Proteção de sistemas solares fotovoltaicos: um guia completo para disjuntores, fusíveis e DPS CC/CA

A proteção de sistemas solares fotovoltaicos utiliza disjuntores, fusíveis e protetores contra surtos para evitar danos aos equipamentos causados por falhas elétricas. Esses dispositivos mantêm os sistemas solares seguros e evitam reparos caros.

Por que os sistemas de energia solar fotovoltaica precisam de proteção?

A proteção de painéis solares previne danos aos sistemas fotovoltaicos por falhas elétricas e picos de tensão. O que significa FV em energia solar? FV significa fotovoltaico, que converte a luz solar em eletricidade.

A sequência de operação de um sistema fotovolátil começa com células solares produzindo energia CC. Essa energia flui por strings e matrizes para inversores que convertem CC em CA. Cada estágio precisa de proteção.

A proteção do circuito de energia solar difere dos sistemas elétricos convencionais. Os sistemas solares utilizam altas tensões CC de até 1500 V com baixa corrente de falha. Dispositivos elétricos convencionais não conseguem lidar com essas condições.

Os dispositivos de proteção devem estar em conformidade com os padrões IEC e evitar danos ao equipamento causados por raios ou falhas elétricas.

Quais são os principais tipos de proteção de circuitos solares?

Os sistemas solares fotovoltaicos exigem proteção CC para painéis de alta tensão e proteção CA para conexões à rede. Cada lado lida com diferentes características elétricas e tipos de falhas.

Os principais pontos de proteção incluem:

• Fusíveis de nível de string para grupos individuais de painéis solares
• Disjuntores de nível de matriz para strings combinadas
• Dispositivos de proteção contra surtos para proteção contra raios
• Disjuntores CA para equipamentos conectados à rede

TOSUNlux Disjuntores CC suporta capacidade de interrupção de até 6000 A para painéis solares comerciais.

Como funcionam os disjuntores CC em sistemas solares?

Os disjuntores CC atendem aos requisitos específicos dos circuitos solares CC. Esses dispositivos devem interromper a corrente CC sem o cruzamento natural por zero que ajuda os disjuntores CA a extinguir arcos.

O disjuntor TOSUNlux TSB5-63DC tem um design modular com capacidade de interrupção de até 6000 A e tensão nominal de 800 V. Ele oferece configurações 1P, 2P, 3P e 4P para diferentes requisitos de sistema.

Os disjuntores CC oferecem vários benefícios:

• Redefinir sem substituir peças
• Desconexão integrada para manutenção
• Operação remota para controle do sistema
• Indicação visual do status da viagem

Esses dispositivos passam nos testes de acordo com os padrões IEC60947-2 e exigem a certificação INTERTEK.

Por que os fusíveis são importantes para a proteção de strings solares?

Os fusíveis de corda solar fornecem proteção contra fluxo de corrente reversa quando os painéis estão sombreados ou danificados. Fusível para sistema de energia solar as instalações usam dispositivos especializados com classificação CC que operam com baixas correntes de falha.

Fusíveis fotovoltaicos têm tempos de resposta mais rápidos do que disjuntores para proteção de strings. Eles oferecem maior capacidade de interrupção CC de até 50 kA e funcionam bem em temperaturas de -40 °C a +90 °C.

Os benefícios do Fuse incluem:

• Menor custo por ponto de proteção
• Tamanho menor
• Sem desgaste ao longo do tempo
• Melhor coordenação

Os fusíveis solares devem atender aos padrões IEC 60269-6 (gPV) e UL 248-19 para uma operação confiável.

Qual é o papel dos dispositivos de proteção contra surtos?

Raios podem destruir equipamentos solares desprotegidos em segundos. Protetores contra surtos de energia solar fotovoltaica desviar picos de tensão perigosos para o solo antes que eles atinjam inversores e sistemas de controle.

Os protetores contra surtos solares fotovoltaicos TOSUNlux possuem as certificações CE e UKCA da INTERTEK. Eles passaram nos testes de certificação DC600V, DC800V e DC1000V. Esses dispositivos oferecem configurações de 2 ou 3 polos com design modular.

A proteção contra surtos se torna crítica ao considerar os custos de substituição de inversores danificados e equipamentos de monitoramento.

Os dispositivos de surto CC devem lidar com:

• Tensão máxima acima da tensão do sistema
• Níveis de corrente de pico esperados
• Nível de proteção de tensão para equipamentos
• Classificação Tipo 1 ou Tipo 2 com base na localização

Como os disjuntores CA protegem os inversores solares?

Os disjuntores CA em sistemas solares lidam com cargas diferentes dos disjuntores CC. Escolhendo os disjuntores certos para proteção do inversor solar fotovoltaico envolve a correspondência das classificações do disjuntor com as especificações de saída do inversor.

Os disjuntores CA devem suportar as correntes de partida do inversor e a distorção harmônica da conversão de energia. Os disjuntores CA padrão funcionam, mas podem desarmar desnecessariamente sem o dimensionamento adequado.

O Interruptor isolador CA vs CC A escolha afeta os procedimentos de manutenção. As desconexões CA seguem códigos elétricos padrão, enquanto o isolamento CC requer dispositivos especiais com classificação de arco.

O que é coordenação de proteção em sistemas solares?

Os fusíveis de string devem eliminar as falhas antes que os disjuntores do conjunto desarmem. Isso evita que todo o conjunto desconecte quando apenas uma string apresentar problemas. Sem a coordenação adequada, uma falha em uma única string pode desativar todo o sistema.

Use curvas de tempo-corrente para selecionar as classificações dos dispositivos. Um fusível de string de 15 A deve ser desarmado em 0,1 segundo, enquanto o disjuntor de matriz de 125 A leva 1 segundo. Essa relação de tempo de 10:1 garante a seletividade.

A coordenação também requer conformidade com a proteção da rede elétrica e os requisitos do código de desligamento rápido para a segurança dos primeiros socorristas.

Como os fatores ambientais afetam os dispositivos de proteção?

As instalações solares enfrentam ambientes externos adversos, incluindo temperaturas extremas, umidade, exposição aos raios UV e vibração mecânica. Os dispositivos de proteção devem manter o desempenho nessas condições com classificações IP adequadas.

A temperatura ambiente afeta o desempenho e as classificações do dispositivo. Locais com altas temperaturas exigem cálculos de redução de capacidade para garantir uma operação segura dentro das especificações do fabricante.

As considerações ambientais incluem:

• Classificações IP65 ou superiores para instalações externas
• Materiais resistentes a UV para durabilidade a longo prazo
• Fatores de redução de temperatura para climas quentes
• Resistência à corrosão para ambientes costeiros

Perguntas frequentes

Que proteção é necessária para sistemas solares fotovoltaicos? 

Os sistemas solares precisam de disjuntores CC ou fusíveis para proteção de string, dispositivos de proteção em nível de matriz, dispositivos de proteção contra surtos para proteção contra raios e disjuntores CA para proteção de saída do inversor.

Por que disjuntores padrão não podem ser usados para aplicações solares CC? 

Disjuntores CA padrão não conseguem interromper a corrente CC de forma confiável, pois os circuitos CC não possuem a passagem natural por zero que ajuda a extinguir arcos elétricos. Dispositivos CC específicos para energia solar são necessários.

Como dimensionar dispositivos de proteção para minha instalação solar? 

O dimensionamento do dispositivo de proteção depende da corrente de curto-circuito do painel solar, dos cálculos de tensão do sistema e da amperagem do condutor. Use fatores de 1,25 ou 1,56 vezes a corrente de curto-circuito, dependendo do tipo de dispositivo.

Conclusão

Os sistemas solares precisam de disjuntores, fusíveis e protetores contra surtos especiais, projetados para aplicações em CC. Esses dispositivos suportam altas tensões e baixas correntes de falha, o que os equipamentos padrão não conseguem. A proteção adequada mantém os equipamentos seguros e atende aos códigos de segurança durante toda a vida útil do sistema.