Protección contra fallos de arco de CC en sistemas fotovoltaicos: 9 reglas para prevenir riesgos de incendio solar

Resumen rápido

Los fallos de arco de CC en sistemas fotovoltaicos son uno de los riesgos ocultos más peligrosos. A menudo comienzan por conectores sueltos, cables dañados, crimpado deficiente, envejecimiento del aislamiento, humedad o una instalación incorrecta. A diferencia de los fallos por sobrecorriente simples, un arco de CC puede seguir ardiendo porque la corriente continua no cruza naturalmente por cero como lo hace la corriente alterna.

Una protección eficaz contra fallos de arco de CC en sistemas fotovoltaicos no debe depender de un solo dispositivo. Un diseño más seguro utiliza múltiples capas de protección: enrutamiento correcto de cables, conectores de CC de alta calidad, fusibles gPV, dispositivos de protección contra sobretensiones de CC, protección en cajas combinadoras, funciones AFCI, inspección térmica y protección contra incendios en armarios eléctricos.

Para contratistas EPC, instaladores solares, ingenieros eléctricos y equipos de operación y mantenimiento (O&M), el objetivo no es solo pasar la inspección. El objetivo real es reducir los fallos del inversor, evitar daños por incendio, mejorar el tiempo de actividad del sistema y facilitar el mantenimiento.

Índice

1. ¿Qué es un fallo de arco de CC en sistemas fotovoltaicos?
2. Por qué los fallos de arco de CC son peligrosos en los sistemas solares
3. Causas comunes de fallas de arco en CC fotovoltaica
4. Arco en serie vs. arco en paralelo vs. arco a tierra
5. Por qué la protección estándar contra sobrecorriente no es suficiente
6. 9 reglas prácticas para la protección contra fallas de arco en CC fotovoltaica
7. Cómo los fusibles gPV ayudan a reducir la escalada de fallas
8. Por qué la protección SPD en CC sigue siendo necesaria
9. Diseño de cajas combinadoras para sistemas solares más seguros
10. Protección contra incendios en gabinetes como última capa de seguridad
11. Lista de verificación de inspección para ingenieros e instaladores
12. PREGUNTAS FRECUENTES

1. ¿Qué es una falla de arco de CC fotovoltaica?

Una falla de arco de CC fotovoltaica es una descarga eléctrica anormal que ocurre en el lado de corriente continua de un sistema fotovoltaico. Puede ocurrir cuando la corriente salta a través de un espacio entre conductores, contactos de conectores, aislamiento dañado o puntos de cableado sueltos.

En un sistema solar fotovoltaico, las fallas de arco de CC son especialmente peligrosas porque el arreglo fotovoltaico continúa generando energía siempre que haya luz solar disponible. Si el voltaje del sistema es alto, especialmente en proyectos de 1000V CC o 1500V CC, el arco puede volverse lo suficientemente estable como para producir altas temperaturas, carbonización, humo y, finalmente, un incendio.

Los proyectos solares modernos utilizan circuitos de cadena más largos, voltajes de CC más altos, cajas combinadoras más grandes y estaciones de inversores más compactas. Estos diseños mejoran la eficiencia, pero también aumentan la importancia de la protección contra fallas de arco de CC fotovoltaicas.

La investigación sobre fallas de arco de CC en sistemas fotovoltaicos ha identificado repetidamente las fallas de arco no detectadas como un grave riesgo de incendio para sistemas fotovoltaicos residenciales, comerciales y a escala de servicios públicos.

2. Por qué las fallas de arco de CC son peligrosas en los sistemas solares

Una falla de arco de CC no es solo una pequeña chispa eléctrica. Puede convertirse en una descarga continua de alta temperatura. Una vez que comienza, puede dañar el aislamiento, derretir partes de los conectores, quemar las cubiertas de los cables e incendiar materiales combustibles cercanos.

El peligro es mayor en los sistemas fotovoltaicos porque el lado de CC está activo durante las horas de luz. Incluso si el interruptor de CA está apagado, los módulos fotovoltaicos pueden seguir suministrando tensión al circuito de CC.

Por este motivo, la protección contra fallos de arco en CC fotovoltaica debe tenerse en cuenta desde el diseño hasta la instalación y el mantenimiento. Esperar a que aparezca humo visible es demasiado tarde.

Una estrategia práctica de seguridad solar debe responder a tres preguntas:

• ¿Cómo reducimos la posibilidad de fallos de arco?
• ¿Cómo detectamos las condiciones anómalas de forma temprana?
• ¿Cómo evitamos que un pequeño fallo eléctrico se convierta en un incendio?

La seguridad fotovoltaica no se consigue con un solo producto. Se logra mediante una protección coordinada.

3. Causas comunes de los fallos de arco en CC fotovoltaica

La mayoría de los fallos de arco en CC fotovoltaicos no son causados por un único fallo dramático. Por lo general, provienen de pequeños problemas que aumentan con el tiempo.

Las causas más comunes son:

• Conectores tipo MC4 flojos
• Engaste deficiente de los conectores
• Incompatibilidad de conectores entre diferentes marcas
• Aislamiento del cable de CC dañado
• Flexión del cable más allá del radio permitido
• Envejecimiento por rayos UV de los cables exteriores
• Entrada de agua en las cajas combinadoras
• Polvo, niebla salina o corrosión
• Par de apriete incorrecto en los terminales
• Gestión deficiente del cableado
• Daños por roedores
• Vibraciones en sistemas montados en tejados o en suelo
• Portafusibles o terminales sobrecalentados
• Mantenimiento retrasado tras las alarmas

En grandes plantas fotovoltaicas, el problema a menudo no es que los ingenieros desconozcan el riesgo. El problema es que miles de conectores, cables, fusibles, terminales y cajas combinadoras deben permanecer fiables durante muchos años en condiciones de intemperie.

Es por ello que la protección contra fallos de arco en CC fotovoltaica debe tratarse como una cuestión de diseño a nivel de sistema, y no solo como una cuestión de selección de producto.

Arco en serie vs. arco en paralelo vs. arco a tierra

Las fallas de arco en sistemas fotovoltaicos se dividen comúnmente en tres tipos: fallas de arco en serie, fallas de arco en paralelo y fallas de arco a tierra.

Falla de arco en serie

Un arco en serie ocurre cuando una trayectoria conductora está parcialmente interrumpida. Por ejemplo, un conector puede estar flojo, un cable puede estar dañado o un terminal puede tener un mal contacto.

La corriente sigue fluyendo a través del circuito, pero cruza un pequeño espacio de aire o un punto de alta resistencia. Esto genera calor y formación de arco.

Los arcos en serie son difíciles de detectar porque la corriente puede permanecer dentro del rango operativo normal. Un fusible convencional podría no activarse debido a que no existe una sobrecorriente significativa.

Falla de arco en paralelo

Un arco en paralelo ocurre cuando la corriente salta entre dos conductores de diferente potencial. Esto puede suceder entre cables de CC positivos y negativos, entre cadenas (strings) o dentro de un aislamiento dañado.

Los arcos en paralelo pueden producir una corriente de falla mayor que los arcos en serie, especialmente cuando hay múltiples cadenas conectadas en paralelo.

Falla de arco a tierra

Un arco a tierra ocurre cuando un conductor de CC bajo tensión genera un arco hacia una parte metálica conectada a tierra o hacia la envolvente del equipo. Esto puede ser causado por fallas en el aislamiento, daños mecánicos, entrada de agua o una instalación deficiente.

Cada tipo de arco requiere métodos de detección y protección diferentes. Es por esto que la protección contra fallas de arco de CC en sistemas fotovoltaicos debe combinar la calidad de la instalación, el monitoreo, la protección por fusibles, la protección contra sobretensiones y la seguridad a nivel de envolvente.

5. Por qué la protección estándar contra sobrecorriente no es suficiente

Muchas personas asumen que un fusible o un interruptor automático pueden resolver cualquier falla eléctrica. Esto no es cierto.

Los dispositivos de sobrecorriente están diseñados para interrumpir corrientes excesivas. Sin embargo, algunas fallas de arco de CC pueden no generar suficiente corriente para activar un fusible rápidamente, especialmente en el caso de fallas de arco en serie.

Esto no significa que los fusibles sean inútiles. Significa que los fusibles deben entenderse correctamente.

Un fusible gPV es esencial para proteger las cadenas y arreglos fotovoltaicos contra la corriente inversa y ciertas condiciones de falla. La norma IEC 60269-6 establece requisitos suplementarios para los eslabones fusibles utilizados en la protección de cadenas y arreglos fotovoltaicos de hasta 1500V CC.

Sin embargo, la protección contra fallas de arco en CC fotovoltaica requiere más que una protección contra sobrecorriente. También necesita detección de arco, cableado correcto, protección contra sobretensiones, envolventes seguras e inspección periódica.

6. 9 Reglas prácticas para la protección contra fallas de arco en CC fotovoltaica

Regla 1: Utilice un enrutamiento adecuado de los cables de CC

Un enrutamiento deficiente de los cables es una de las formas más sencillas de crear riesgos de falla a largo plazo. Los cables de CC no deben estirarse, aplastarse, doblarse bruscamente ni exponerse a esfuerzos mecánicos innecesarios.

Un buen enrutamiento de cables debe:

• Evitar bordes metálicos afilados
• Mantener organizados los cables positivos y negativos
• Reducir el movimiento de los cables bajo condiciones de viento o vibración
• Evitar puntos de acumulación de agua
• Mantener el radio de curvatura correcto
• Utilizar bridas o soportes resistentes a los rayos UV
• Mantener los cables alejados de superficies calientes

Una disposición ordenada de los cables facilita la inspección y reduce los puntos de tensión ocultos.

Regla 2: Evitar la incompatibilidad de conectores

La incompatibilidad de conectores es un riesgo común pero a menudo ignorado. Incluso si dos conectores parecen similares, pueden no tener el mismo diseño de contacto, tolerancia de material, rendimiento de sellado o certificación.

Los conectores no coincidentes pueden aumentar la resistencia de contacto. Una mayor resistencia genera calor. Con el tiempo, el calor puede dañar las piezas de plástico, reducir la presión de contacto y aumentar el riesgo de fallos de arco.

Para la protección contra fallos de arco en CC fotovoltaica, los instaladores deben evitar mezclar marcas de conectores a menos que el fabricante confirme claramente su compatibilidad.

Regla 3: Par de apriete de los terminales de control

Los terminales flojos son una fuente importante de sobrecalentamiento. Los terminales demasiado apretados también pueden dañar los conductores o el equipo.

Todos los terminales en la caja combinadora, portafusibles, interruptor de CC, SPD y entrada del inversor deben apretarse de acuerdo con el valor de par especificado por el fabricante.

Para proyectos EPC, el control del par de apriete no debe considerarse opcional. Debe formar parte del registro de instalación.

Regla 4: Utilizar fusibles gPV correctos

Las cadenas fotovoltaicas deben utilizar fusibles diseñados para circuitos de CC fotovoltaicos, no fusibles de CA comunes.

Los fusibles gPV están diseñados para interrumpir corrientes de falla de CC en aplicaciones fotovoltaicas. Se utilizan ampliamente en cajas combinadoras, protección de entrada de inversores y protección de cadenas fotovoltaicas.

La norma IEC 60269-6 cubre específicamente los eslabones fusibles para la protección de sistemas de energía solar fotovoltaica.

Para los ingenieros, la selección del fusible debe considerar:

• Tensión nominal
• Corriente nominal
• Capacidad de rotura
• Corriente de la cadena fotovoltaica
• Número de cadenas en paralelo
• Temperatura ambiente
• Compatibilidad del portafusibles
• Requisitos de reducción de potencia (derating)
• Coordinación con cables y dispositivos aguas arriba

Un fusible incorrecto puede provocar disparos intempestivos o no proteger el circuito correctamente.

Regla 5: Instalar protección SPD de CC

Los rayos y las sobretensiones de conmutación pueden dañar inversores, dispositivos de monitoreo, cajas combinadoras y sistemas de aislamiento. El daño por sobretensión no siempre causa un fallo inmediato. A veces debilita el aislamiento y aumenta el riesgo de fallos futuros.

Por lo tanto, los dispositivos de protección contra sobretensiones de CC son una parte importante de la protección contra fallos de arco de CC en sistemas fotovoltaicos.

La norma IEC 61643-31 se aplica a los SPD destinados al lado de CC de instalaciones fotovoltaicas de hasta 1500 V CC. Estos SPD están diseñados para limitar las tensiones de sobretensión y desviar las corrientes de sobretensión.

La norma IEC 61643-32 también describe los principios de selección, instalación y coordinación para los SPD utilizados en el lado de CC de instalaciones fotovoltaicas de hasta 1500 V CC.

Para una mejor protección, los SPD de CC se instalan generalmente:

• Dentro de las cajas combinadoras fotovoltaicas
• Cerca de las entradas de CC del inversor
• En cajas de distribución de CC
• En sistemas expuestos a riesgo de rayos
• Donde los recorridos largos de cables de CC aumentan la exposición a sobretensiones

Regla 6: Mejorar la protección de la caja combinadora

La caja combinadora es uno de los lugares más importantes para la protección contra fallos de arco de CC en sistemas fotovoltaicos. Contiene múltiples strings, fusibles, terminales, módulos SPD, interruptores de CC y entradas de cables.

Si la caja combinadora está mal diseñada, pueden producirse filtraciones de agua, acumulación de calor, cableado suelto y fallos de aislamiento dentro del gabinete.

Una caja combinadora más segura debe incluir:

• Gabinete con clasificación IP adecuada
• Prensacables correctos
• Portafusibles para corriente continua (DC)
• Protección contra sobretensiones (SPD) de tipo 2 para corriente continua (DC)
• Separación clara del cableado positivo y negativo
• Distancias de fuga y de aislamiento correctas
• Buena disipación de calor
• Etiquetado visible
• Diseño de fácil mantenimiento
• Puesta a tierra fiable

La caja combinadora no debe tratarse como una simple caja de conexiones. Es un centro de protección.

Regla 7: Utilice AFCI o detección de arco donde sea necesario

La tecnología de interruptor de circuito por falla de arco está diseñada para detectar comportamientos de arco peligrosos e interrumpir el circuito o apagar el sistema.

En algunos mercados, los códigos eléctricos exigen protección contra fallas de arco fotovoltaico para ciertos sistemas fotovoltaicos. Por ejemplo, los documentos relacionados con el NEC incluyen requisitos para la protección de circuitos de falla de arco de CC fotovoltaico cuando los circuitos de CC operan a 80 V CC o más entre conductores.

Para proyectos internacionales, los ingenieros deben verificar los códigos locales, las funciones del inversor y las especificaciones del proyecto. Los requisitos de AFCI pueden variar según el país, el tipo de sistema, la ubicación de la instalación y la autoridad competente.

Regla 8: Añada la inspección térmica a las operaciones y mantenimiento (O&M)

La inspección térmica es uno de los métodos más prácticos para la detección temprana de riesgos. Muchos riesgos de falla de arco comienzan como un calentamiento anormal.

Los equipos de operación y mantenimiento (O&M) deben inspeccionar:

• Temperatura de los conectores
• Temperatura del portafusibles
• Temperatura de los terminales del SPD
• Terminales del interruptor de CC
• Prensaestopas
• Terminales de entrada de CC del inversor
• Barras colectoras de la caja combinadora
• Signos de decoloración o derretimiento

Un punto caliente pequeño no debe ignorarse. Puede indicar una conexión floja, sobrecarga, corrosión, un mal crimpado o la degradación de componentes internos.

Regla 9: Añadir protección contra incendios en armarios para envolventes críticas

Incluso con un buen diseño eléctrico, ningún sistema puede eliminar el riesgo por completo. Para armarios críticos, la protección contra incendios en armarios eléctricos puede actuar como la última capa de seguridad.

Los dispositivos de extinción automática de incendios pueden instalarse dentro de armarios eléctricos, cajas combinadoras, cuadros de distribución, armarios de telecomunicaciones y armarios auxiliares de almacenamiento de energía.

Para proyectos solares, la protección contra incendios a nivel de armario es especialmente útil en:

• Estaciones de inversores
• Armarios de distribución de CC
• Cajas combinadoras en entornos de alto riesgo
• Envolventes eléctricas exteriores
• Plantas fotovoltaicas remotas
• Proyectos fotovoltaicos en cubiertas industriales
• Armarios de energía solar para telecomunicaciones
• Armarios de baterías y auxiliares de CC

El objetivo no es sustituir una buena protección eléctrica. El objetivo es suprimir un pequeño incendio interno antes de que se propague a los equipos cercanos.

7. Cómo ayudan los fusibles gPV a reducir la escalada de fallos

Un fusible gPV es uno de los componentes de protección más importantes en los circuitos solares de CC.

En sistemas fotovoltaicos de múltiples cadenas, la corriente inversa puede fluir desde cadenas en buen estado hacia una cadena con fallo. Esto puede sobrecalentar cables, conectores y módulos. Un fusible gPV seleccionado correctamente ayuda a interrumpir esta corriente de fallo antes de que el daño se propague.

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Para la protección contra fallos de arco en CC fotovoltaica, el fusible ayuda de varias maneras:

• Limita la escalada de fallos en circuitos de cadenas en paralelo.
• Protege los cables contra corrientes excesivas.
• Reduce la energía disponible durante ciertas condiciones de fallo.
• Aísla las cadenas con fallos para un mantenimiento más seguro.
• Mejora la coordinación de la protección del sistema.

Sin embargo, la calidad del fusible es importante. Un fusible o portafusibles de baja calidad puede sobrecalentarse durante el funcionamiento normal. Un contacto deficiente dentro del portafusibles puede convertirse en un punto de riesgo por sí mismo.

Por esta razón, los ingenieros deben considerar tanto el eslabón fusible como el portafusibles como un único sistema de protección.

Requisitos de los fusibles fotovoltaicos según la norma IEC 60269-6

8. Por qué sigue siendo necesaria la protección mediante SPD de CC

Algunos instaladores preguntan si la protección mediante SPD de CC sigue siendo necesaria si el inversor ya incluye protección.

La respuesta es sí, especialmente en instalaciones fotovoltaicas expuestas.

Un conjunto fotovoltaico suele tener largos recorridos de cable en exteriores. Estos cables pueden captar energía de sobretensión inducida por rayos cercanos. La energía de la sobretensión puede viajar a través de los cables de CC hacia el inversor, los equipos de monitorización y los sistemas de comunicación.

Un SPD de CC ayuda a desviar la corriente de sobretensión y a limitar la sobretensión transitoria antes de que dañe los equipos sensibles.

Para una estrategia completa de protección contra fallos de arco en CC fotovoltaica, la protección mediante SPD es importante porque los eventos de sobretensión pueden debilitar el aislamiento, dañar los componentes electrónicos y crear una degradación oculta. Un sistema puede seguir funcionando después de una sobretensión, pero su fiabilidad a largo plazo puede verse reducida.

Un buen diseño de SPD debe considerar:

• Tensión del sistema FV
• Tensión máxima de funcionamiento continuo
• Requisito de tipo 1 o tipo 2
• Corriente de descarga nominal
• Corriente de descarga máxima
• Ubicación de la instalación
• Sistema de puesta a tierra
• Longitud del cable
• Coordinación entre dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD)
• Requisito de señalización remota

Para proyectos fotovoltaicos comerciales y a escala de servicios públicos, los SPD no deben seleccionarse únicamente por precio. Deben seleccionarse de acuerdo con la tensión del sistema, el riesgo de instalación y la coordinación de protección.

9. Diseño de cajas combinadoras para sistemas solares más seguros

Una caja combinadora puede reducir el riesgo o crearlo. La diferencia radica en la calidad del diseño.

Una buena caja combinadora fotovoltaica debe hacer que el sistema sea más fácil de inspeccionar, más seguro de mantener y más fiable durante eventos anormales.

Los puntos de diseño importantes incluyen:

Componentes con clasificación para CC

Todos los componentes dentro de la caja combinadora deben ser adecuados para tensión de CC y aplicaciones fotovoltaicas. Los dispositivos con clasificación para CA no deben utilizarse como sustitutos.

Separación clara del cableado

Los conductores positivos y negativos deben estar dispuestos de forma clara. Una mala disposición del cableado aumenta la posibilidad de estrés en el aislamiento, confusión durante el mantenimiento y contacto accidental.

Posición correcta del SPD

El SPD de CC debe instalarse con un cableado corto y directo. Los cables de conexión largos del SPD reducen la eficacia de la protección.

Selección adecuada del portafusibles

El portafusibles debe coincidir con el tamaño, voltaje, corriente y requisitos térmicos del fusible. Los portafusibles sobrecalentados son un problema común en las cajas combinadoras de baja calidad.

Protección IP

Las cajas combinadoras para exteriores deben resistir el agua, el polvo, la exposición a los rayos UV y los cambios de temperatura. La entrada de agua puede provocar fallos en el aislamiento y corrosión.

Visibilidad del mantenimiento

Las etiquetas, los diagramas de cableado, las ventanas indicadoras y la señalización remota pueden ayudar a los equipos de mantenimiento a localizar rápidamente los componentes averiados.

Una caja combinadora no es solo un punto de conexión. Es la primera estación de protección entre el campo fotovoltaico y el inversor.

10. Protección contra incendios en armarios como última capa de seguridad

Los dispositivos de protección eléctrica reducen la probabilidad de fallo. La protección contra incendios reduce las consecuencias cuando ocurre el fallo.

Esta distinción es importante.

Un fusible no extingue un incendio.
Un SPD no extingue un incendio.
Un interruptor automático no extingue incendios.
Un AFCI no repara el aislamiento dañado.

Para proyectos fotovoltaicos de alto valor, los ingenieros deben pensar en capas:

1. Prevenir fallos mediante un buen diseño.
2. Limitar los daños eléctricos mediante fusibles y SPD.
3. Detectar arcos anormales o condiciones térmicas.
4. Aislar el circuito averiado.
5. Suprimir incendios dentro de envolventes críticas.

La protección contra incendios en armarios es especialmente útil cuando los equipos eléctricos se instalan en ubicaciones remotas o sin personal. Si se produce un fallo durante la noche, en periodos de alta irradiancia o en una planta desértica remota, la respuesta humana puede verse retrasada.

Un dispositivo automático de extinción de incendios para armarios puede ayudar a suprimir incendios en fase inicial dentro de espacios eléctricos cerrados antes de que el fuego se propague a todo el armario o a equipos cercanos.

11. Lista de verificación de inspección para ingenieros e instaladores

Utilice esta lista de verificación durante la instalación, la puesta en marcha y el mantenimiento periódico.

Inspección de cables y conectores

• ¿Todos los conectores son de marcas compatibles?
• ¿Están los conectores completamente bloqueados?
• ¿Están los cables protegidos contra bordes afilados?
• ¿Están los cables soportados adecuadamente?
• ¿Es aceptable el radio de curvatura?
• ¿Hay signos de envejecimiento por rayos UV?
• ¿Hay signos de daños causados por animales?
• ¿Están los prensaestopas sellados correctamente?

Inspección de la caja combinadora

• ¿Está el gabinete sellado correctamente?
• ¿Están los portafusibles clasificados para uso en CC fotovoltaica?
• ¿Está el SPD de CC instalado correctamente?
• ¿Son normales los indicadores del SPD?
• ¿Están los terminales apretados con el par de apriete correcto?
• ¿Está el cableado ordenado y claramente separado?
• ¿Hay decoloración cerca de los terminales?
• ¿Es fiable la conexión a tierra?

Inspección de fusibles

• ¿Se han seleccionado los fusibles gPV de acuerdo con la corriente de la cadena?
• ¿Es la tensión nominal adecuada para el sistema?
• ¿Es suficiente la capacidad de ruptura?
• ¿Se sobrecalientan los portafusibles?
• ¿Tienen los fusibles de repuesto la misma especificación?
• ¿Existe un registro de mantenimiento?

Inspección del SPD

• ¿Es el SPD adecuado para una tensión de sistema de 1000V CC o 1500V CC?
• ¿Es el SPD de Tipo 1 o Tipo 2 según las necesidades del proyecto?
• ¿Son las longitudes de los cables cortas y directas?
• ¿Se requiere señalización remota?
• ¿Ha cambiado de color el indicador de fallo del SPD?
• ¿Es aceptable la resistencia de puesta a tierra?

Inspección de protección contra incendios

• ¿Están los armarios críticos equipados con protección contra incendios interna?
• ¿Está el dispositivo instalado en la posición correcta?
• ¿Existe suficiente cobertura de volumen protegido?
• ¿Es adecuado el método de activación?
• ¿Está el dispositivo dentro de su vida útil?
• ¿Está documentada la inspección?

12. Arquitectura de protección recomendada

Un diseño sólido de protección contra fallos de arco en CC fotovoltaico debe utilizar una arquitectura en capas.

Esta arquitectura ayuda a los ingenieros a pasar de un pensamiento basado en dispositivos individuales a una protección a nivel de sistema.

13. Guía de selección de productos

Para los equipos de adquisiciones de proyectos EPC y solares, la selección de productos debe basarse en el riesgo del proyecto, no solo en el precio unitario.

DC SPD

Elija un SPD de CC basándose en:

• Voltaje del sistema de 1000V CC o 1500V CC
• Requisito de tipo 1 o tipo 2
• Valores de In e Imax
• Tiempo de respuesta
• Diseño de módulo enchufable
• Contacto de señalización remota
• Cumplimiento con la norma IEC 61643-31
• Ubicación de instalación

Fusible gPV

Elija un fusible gPV basado en:

• Corriente nominal
• Tensión nominal
• Capacidad de rotura
• Tamaño del fusible, como 10×38, 14×51, 10×85, 14×85 o 22×125
• Corriente de la cadena fotovoltaica
• Temperatura ambiente
• Compatibilidad del portafusibles
• Cumplimiento con la norma IEC 60269-6

Caja combinadora

Elija una caja combinadora basada en:

• Número de strings
• Tensión del sistema
• Configuración de fusibles y SPD
• Grado de protección IP
• Material de la envolvente
• Calidad de los prensaestopas
• Diseño de puesta a tierra
• Accesibilidad para mantenimiento

Dispositivo de extinción de incendios para armarios

Elegir la protección contra incendios del armario basándose en:

• Volumen del armario
• Método de instalación
• Temperatura de activación
• Seguridad del aislamiento eléctrico
• Requisito de mantenimiento
• Valor del equipo protegido
• Condiciones medioambientales

14. Preguntas frecuentes

¿Qué es la protección contra fallos de arco de CC en sistemas fotovoltaicos?

La protección contra fallos de arco de CC en sistemas fotovoltaicos consiste en reducir, detectar, aislar y controlar los fallos de arco en el lado de CC de un sistema solar fotovoltaico. Incluye buenas prácticas de instalación, control de conectores, gestión de cables de CC, fusibles gPV, dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) de CC, funciones AFCI, monitorización, inspección y protección contra incendios en armarios.

¿Puede un fusible detener cualquier falla de arco de CC?

No. Un fusible ayuda a proteger contra fallas de sobrecorriente y corriente inversa, pero algunas fallas de arco en serie pueden no generar suficiente corriente para operar el fusible rápidamente. Es por esto que la protección contra fallas de arco requiere múltiples capas.

¿Por qué las fallas de arco de CC son más peligrosas que las de CA?

La corriente continua no cruza naturalmente por cero como la corriente alterna. Esto significa que un arco de CC puede ser más difícil de extinguir una vez que se establece, especialmente en sistemas fotovoltaicos de alto voltaje.

¿Dónde debe instalarse la protección SPD de CC en un sistema solar?

La protección SPD de CC se instala comúnmente dentro de cajas combinadoras fotovoltaicas, cerca de las entradas de CC del inversor y en gabinetes de distribución de CC. La posición exacta depende de la longitud del cable, la exposición a rayos, el voltaje del sistema y la coordinación de la protección.

¿Son los fusibles gPV diferentes de los fusibles normales?

Sí. Los fusibles gPV están diseñados para circuitos fotovoltaicos de CC. Se utilizan para proteger cadenas y arreglos fotovoltaicos contra corriente inversa y ciertas condiciones de falla. Los fusibles de CA comunes no deben utilizarse como sustitutos.

¿Por qué se sobrecalientan las cajas combinadoras?

Las cajas combinadoras pueden sobrecalentarse debido a terminales flojos, mal contacto en los portafusibles, selección incorrecta de fusibles, alta temperatura ambiente, entrada de agua, corrosión o ventilación deficiente.

¿Es necesaria la protección contra incendios en armarios para todos los sistemas fotovoltaicos?

No siempre. Pero es altamente recomendable para armarios eléctricos críticos, estaciones de inversores, plantas fotovoltaicas remotas, proyectos industriales en tejados, armarios de energía para telecomunicaciones y salas de equipos de alto valor.

¿Cuál es la mejor manera de prevenir fallos de arco de CC en sistemas solares?

El mejor método es la protección por capas. Utilice un enrutamiento de cables correcto, conectores compatibles, el par de apriete adecuado, fusibles gPV, dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) de CC, AFCI o detección de arco donde sea necesario, inspección térmica y supresión de incendios en armarios para envolventes críticas.

Conclusión

Los fallos de arco de CC en sistemas fotovoltaicos son riesgos ocultos pero graves en las instalaciones solares. Pueden originarse a partir de pequeños problemas de instalación, como conectores flojos, un crimpado deficiente, aislamiento dañado, entrada de agua o terminales sobrecalentados.

Un proyecto solar seguro no debe depender de un solo dispositivo. La protección real contra fallos de arco de CC fotovoltaico requiere una cadena de protección completa: diseño correcto, instalación de calidad, fusibles gPV, dispositivos de protección contra sobretensiones de CC, cajas combinadoras más seguras, funciones AFCI, inspección periódica y protección automática contra incendios en armarios para envolventes críticas.

Para contratistas EPC, instaladores solares e ingenieros eléctricos, el valor de este enfoque es evidente. Reduce el riesgo de incendio, protege los inversores, mejora el tiempo de actividad del sistema, favorece un mantenimiento más seguro y ayuda a que los proyectos solares operen de manera confiable a largo plazo.

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