma parte de la serie sobre fundamentos de la potencia.
Exportación y convención de signos
Una instalación solar exporta cuando la generación supera la demanda, a menudo alrededor del mediodía. Una batería o una unidad de cogeneración puede invertir el flujo en cuestión de minutos, de modo que un mismo intervalo de 15 minutos puede contener importación y exportación. En la acometida principal de esa instalación, una potencia total negativa puede ser correcta.
La mayoría de los contadores siguen la convención de consumidor, en la que la importación es positiva. Un contador en el alimentador de un generador o batería suele configurarse con la convención de generador, para que su producción se lea como positiva. Un contador de cuatro cuadrantes guarda importación y exportación en registros separados. IEC 62056-6-1 los identifica como OBIS 1.8.0 (energía activa importada) y 2.8.0 (energía activa exportada). La energía neta de un intervalo es importación menos exportación. En una instalación que importa y exporta dentro del mismo intervalo, energía neta e importación bruta son cifras distintas; registre cuál utiliza cada informe.
Tres ajustes ocultan el signo:
- Un destino que guarda el valor absoluto de la potencia oculta una exportación real.
- Un sistema que suma los registros de importación y exportación produce una cifra que no corresponde a ninguno de ellos.
- Un contador configurado para acumular energía absoluta cuenta el flujo inverso como consumo. Schneider Electric documenta los modos absoluto y con signo de sus contadores. En uno de esos contadores, un circuito con transformadores invertidos muestra kW negativos mientras el registro de kWh sigue aumentando al ritmo correcto; por eso una comprobación basada solo en energía puede superarse erróneamente.
Compruebe la convención con una carga conocida. Encienda una carga resistiva, como un calentador, sin generación activa. La potencia activa debe aumentar con signo positivo y el factor de potencia debe estar cerca de 1 en cada fase que la alimenta. Anote en la lista de puntos la convención del contador y de cada sistema que almacena sus datos.
Comprobar cada fase antes del total
Con una carga equilibrada, un transformador de corriente invertido produce +1, +1 y −1 por fase, de modo que el contador muestra aproximadamente un tercio del total real. Puede confundirse con un día de poca actividad. Lea tensión, corriente, factor de potencia y potencia activa en cada fase con una carga normal y sin exportación:
| Lo que se observa en una fase | Causa probable |
|---|---|
| Potencia negativa. Factor de potencia de magnitud similar a las otras fases, pero negativo | El transformador apunta en sentido incorrecto o S1 y S2 están intercambiados en el contador |
| Factor de potencia próximo a cero o negativo, con corriente normal | El transformador está en otra fase y su corriente se compara con la tensión equivocada |
| Factor de potencia positivo muy distinto de las otras fases, con corriente normal | El transformador está en otra fase y también invertido |
| Corriente que no coincide con un amperímetro de pinza en el mismo conductor | Relación del transformador o corriente secundaria nominal mal configuradas, o transformador en otro conductor |
| Corriente nula o muy baja con carga en el circuito | El transformador no está conectado o rodea todo un cable multiconductor, donde las corrientes de fase se cancelan |
Un transformador instalado en la fase equivocada desplaza 120° el ángulo entre su corriente y la tensión asociada. Una carga con factor de potencia real de 0,9 (φ = 25,8°) se lee entonces como cos 145,8° = −0,83 o cos −94,2° = −0,07, según la fase de origen de la corriente. Una carga con factor de potencia unitario se lee como −0,5. Si el transformador también está invertido, el desplazamiento se convierte en 60° y la misma carga de 0,9 se lee como +0,83 o +0,07. El caso de +0,83 es el más difícil de detectar: la potencia de esa fase es positiva y un 8 % menor, y 0,83 parece un factor de potencia corriente. Con una carga equilibrada, los tres factores de potencia se parecen; examine cualquier fase que se aparte. La guía de potencia trifásica explica la asociación entre corriente y tensión.
IEC 61869-2 identifica los bornes primarios P1 y P2 y los secundarios S1 y S2, con P1 y S1 de la misma polaridad. Monte cada transformador con el lado P1 orientado hacia la alimentación. Conecte S1 y S2 a los bornes indicados por las instrucciones del contador para esa fase. Algunos contadores permiten invertir un canal mediante software. Eso corrige los datos, pero deja el transformador orientado en contra de su etiqueta; anote la inversión en el plano y en la lista de puntos.
Conserve la asignación original de canales y las lecturas anteriores a la corrección para que el acta muestre el fallo que se encontró.
Medida con dos elementos en una alimentación de tres hilos
Las comprobaciones de fase anteriores suponen una alimentación de cuatro hilos medida con tres elementos. Una alimentación de tres hilos puede medirse con dos elementos porque el teorema de Blondel establece que n conductores necesitan n − 1 elementos. Cada elemento mide entonces una tensión entre líneas junto con una corriente de línea; su potencia no es la potencia de una fase. Con una carga equilibrada, los dos elementos leen V × I × cos(30° + φ) y V × I × cos(30° − φ), donde V es la tensión entre líneas e I, la corriente de línea. Cuando el factor de potencia baja de 0,5 (φ > 60°), el primer elemento lee un valor negativo. Esa lectura es correcta y la suma de ambos sigue siendo el total real. No invierta un transformador para hacerla positiva.
Conciliar el contador principal con los secundarios
Dibuje el árbol de medida antes de comparar números. Muestre el contador principal, cada contador secundario por debajo, los circuitos sin contador secundario y todas las fuentes de generación o almacenamiento. Señale cualquier contador situado al otro lado de un transformador. El Programa Federal de Gestión Energética de EE. UU. agrupa los contadores en niveles de edificio, distribución y uso final; esta clasificación ayuda a organizar el árbol.
Compare después la energía durante el mismo periodo:
| Contador | Energía durante el periodo |
|---|---|
| Principal | 1.000 kWh |
| Secundario A | 400 kWh |
| Secundario B | 350 kWh |
| Sin asignar | 250 kWh |
Los 250 kWh son energía sin asignar hasta saber qué incluyen: circuitos sin contador secundario, servicios compartidos, pérdidas del transformador o un límite de medida diferente. No los presente como error del contador. Identifíquelos en la lista de puntos y sígalos circuito por circuito.
Definir la tolerancia antes de comparar
Acuerde la tolerancia de toda la cadena de medida antes de comparar. Para un peor caso, sume los límites de exactitud de cada contador y sus transformadores de corriente.
Esos límites corresponden a condiciones de referencia y aumentan con corriente baja. IEC 61869-2 permite a un transformador de clase 1 un error de relación de ±3 % al 5 % de la corriente nominal, por lo que un contador secundario con carga ligera durante gran parte del mes tiene una banda más amplia. Sumar los límites es conservador. Combinar por raíz de suma de cuadrados produce una banda más estrecha, pero exige un modelo de incertidumbre justificado. La guía de medida de alta exactitud explica la diferencia.
Alinear hora, unidades y contadores
Compruebe estos puntos antes de sospechar de un contador:
| Comprobación | Causa habitual de una diferencia |
|---|---|
| Hora inicial y final | Medianoche en un sistema, hora de lectura de facturación en otro |
| Zona horaria | Hora local frente a UTC, o un cambio de horario de verano dentro del periodo |
| Etiqueta de intervalo | Un sistema identifica el intervalo por su inicio y otro por su final |
| Magnitud | kW medios comparados con un incremento de kWh |
| Escala | Wh interpretados como kWh o una relación de transformación aplicada dos veces |
| Signo | Energía neta comparada con importación bruta, o un registro de valor absoluto |
| Historial del contador | Reinicio, desbordamiento o sustitución del contador |
| Integridad | Intervalos ausentes, duplicados o valores obsoletos |
Para contadores acumulativos, reste lecturas tomadas en las mismas marcas temporales. La calculadora de demanda por intervalo convierte la diferencia del contador en kW medios. Marque como interpolado cualquier valor del límite temporal que haya interpolado; nadie debe confundirlo con una lectura medida.
Una diferencia negativa entre dos lecturas acumuladas indica un reinicio, desbordamiento, sustitución del contador o fallo de datos. Señale el intervalo e identifique el evento antes de utilizar los datos. La lista de comprobación de puesta en marcha incluye el cálculo del desbordamiento de un registro de 16 bits.
Documentar la corrección
Después de corregir, vuelva a probar con una carga normal y otro estado de funcionamiento, como una máquina encendida y apagada. Conserve en el acta de puesta en marcha el resultado fallido, el cambio y la prueba satisfactoria. Si solo se explica una parte de la diferencia, deje el resto registrado como cuestión abierta. No escale ni corrija datos históricos sin documentar el motivo.
Datos por fase con un ZEM
El analizador eléctrico ZEM se suministra con sus sensores de corriente conectados y calibrados con el contador; la relación y el tipo de sensor se fijan antes de instalarlo. El instalador debe seguir colocando cada sensor en su fase y con la orientación correcta. El ZEM comunica tensión, corriente, potencia activa, factor de potencia y energía por fase, así que las comprobaciones de la tabla pueden realizarse desde la primera lectura. Cuando el contador principal y todos los secundarios informan al mismo Gateway, Edge guarda sus lecturas con una misma base temporal, por lo que los intervalos coinciden para la comparación. La lista de comprobación de puesta en marcha de monitorización energética enumera los registros que deben conservarse en la entrega.
Preguntas frecuentes
¿Por qué muestra potencia negativa mi contador eléctrico?
La potencia fluye hacia fuera a través del contador, el contador o el software utiliza la convención de signos opuesta, o un sensor de corriente está invertido o asociado con la tensión de otra fase. En una alimentación de cuatro hilos sin generación, una fase negativa suele indicar un fallo de cableado en esa fase. En una alimentación de tres hilos medida con dos elementos, uno lee potencia negativa cuando el factor de potencia es inferior a 0,5; esa lectura es correcta.
¿Cómo sé si un transformador de corriente está instalado al revés?
Con una carga normal y sin exportación, la potencia activa de esa fase es negativa. Su factor de potencia tiene la misma magnitud que el de las otras fases, pero signo contrario, y la corriente es normal. Una persona cualificada orienta el transformador con P1 hacia la alimentación o intercambia S1 y S2 en el contador, con el circuito aislado o el secundario del transformador cortocircuitado según exija el fabricante.
¿Por qué no suman mis contadores secundarios el valor del principal?
Compruebe primero que coincidan los periodos, unidades y zonas horarias. Dibuje después el árbol de medida. Circuitos sin contadores secundarios, servicios compartidos, pérdidas del transformador y generación detrás de un contador secundario pueden producir diferencias. Compare esa diferencia con los límites combinados de exactitud de los contadores. Lo que supere esos límites es energía real que el árbol todavía no explica.