Proteção contra Surtos de String PV: Quando e Onde os DPS são Necessários

Resposta rápida: Nem todas as strings fotovoltaicas necessitam do seu próprio dispositivo de proteção contra surtos (DPS). Se a proteção contra surtos no lado CC é necessária, e se um segundo DPS deve ser instalado próximo ao arranjo ou à caixa de junção, depende das normas locais, da exposição a raios, do trajeto dos cabos, da disposição do inversor e do sistema de proteção contra descargas atmosféricas da instalação. Um DPS com classificação fotovoltaica próximo ao inversor pode ser suficiente para um percurso CC curto; percursos mais longos podem exigir um segundo dispositivo próximo ao arranjo.

Onde a proteção contra surtos fotovoltaicos deve ser instalada

Avalie o lado CC e o lado CA separadamente. No lado CC, identifique o arranjo, as caixas de junção das strings, as entradas do inversor, os comprimentos dos cabos e o caminho de equipotencialização. O Guia de Instalações Elétricas da Schneider Electric para DPS fotovoltaicos Guia de Instalações Elétricas para DPS fotovoltaicos descreve um DPS próximo ao inversor e, quando o trajeto do cabo do arranjo ao inversor excede cerca de 10 m em seu exemplo de projeto, um DPS adicional próximo aos módulos ou à caixa do arranjo. Aplique essa orientação de acordo com as normas adotadas no projeto e as instruções do equipamento; a distância não é um requisito universal para instalar um DPS em cada string.

Para a saída CA e o quadro de distribuição principal, selecione DPS com classificação CA para a rede relevante e o risco de raios. Um DPS CA não substitui um dispositivo classificado para o circuito CC fotovoltaico.

Por que os circuitos fotovoltaicos precisam de uma avaliação específica do local

Os módulos fotovoltaicos são frequentemente instalados em telhados expostos ou terrenos abertos, enquanto longos percursos de condutores podem transportar sobretensões transitórias para inversores e equipamentos de monitoramento. Um evento de raio próximo pode induzir um surto sem uma descarga direta no arranjo. A probabilidade e a gravidade dependem do local; nenhuma distância fixa de uma descarga, tensão de dano, custo de reparo ou perda de vida útil pode ser garantida para todas as instalações.

Um DPS limita a tensão transitória e desvia a corrente de surto sob as suas condições de teste declaradas. Não pode prevenir todos os danos causados por raios e não substitui um sistema de proteção contra raios, ligação equipotencial, proteção contra sobrecorrente ou isolamento seguro.

Como avaliar a proteção a nível de string e de arranjo.

1. Confirmar as regras aplicáveis e o projeto de proteção contra raios. Registrar a jurisdição, a norma adotada, o sistema externo de proteção contra raios e se a distância de separação é mantida.
2. Mapear os condutores. Medir o percurso prático do cabo entre o arranjo ou combinador e o inversor, e identificar locais onde uma sobretensão pode entrar ou onde equipamentos sensíveis necessitam de proteção.
3. Escolher os pontos de instalação. Comparar um DPS no lado do inversor com um DPS adicional no lado do arranjo utilizando a orientação do projeto. Um combinador pode proteger múltiplos circuitos quando o seu arranjo e cablagem suportam esse projeto; um DPS separado para cada string não é uma regra automática.
4. Coordenar os dispositivos. Confirmar o tipo de DPS, tensão nominal, capacidade de descarga, nível de proteção, proteção de backup e fiação aprovada pelo fabricante para cada ponto.

IEC 61643-31 especifica requisitos e testes para DPS destinados ao lado CC de instalações fotovoltaicas até 1.500 V CC. IEC 61643-32 aborda seleção, instalação e coordenação para sistemas fotovoltaicos. Leia as edições atuais e a adoção local antes de tratar um guia de projeto como um requisito legal.

Quatro classificações para verificar em um DPS CC fotovoltaico

1. Tensão máxima de operação contínua

Calcular a tensão de circuito aberto da string FV mais alta possível usando a folha de dados do módulo, a contagem de módulos em série e a temperatura de célula mais baixa esperada. Verificar se a tensão de operação contínua CC declarada do DPS selecionado é adequada para esse valor e para a configuração do circuito. Confirmar também a tensão máxima de entrada CC do inversor; um DPS não pode corrigir uma string superdimensionada.

2. Nível de proteção de tensão

Compare o nível de proteção contra surtos declarado (Up), incluindo o efeito dos cabos de instalação, com a capacidade de suportar impulsos do equipamento protegido. Utilize as folhas de dados do inversor e do DPS. Um valor fixo de Up para cada sistema de 1.000 V ou 1.500 V não é confiável.

3. Tipo de DPS e capacidade de descarga

As classificações Tipo 1 e Tipo 2 relacionam-se com diferentes deveres de teste declarados. A seleção depende do conceito de proteção contra raios e da exposição, não simplesmente se o arranjo está no telhado ou no solo. Compare Iimp, In e Imax apenas com as suas formas de onda de teste declaradas e a configuração declarada pelo fabricante.

4. Proteção contra curto-circuito e proteção de backup

Verifique a capacidade de curto-circuito declarada do DPS, o seccionador e o fusível de backup ou disjuntor necessários para a corrente de falha PV disponível. Siga o diagrama de fiação do fabricante, incluindo as suas instruções de polaridade e aterramento. Não assuma que MOV, GDT ou um design combinado é sempre superior: o dispositivo certificado completo e a sua classificação de aplicação são importantes.

Instalação e manutenção

Mantenha as conexões do DPS ao circuito protegido e à barra de equipotencialização curtas e diretas. O guia da Schneider Electric ilustra um comprimento total de conexão inferior a 50 cm, quando prático. Verifique a secção transversal do condutor, a classificação do invólucro, o torque, a proteção de backup e a equipotencialização em relação às instruções do dispositivo e às regras locais. O arranjo de aterramento de proteção é especialmente importante quando a proteção externa contra raios está presente.

Durante a manutenção, inspecione a indicação de status do DPS e qualquer alarme remoto de acordo com o cronograma do fabricante. Substitua um dispositivo quando o seu indicador ou teste mostrar falha, ou quando o fabricante exigir a substituição após um evento. Não existe uma data de substituição universal de cinco ou dez anos.

Perguntas frequentes

Cada string fotovoltaica requer um DPS?

Não existe uma regra geral que exija um DPS por string. Determine o número e a localização dos dispositivos com base na avaliação de risco do projeto, layout, normas adotadas e documentação do equipamento. Verifique se um arranjo no lado da caixa de junção (combiner box) e no lado do inversor oferece a proteção necessária.

Posso usar um DPS CA no lado CC fotovoltaico?

Utilize apenas um dispositivo explicitamente classificado pelo fabricante para essa aplicação e tensão CC fotovoltaica. A norma IEC 61643-31 é a norma de produto relevante para DPS CC fotovoltaicos em seu escopo. Uma marcação apenas para CA não é prova de adequação para CC fotovoltaico. Consulte nossa Explicação sobre DPS CA versus CC.

Um valor de kA maior garante uma proteção melhor?

Não. A forma de onda de teste, o tipo de DPS, Uc, Up, comportamento em curto-circuito, proteção de backup e condutores de instalação devem ser adequados ao circuito. Compare as fichas técnicas completas dos dispositivos em vez de apenas uma classificação principal.

Escolha um dispositivo para a instalação real

Analisar a gama da Kuangya Gama de SPD CC para FV e Opções de caixas de junção FV. Para uma análise de seleção, envie à equipa o cálculo da Voc da string, a tensão do sistema, o percurso do cabo do painel para o inversor, a disposição da proteção contra descargas atmosféricas e a localização necessária do SPD. A seleção e a instalação devem ser verificadas por um projetista ou instalador elétrico qualificado.