Proteção por fusíveis em cadeias e painéis fotovoltaicos: contexto de aplicação e verificação

Este guia de aplicação explica o que deve ser verificado nas posições das cadeias e dos arranjos. Ele não determina um valor nominal de fusível nem afirma que todas as instalações fotovoltaicas necessitem do mesmo esquema de proteção. Os dados exatos dos módulos, as instruções do inversor, as condições do local e as normas elétricas aplicáveis determinam o projeto final.

Mapeie a arquitetura da fonte fotovoltaica

Desenhe cada string, o combinador, a saída da matriz e o inversor a jusante ou o equipamento de corrente contínua. Indique o número de strings em paralelo e quaisquer caminhos alternativos que possam causar retroalimentação em uma string com falha. A necessidade de proteção contra sobrecorrente nas strings depende da corrente reversa disponível e dos limites do equipamento, e não simplesmente do fato de o circuito ser solar.

Forneça os dados do módulo, incluindo corrente de curto-circuito, tensão em circuito aberto e a capacidade máxima do fusível em série ou outro limite especificado pelo fabricante, quando aplicável. Mantenha a revisão da documentação do módulo no arquivo de projeto. Um arranjo com um único cordão se comporta de maneira diferente de um combinador com vários cordões, pois os outros cordões podem contribuir para a ocorrência de uma falha.

Registre como as cadeias entram nas caixas combinadoras, se ambas as polaridades exigem proteção de acordo com o projeto da instalação e o esquema de aterramento. Não copie a disposição dos fusíveis de outro projeto sem verificar a topologia de origem. Uma alteração no número de cadeias paralelas pode alterar a corrente reversa disponível e exigir uma revisão.

Diferenciar posições em strings e matrizes

Uma posição de fusível em série protege um ramo dentro da rede paralela, de acordo com o projeto do sistema. Uma posição de fusível de saída em matriz fica mais próxima da saída combinada e pode ter uma corrente nominal e uma capacidade de interrupção em caso de falha diferentes. Não se deve presumir que o mesmo formato do corpo do fusível seja adequado para ambas as localizações sem comparar os dados de corrente, tensão e interrupção.

Utilize uma tabela específica para o local: identificador do circuito, corrente nominal, tensão máxima, corrente de falha prevista, dimensão do condutor, suporte e condições de serviço. A tabela deixa claro se o link proposto pertence a uma cadeia, a uma saída combinada ou a um circuito auxiliar de corrente contínua. As páginas dos fornecedores podem então ser avaliadas em relação à posição correta.

A norma IEC 60269-6 trata de fusíveis para proteção de cadeias e painéis fotovoltaicos. Seu escopo confirma que a proteção fotovoltaica possui requisitos adicionais, mas não estabelece que um determinado código de pedido da RITOKS tenha uma classificação ou certificação específica. Solicite a ficha técnica exata do fusível.

Verifique a tensão máxima de corrente contínua no local

A tensão em circuito aberto da cadeia fotovoltaica varia de acordo com a temperatura e a configuração. O projetista deve calcular a tensão máxima relevante do sistema para o local e compará-la com as classificações exatas de corrente contínua do fusível e do porta-fusível. A tensão nominal do módulo ou a tensão de operação do inversor não são suficientes.

Verifique se todo o conjunto está classificado para o sistema: elemento fusível, porta-fusível, terminais, isolamento do condutor e caixa de proteção. Um elemento fusível com alta tensão nominal em corrente contínua não torna adequado um porta-fusível com classificação inadequada. Não misture componentes baseando-se apenas nas dimensões do cartucho.

Verifique se a classificação do produto se aplica à polaridade e às condições de instalação propostas. Siga as instruções do fabricante para a combinação exata de circuito de ligação e suporte. Um fusível CA genérico do mesmo tamanho não pode substituir um circuito de ligação CC classificado para sistemas fotovoltaicos sem a comprovação adequada.

Analise separadamente a corrente e a interrupção

Indique a corrente contínua máxima que o fusível suporta no compartimento em que está instalado e a corrente de falha prevista que ele deve interromper. A seleção do fusível também deve respeitar os limites do módulo ou condutor protegido. Essas restrições podem apresentar conflitos; uma classificação de corrente mais alta pode evitar acionamentos indesejados, mas deixa o equipamento menos protegido.

As fontes fotovoltaicas podem gerar correntes de falha com características diferentes das de uma fonte convencional de corrente alternada. Solicite evidências de aplicação e interrupção do gPV relevantes para o sistema. Uma especificação de alta capacidade de interrupção não indica o comportamento do fusível em correntes de falha mais baixas ou sob a tensão de corrente contínua e as condições térmicas específicas.

Registre a temperatura no interior da caixa combinadora e qualquer redução de potência decorrente do agrupamento ou da proximidade de outros dispositivos. A capacidade de corrente contínua pode ser afetada pela temperatura ambiente e pela qualidade do contato do suporte. O projeto final deve seguir as instruções do conector e do suporte, em vez de presumir que as especificações de laboratório se apliquem, sem alterações, a um compartimento externo com muitos componentes.

Considere o fusível e o porta-fusível como um conjunto

Verifique se o tamanho físico, a faixa de corrente, a tensão CC, os terminais e os requisitos térmicos correspondem ao fusível e ao porta-fusível corretos. Um cartucho que se encaixe mecanicamente pode, mesmo assim, constituir uma combinação não aprovada. Solicite ao fabricante a confirmação da compatibilidade e de quaisquer restrições de instalação ou substituição.

Considere como a equipe de manutenção identificará e substituirá um fusível queimado. Identifique as posições dos fusíveis, mantenha os códigos de pedidos de peças de reposição no registro do painel e forneça um procedimento de isolamento seguro. Um porta-fusível não funciona automaticamente como um seccionador de carga; verifique separadamente qualquer função de comutação.

Durante a manutenção, verifique o estado dos contatos do porta-fusível, o torque da fiação e a vedação do invólucro. Danos causados pelo calor ou corrosão podem alterar a resistência de contato. Substituir apenas o fusível sem corrigir um porta-fusível danificado pode comprometer a confiabilidade do conjunto.

Um registro de aplicação de fusível fotovoltaico

Mantenha cada verificação vinculada a um código de pedido específico. Se o fornecedor do inversor ou do módulo especificar uma condição de proteção, compare-a com a proposta de fusível e guarde o documento original. Uma condição não resolvida deve permanecer pendente na revisão do projeto, em vez de ser convertida em uma classificação estimada.

Como as opções da RITOKS entram na análise

O Categoria de elos fusíveis CC é um ponto de partida. O Família de links gPV 10×38, Família de links gPV 10×65 e Família de fusíveis solares MGPV representam opções comerciais, e não conjuntos de ligação/suporte automaticamente intercambiáveis.

Envie o esquema unifilar do sistema fotovoltaico, os dados dos módulos, a tensão máxima do sistema, o estudo de falhas e de corrente, a planta do suporte e as condições ambientais por meio de Contato da RITOKS. Solicite dados precisos e a confirmação da compatibilidade. Dessa forma, o fornecedor poderá atender a uma solicitação específica referente a uma string ou posição em um array, em vez de uma solicitação genérica por um “fusível solar”.

Analisar as alterações ao longo da vida útil do projeto

A proteção fotovoltaica deve ser revisada quando um campo de painéis for ampliado, tiver suas cadeias reorganizadas ou for conectado a uma entrada diferente do inversor. Uma cadeia paralela adicionada altera as fontes disponíveis para realimentação em caso de falha. Um módulo de reposição com características diferentes de corrente ou tensão pode invalidar um cálculo, mesmo quando se encaixa na mesma estrutura. Registre os pressupostos que levaram à tabela original de fusíveis para que as equipes de manutenção saibam quais alterações exigem um novo projeto.

Peça ao instalador para identificar cada entrada do combinador e manter um desenho unifilar conforme a obra. O desenho deve identificar o código de ordem do link, o código de ordem do suporte, a disposição da polaridade e o circuito atendido. Se o local tiver vários painéis instalados em etapas, diferencie-os por revisão; uma etiqueta genérica com “fusível fotovoltaico” em uma prateleira de peças de reposição não é suficiente para evitar a substituição por um fusível do mesmo tamanho, mas com classificação incorreta.

Após a ativação de um fusível, investigue a causa antes de inserir um novo cartucho. Inspecione o isolamento dos condutores, os conectores, os contatos do porta-fusível e o string afetado. A ativação de um fusível pode indicar uma falha contínua ou um porta-fusível danificado. A equipe de manutenção deve utilizar um procedimento de isolamento e verificação aprovado para a instalação, pois um string fotovoltaico pode permanecer energizado à luz do dia mesmo após o desligamento do inversor.

Questões sobre compras que garantem a precisão da análise

Ao comparar propostas, solicite as informações completas e atualizadas do link, comprovação de interrupção de corrente contínua e a declaração de conformidade aplicável para o código de pedido exato. Peça a folha de instalação do suporte de acoplamento e quaisquer acessórios permitidos. Se um fornecedor propuser um tamanho de corpo diferente, solicite um layout revisado do painel e uma verificação térmica, em vez de tratar a substituição como uma simples alternativa de preço.

Peça ao engenheiro que anote cada substituição proposta na tabela do circuito: posição, tensão máxima, corrente normal, falha prevista, limite ambiental e limite do equipamento protegido. Um fusível com “capacidade nominal mais alta” não é automaticamente mais adequado. Uma capacidade de tensão mais alta não garante a proteção contra corrente, e uma capacidade de corrente mais alta pode reduzir a proteção de módulos ou condutores.

No caso de um combinador para uso externo, inclua na solicitação as condições de exposição e o ambiente de operação do invólucro. A entrada de água, a exposição à radiação ultravioleta e as oscilações de temperatura podem afetar o plano de montagem e manutenção, mesmo que o próprio fusível tenha sido selecionado com base em critérios elétricos. As especificações do invólucro e do suporte devem corresponder à instalação montada, e não apenas a um componente testado em bancada.

Perguntas frequentes

Cada string fotovoltaica precisa de um fusível?

Não há uma resposta universal para o termo “PV”. A necessidade depende do retorno de energia de fontes paralelas, dos limites dos módulos e das regras aplicáveis ao sistema. Analise a arquitetura específica.

A tensão nominal de um link gPV é suficiente para aprovar o conjunto?

Não. Verifique o suporte, a fiação, o invólucro e a compatibilidade exata da conexão nas condições máximas de tensão e corrente CC do local.

Um fusível CA do mesmo tamanho pode substituir um conector fotovoltaico?

Não presuma isso. É preciso confirmar as especificações relativas à interrupção de corrente contínua (CC) do sistema fotovoltaico e as condições de aplicação para o dispositivo específico.

Conclusão

As decisões relativas aos fusíveis das cadeias e dos painéis fotovoltaicos começam com a análise da topologia da fonte e do retorno de energia. Em seguida, verifique a compatibilidade de tensão, corrente, interrupção e suporte de conexão para cada posição específica. O nome da família de produtos é útil para a escolha do fornecedor, mas o estudo do sistema é que determina a arquitetura de proteção.

Referências

• IEC, IEC 60269-6: Requisitos complementares para fusíveis fotovoltaicos.
• IEC, Requisitos de projeto para sistemas fotovoltaicos da norma IEC 62548-1 (confirme a edição aplicável e as regras locais).