Protetor contra surtos de baixa tensão (SPD) no sistema fotovoltaico

Visão geral

O surto é um tipo de interferência transitória, que faz com que a tensão instantânea na rede elétrica exceda a tensão normal nominal sob certas condições. Normalmente, o transiente não dura muito, mas o alcance pode ser bastante alto. É possível subir repentinamente em apenas 1/1000000 segundos, como um trovão, ou desconectar a carga do indutor, ou ligar uma grande carga terá um grande impacto na rede elétrica. Na maioria dos casos, se o equipamento ou circuito conectado à rede elétrica não possuir medidas de proteção contra surtos, o dispositivo será facilmente danificado, e o grau de dano estará relacionado ao nível suportável de tensão do dispositivo.

Os sistemas fotovoltaicos são expostos a grandes áreas de espaço aberto, geralmente na natureza ou no topo de edifícios. Nuvens de chuva carregadas que se acumulam acima desses locais abertos tendem a liberar cargas na forma de raios. Nesse caso, é provável que ocorra um surto de tensão. Quanto maior o espaço, maior a possibilidade de danos. Os surtos podem facilmente danificar equipamentos eletrônicos para uma falha catastrófica. Se alguém estiver presente durante o surto, isso também pode colocar em risco sua segurança pessoal.
Sistemas fotovoltaicos mal protegidos sofrerão danos graves repetidos, resultando em um grande número de custos de manutenção e substituição, tempo de inatividade do sistema e perda de receita. Protetores contra surtos (SPD) instalados adequadamente minimizarão o impacto potencial de descargas atmosféricas.

Para evitar que altas energias passem por equipamentos eletrônicos e causem danos de alta tensão ao sistema fotovoltaico, o surto de tensão deve ter um caminho de aterramento. Por esse motivo, todas as superfícies condutoras devem ser aterradas diretamente e toda a fiação de entrada e saída do sistema (como cabos Ethernet e fontes de alimentação CA) deve ser aterrada por meio de protetores contra surtos. É necessário um protetor contra surtos para cada conjunto de caixas de array, caixas de barramento e isoladores CC.

Classificação dos protetores contra surtos

Tipo 1

O protetor contra sobretensão tipo 1 é recomendado para situações específicas no setor de serviços e edifícios industriais, que protege os aparelhos elétricos da descarga direta e libera a contracorrente causada pela difusão do raio do condutor aterrado para o condutor da rede.

O protetor contra sobretensão tipo 1 é caracterizado por uma onda de corrente de 10/350 μs.

O protetor contra sobretensão tipo 1 pode ser usado no sistema fotovoltaico entre a matriz fotovoltaica e o interruptor de isolamento do serviço principal, que é usado principalmente no inversor central.

Tipo 2

O protetor contra surtos tipo 2 é o principal sistema de proteção para todos os dispositivos elétricos de baixa tensão e foi projetado para ser usado em serviço. Um dispositivo no lado da carga de um dispositivo de sobrecorrente; inclui um protetor contra surtos e um protetor contra surtos de plástico localizado no painel de ramificação. O valor Imax é a corrente máxima de descarga única representada pela forma de onda de 8/20 μs que o estabilizador pode suportar.

Tipo 3

O tipo 3 é geralmente usado em equipamentos de distribuição de energia terminal, o protetor contra surtos deve ser um pára-raios de fonte de alimentação limitadora de tensão em série, sua capacidade de corrente de raio não pode ser inferior a 10KA. O comprimento mínimo do condutor instalado desde o painel de serviço elétrico até o ponto de uso é de 10 metros, e o condutor preso ao protetor contra sobretensão ou usado para conectar o protetor contra sobretensão não deve ser instalado a uma distância de 10 metros.

Como selecionar protetor contra sobretensão para sistema fotovoltaico

Devido às características únicas dos sistemas fotovoltaicos, é necessário o uso de protetores contra surtos especialmente projetados para sistemas fotovoltaicos. Para determinar como escolher o módulo protetor contra surtos correto para o seu sistema fotovoltaico e suas instalações, você precisa saber:

1. A temperatura de operação do sistema;
2. A tensão do sistema;
3. A corrente nominal de curto-circuito do sistema.
4. Tipo de raio (direto ou indireto)
5. Corrente de descarga nominal

Seleção do protetor contra surtos no lado CA

O protetor contra sobretensão usado para proteger a medição de CA de sistemas fotovoltaicos deve atender aos requisitos da IEC 60364-5-53. Em particular, é indicado que a tensão de trabalho entre a linha de transmissão CA e o solo se deve à natureza técnica da fonte de alimentação do inversor, e a tensão de trabalho CA senoidal nem sempre é padronizada. A seleção do protetor contra surtos no lado CA deve considerar a distorção da forma de onda da tensão de trabalho. Picos significativos, comumente referidos como efeitos de corrente harmônica. Portanto, ao selecionar um SPD, não apenas os vários parâmetros principais disponíveis, mas também o SPD com efeito de corrente anti-harmônica devem ser selecionados.

Seleção do protetor contra surtos no lado DC

O protetor contra sobretensão no lado CC do sistema fotovoltaico deve atender aos requisitos da IEC 61643-31.
Na seleção, exceto os principais parâmetros básicos, preste atenção especial a dois parâmetros principais: Ucpv, Iscpv.
Ucpv: A tensão operacional contínua máxima Ucpv de todos os modos de segurança SPD (positivo/negativo, positivo/terra e negativo/terra) deve ser maior ou igual à tensão máxima de circuito aberto Uoc max do painel fotovoltaico em todas as condições de aplicação.
Iscpv: Quando a bateria é conectada ao circuito de alimentação CC, é necessário atender a regulamentações adicionais, pois a corrente de curto-circuito fornecida pela bateria provavelmente será muito maior do que a corrente que o painel fotovoltaico pode fornecer.

Conclusão

A lesão causada por raios é uma das principais ameaças enfrentadas pelo sistema fotovoltaico durante a operação. Para garantir o funcionamento normal do sistema fotovoltaico, é particularmente importante instalar o tipo correto de protetor contra sobretensão em um local confiável no sistema fotovoltaico.

A ETEK Electric fornece diferentes tipos de dispositivos de proteção contra surtos. Se você não tiver certeza de como encontrar um dispositivo de proteção contra surtos que atenda totalmente às suas necessidades, consulte-nos e forneceremos orientações abrangentes.