Esta guía responde una pregunta técnica específica: cómo debe conectarse un dispositivo de protección contra sobretensiones de CC dentro de una caja combinadora solar? Se centra en la posición de la rama del SPD, las conexiones de DC+ y DC−, la trayectoria de descarga de PE, el tendido de los conductores y la verificación final del cableado. Está dirigida a ingenieros EPC fotovoltaicos, fabricantes de cajas combinadoras, integradores de tableros y equipos de aprobación técnica.
Índice
Respuesta Rápida
Un SPD de CC fotovoltaico normalmente se conecta como una rama de protección en paralelo, no en serie con la ruta normal de corriente fotovoltaica. Sus terminales de conductor de protección se conectan a los nodos DC+ y DC− correspondientes, mientras que el terminal PE se conecta al punto de puesta a tierra de protección o de unión equipotencial designado.
La disposición final de terminales, el modo de protección y el punto de conexión deben coincidir con el diagrama de cableado específico del SPD. La ruta de sobretensión debe mantenerse lo más corta y directa posible, porque la longitud innecesaria del conductor y los bucles añaden tensión inductiva durante un evento de sobretensión. Los principios de selección e instalación del SPD fotovoltaico se tratan en IEC 61643-32 [1].
Arquitectura completa del cableado del SPD en la caja combinadora solar
En una caja combinadora típica, las cadenas fotovoltaicas entran por sus dispositivos de protección de cadena designados y se combinan en puntos de colecta positivo y negativo. La ruta normal de salida de CC continúa después a través del arreglo de aislamiento o conmutación aprobado hacia el inversor.
El SPD se deriva de esa ruta normal de corriente. Durante la operación normal, no transporta la corriente de carga del conjunto. Durante un evento de sobretensión transitoria, limita la tensión desviando la corriente de sobretensión a través de su ruta de protección diseñada hacia PE.
Cómo se conecta el SPD con portafusibles, seccionadores y disyuntores
Estos componentes aparecen en el mismo gabinete, pero no forman una única cadena de protección intercambiable. Para la revisión del cableado, la cuestión importante es dónde se sitúa cada componente en relación con la ruta normal de corriente y la rama del SPD.
| Componente | Posición en el cableado | Qué verificar en el dibujo |
|---|---|---|
| Portafusibles de cadena | Instalado en serie con el conductor de la cadena fotovoltaica correspondiente | Polaridad correcta, asignación de cadenas y conexión al punto de recogida |
| SPDDC | Conectado como una derivación en paralelo desde los nodos de CC protegidos a PE | Asignación de bornes, modo de protección, punto de derivación y ruta de PE |
| Seccionador de CC | Instalado en serie con la trayectoria principal de salida de CC | Qué lado permanece protegido cuando el seccionador está abierto |
| Disyuntor de CC | Instalado en el camino de corriente principal o derivado diseñado | Disposición de los polos, direccionalidad donde corresponda y coordinación con el diseño aprobado |
| Barra PE | Conectado a la conexión equipotencial de la envolvente y al sistema de puesta a tierra del proyecto | Conexión directa del SPD, continuidad y evitación de bucles innecesarios |
El fusible de string no debe considerarse automáticamente como el dispositivo de protección de la rama del SPD. Cuando se requiera una protección de respaldo del SPD separada, su tipo, capacidad nominal y ubicación deben seguir las instrucciones del fabricante del SPD y la evaluación de cortocircuito del proyecto.
¿Dónde debe conectarse la rama del SPD?
El SPD debe conectarse a los nodos de CC que el diseño pretende proteger. No debe insertarse en serie entre un string fotovoltaico y el inversor como si la corriente de carga normal debiera pasar a través de él.
Verifique dónde se conecta físicamente la rama del SPD, qué conductores protege, si un seccionador abierto cambia la zona protegida y si la conexión PE llega directamente al punto de conexión equipotencial designado.
Cómo conectar DC+, DC− y PE
Las etiquetas de los terminales en el SPD real tienen prioridad sobre los diagramas genéricos. Diferentes SPD fotovoltaicos pueden usar diferentes circuitos de protección internos, disposiciones de módulos y marcas de terminales. Por lo tanto, lo siguiente es un método de verificación, no un sustituto de la hoja de instrucciones del producto.
Conexión DC+
Siga el nodo de protección positiva aprobado en el dibujo. Conéctelo únicamente al terminal del SPD identificado para DC+ o a la ruta de protección positiva correspondiente. Confirme que la conexión se toma del lado previsto del fusible, seccionador o disyuntor.
Conexión DC−
Siga el nodo de protección negativa por separado. No asuma que el conductor negativo está conectado a tierra. Muchos arreglos fotovoltaicos operan con ambos polos aislados de tierra, por lo que la topología del SPD debe ser adecuada para el sistema fotovoltaico real.
conexión PE
Conecte el terminal de tierra de protección del SPD a la barra de PE designada o al punto de conexión equipotencial utilizando la ruta especificada por el diseño. Las disposiciones de puesta a tierra y de conductores de protección deben seguir las normas de instalación aplicables y la documentación del proyecto [3][4].
La polaridad correcta es necesaria, pero no es suficiente. Un dibujo técnicamente correcto también debe mostrar los nodos de protección previstos, el modo de protección interno del SPD y una ruta de baja impedancia hacia el PE.
¿Debe el SPD ir antes o después del seccionador de CC?
No existe una respuesta universal que pueda aplicarse sin el dibujo del sistema. La posición correcta depende de qué conductores y equipos deben permanecer protegidos cuando el seccionador está abierto.
SPD en el lado del arreglo del seccionador
Esta disposición puede mantener la protección contra sobretensiones para los conductores y equipos del lado del arreglo. Sin embargo, la rama del SPD puede permanecer energizada desde el arreglo fotovoltaico después de que el seccionador se abra. Los procedimientos de mantenimiento deben tener en cuenta esta condición.
SPD en el lado del inversor del seccionador
Esta disposición puede permitir que el seccionador desconecte el SPD del arreglo, dependiendo del circuito completo. Puede que no proteja todos los conductores aguas arriba cuando el seccionador esté abierto.
Protección en ambos lados
Algunas arquitecturas de sistema requieren protección coordinada en más de una ubicación debido a la longitud del conductor, la zonificación de protección contra rayos, la exposición del equipo o la evaluación de riesgos del proyecto. Esa es una decisión de diseño de sistema y no debe deducirse de un dibujo genérico de la caja de combinación.
Marque claramente la rama del SPD y el límite del seccionador en el diagrama unifilar. Luego, verifique la condición de energización, la zona protegida y el estado de aislamiento de mantenimiento antes de aprobar la producción.
Proceso paso a paso de cableado del SPD y verificación del esquema
- Confirme los datos del circuito fotovoltaico. Verifique la tensión máxima de CC, la polaridad del conductor, la disposición de los strings y el equipo conectado aguas abajo.
- Abra el diagrama de cableado específico del SPD. Confirme cada marca de terminal y el modo de protección interno. No realice el cableado basándose únicamente en la apariencia del producto.
- Identifique los nodos de CC protegidos. Marque los puntos exactos de ramificación DC+ y DC− en el esquema de la caja de combinación.
- Identifique el límite del aislador. Confirme qué conductores permanecen energizados y protegidos cuando el aislador de CC principal está abierto.
- Trace los conductores del SPD. Mantenga las rutas de los conductores protegidos y de PE cortas, directas y libres de bucles innecesarios o desvíos pronunciados.
- Conecte el punto de PE designado. Verifique la continuidad entre el terminal de PE del SPD, la barra de PE, la conexión a tierra del gabinete y la conexión a tierra del proyecto.
- Compruebe los requisitos de protección de la derivación. Cuando el fabricante del SPD requiera protección de respaldo externa, verifique el dispositivo especificado y su ubicación.
- Inspeccione la polaridad, el par de apriete y la terminación del conductor. Utilice las instrucciones del producto y los documentos de fabricación aprobados para el tamaño del conductor, la longitud de pelado y el par de apriete de los terminales.
- Registre la configuración final. Asegúrese de que el plano liberado, la etiqueta, la lista de materiales y el modelo de SPD instalado se refieran a la misma disposición de cableado.
Cómo leer diagramas de cableado de SPD fotovoltaicos 2P y 3P
«2P» y «3P» no son suficientes por sí solos para aprobar el cableado. Dependiendo del proveedor, estos términos pueden describir la cantidad de módulos, el ancho del gabinete o un circuito interno específico.
Antes de la aprobación del cableado, confirme:
- qué terminal se conecta a CC+;
- qué terminal se conecta a CC−;
- qué terminal se conecta a PE;
- si el circuito incluye protección entre CC+ y CC−;
- si los elementos de protección forman un circuito en Y u otra topología;
- si el producto seleccionado ha sido probado para la aplicación de CC fotovoltaica prevista según la norma IEC 61643-31 [2].
Por qué debe confirmarse Ucpv antes de energizar el cableado
Esta página no es una guía general de selección de SPD fotovoltaicos, pero la verificación de la tensión sigue siendo un paso obligatorio para la aprobación del cableado. Una conexión dibujada correctamente puede seguir siendo insegura o poco fiable si el SPD instalado no es adecuado para la tensión fotovoltaica máxima real.
Compruebe la tensión de circuito abierto del módulo, el número de módulos en serie y el cálculo de tensión a baja temperatura del proyecto. Luego, verifique que la Ucpv del SPD y el modo de protección interna coincidan con el diseño final. No apruebe un dispositivo solo porque su etiqueta indique «1000V» o «1500V».
Longitud de conexión del SPD y tendido de PE
La corriente de sobretensión cambia rápidamente. Por lo tanto, la inductancia de los conductores de conexión aporta una tensión adicional durante la descarga. Por este motivo, la guía de aplicación de IEC y las instrucciones del fabricante del SPD generalmente requieren conexiones cortas y directas [1].
Durante la revisión de la disposición del panel:
- coloque el SPD cerca de los nodos de CC protegidos y del punto de conexión de PE;
- evite pasar los conductores de CC y PE alrededor de dispositivos no relacionados;
- evite bucles grandes de conductores;
- evite compartir un desvío innecesariamente largo antes de llegar a la barra de PE;
- mantenga los conductores de entrada y salida dispuestos de manera que reduzcan el acoplamiento no deseado;
- siga la sección transversal del conductor y los requisitos de los terminales indicados en la documentación del producto.
La disposición aceptable depende de la norma aplicable, el diseño del SPD, la disposición del gabinete y las instrucciones del fabricante. Registre el trazado real en el plano de producción cuando la geometría de la conexión afecte a la aprobación.
Errores comunes de cableado del SPD en cajas combinadoras solares
| Error de cableado | Por qué es importante | Corrección necesaria |
|---|---|---|
| SPD mostrado en serie con la salida fotovoltaica (PV) | Representa incorrectamente la función del SPD y puede producir un circuito no válido | Redibuje el SPD como la rama de protección en paralelo aprobada |
| Terminales DC+ y DC− asumidos a partir de la posición del módulo | El orden externo del módulo puede no revelar la topología de protección interna | Utilice el terminal y el esquema de circuito específicos del modelo |
| Conductor PE largo o en bucle | Añade impedancia y puede aumentar la tensión que aparece en el equipo protegido | Utilice la ruta de conexión equipotencial directa más corta posible |
| No se ha considerado la posición del seccionador | La zona incorrecta puede quedar sin protección o energizarse inesperadamente | Verifique los estados de protección y aislamiento en el diagrama unifilar |
| Fusible de cadena tratado como protección de respaldo del SPD | Es posible que los dispositivos no proporcionen la coordinación requerida | Consulte las instrucciones de protección de respaldo del fabricante del SPD |
| Etiqueta de 1000 V o 1500 V aceptada sin cálculos | Es posible que el SPD instalado no coincida con la tensión fotovoltaica máxima real | Verifique la tensión del conjunto y Ucpv antes de la energización |
Lista final de verificación de inspección del cableado del SPD en la caja combinadora fotovoltaica
Complete estas comprobaciones antes de publicar el plano, aprobar una muestra o energizar la caja combinadora.
¿Necesita una revisión del cableado del SPD de la caja combinadora fotovoltaica?
Comparta el diagrama unifilar de la caja de combinador, la tensión FV máxima, la ficha técnica del SPD, la posición del seccionador y la disposición de PE. LEEYEE puede ayudar a revisar la conexión del SPD propuesta e identificar los detalles que aún requieren confirmación del proyecto.
Preguntas frecuentes sobre el cableado del SPD en la caja combinadora solar
¿El SPD de CC se conecta en serie o en paralelo?
Un SPD de CC para FV normalmente se conecta como una rama de protección contra sobretensiones en paralelo. La corriente de carga normal del campo solar no debe pasar a través del SPD como si fuera un fusible, un seccionador o un interruptor.
¿Dónde se conecta el cable de PE del SPD?
Se conecta a la barra de PE designada o al punto de conexión equipotencial mostrado en el diseño aprobado. El recorrido debe ser corto y directo, mientras que el tamaño del conductor y la terminación deben seguir los documentos del producto y del proyecto.
¿Debe el SPD cablearse antes o después del seccionador?
El lado correcto depende de la zona de protección prevista y de la condición de aislamiento. El plano debe mostrar qué equipo permanece protegido y qué conductores del SPD permanecen energizados cuando el seccionador está abierto.
¿Se puede utilizar el fusible de la cadena FV como fusible de respaldo del SPD?
No lo asuma. El fusible de la cadena y la protección de la rama del SPD realizan funciones diferentes. Cualquier protección de respaldo externa requerida para el SPD debe seguir las instrucciones específicas del SPD y la evaluación de coordinación del proyecto.
¿Puedo cablear un SPD FV de 2P y 3P de la misma manera?
No es seguro sin consultar el esquema eléctrico. El número de módulos o polos no siempre revela el modo de protección interno. Utilice el diagrama de terminales exacto para el modelo seleccionado.
¿Por qué debe comprobarse la Ucpv en una página de cableado?
Porque unas conexiones de terminales correctas no hacen que un SPD con una capacidad nominal incorrecta sea adecuado. La tensión nominal del dispositivo y el modo de protección deben verificarse antes de energizar el circuito completado.
Referencias
- IEC 61643-32, Dispositivos de protección contra sobretensiones de baja tensión — Parte 32: Dispositivos de protección contra sobretensiones conectados al lado de corriente continua de instalaciones fotovoltaicas — Selección y principios de aplicación.
- IEC 61643-31, Dispositivos de protección contra sobretensiones de baja tensión — Parte 31: Requisitos y métodos de ensayo para dispositivos de protección contra sobretensiones para instalaciones fotovoltaicas.
- IEC 60364-7-712, Instalaciones eléctricas de baja tensión — Requisitos para instalaciones o ubicaciones especiales — Sistemas de alimentación solar fotovoltaica.
- IEC 60364-5-54, Instalaciones eléctricas de baja tensión — Selección e instalación de equipos eléctricos — Puesta a tierra y conductores de protección.
- Las instrucciones de instalación, la ficha técnica, el esquema eléctrico y los requisitos de protección de respaldo emitidos para el modelo específico de SPD utilizado en el proyecto.
