Protetor contra surtos de baixa tensão (DPS) em sistemas fotovoltaicos

Visão geral

Surtos são um tipo de interferência transitória que causa um aumento instantâneo na tensão da rede elétrica, acima da tensão nominal, sob certas condições. Geralmente, o surto não dura muito tempo, mas sua amplitude pode ser considerável. É possível que ocorra um aumento repentino em apenas 1/1000000 de segundo, como em um trovão, ou que a desconexão de uma carga indutiva ou a ligação de uma carga pesada causem 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 a gravidade do dano estará relacionada ao nível de tensão suportável do dispositivo.

Os sistemas fotovoltaicos ficam expostos a grandes áreas abertas, geralmente em meio à natureza ou no topo de edifícios. Nuvens de chuva carregadas que se acumulam sobre esses locais tendem a liberar cargas na forma de raios. Nesse caso, é provável que ocorra uma sobretensão. Quanto maior a área, maior a possibilidade de danos. Sobretensões podem facilmente danificar equipamentos eletrônicos, causando falhas catastróficas. Se alguém estiver presente durante a sobretensão, sua segurança pessoal também pode ser colocada em risco.
Sistemas fotovoltaicos mal protegidos sofrerão danos graves repetidos, resultando em altos custos de manutenção e substituição, tempo de inatividade do sistema e perda de receita. Protetores contra surtos (DPS) instalados corretamente minimizarão o impacto potencial de descargas atmosféricas.

Para evitar que a alta energia passe pelos equipamentos eletrônicos e cause danos por alta tensão ao sistema fotovoltaico, é necessário um caminho de aterramento para os surtos de tensão. 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. Um protetor contra surtos é necessário para cada conjunto de caixas de distribuição, caixas de barramento e isoladores CC.

Classificação de protetores contra surtos

Tipo 1

O protetor contra surtos tipo 1 é recomendado para situações específicas no setor de serviços e em edifícios industriais, protegendo os equipamentos elétricos contra descargas atmosféricas diretas e liberando a corrente reversa causada pela difusão do raio do condutor aterrado para o condutor da rede.

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

O protetor contra surtos tipo 1 pode ser usado no sistema fotovoltaico entre o conjunto fotovoltaico e a chave geral de isolamento, sendo utilizado 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 uso em serviço. É um dispositivo no lado da carga de um dispositivo de sobrecorrente; inclui um protetor contra surtos e um protetor contra surtos com invólucro de plástico localizado no painel de distribuição. O valor Imax é a corrente máxima de descarga única representada pela forma de onda de 8/20 μs que o protetor contra surtos pode suportar.

Tipo 3

O tipo 3 é geralmente utilizado em equipamentos de distribuição de energia em terminais. O protetor contra surtos deve ser um para-raios com limitação de tensão em série, cuja capacidade de corrente de raio não pode ser inferior a 10 kA. O comprimento mínimo do condutor instalado desde o painel de serviço elétrico até o ponto de uso é de 10 metros, e o condutor conectado ao protetor contra surtos ou utilizado para conectar o protetor contra surtos não deve ser instalado a menos de 10 metros de distância.

Como selecionar um protetor contra surtos para um sistema fotovoltaico

Devido às características únicas dos sistemas fotovoltaicos, é necessário utilizar protetores contra surtos especialmente projetados para eles. Para determinar como escolher o módulo de proteção contra surtos adequado 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 surtos utilizado para proteger a medição CA de sistemas fotovoltaicos deve estar em conformidade com os requisitos da norma IEC 60364-5-53. Em particular, indica-se que a tensão de operação entre a linha de transmissão CA e o terra, devido à natureza técnica da fonte de alimentação do inversor, nem sempre é padronizada, pois a tensão CA senoidal de operação é um fator limitante. A seleção do protetor contra surtos no lado CA deve considerar a distorção da forma de onda da tensão de operação, especialmente picos significativos, comumente denominados efeitos harmônicos. Portanto, ao selecionar um DPS, deve-se considerar não apenas os principais parâmetros disponíveis, mas também optar por um DPS com proteção contra efeitos harmônicos.

Seleção do protetor contra surtos no lado CC

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

Conclusão

Danos causados por raios são uma das principais ameaças enfrentadas pelos sistemas fotovoltaicos durante a operação. Para garantir o funcionamento normal do sistema fotovoltaico, é fundamental instalar o protetor contra surtos adequado em um local confiável.

A ETEK Electric oferece diversos tipos de dispositivos de proteção contra surtos. Caso tenha dúvidas sobre como encontrar um dispositivo de proteção contra surtos que atenda plenamente às suas necessidades, entre em contato conosco e lhe forneceremos orientações completas.