Este guia responde a uma questão de engenharia específica: como um dispositivo de proteção contra surtos em CC deve ser conectado dentro de uma caixa combinadora solar? Ele se concentra na posição da derivação do SPD, nas conexões DC+ e DC−, no caminho de descarga PE, no roteamento dos condutores e na verificação final da fiação. Foi escrito para engenheiros EPC de FV, fabricantes de caixas combinadoras, montadores de painéis e equipes de aprovação técnica.
Índice
Resposta Rápida
Um SPD CC de FV normalmente é conectado como uma derivação de proteção em paralelo, não em série com o caminho normal da corrente FV. Seus terminais de condutor de proteção conectam-se aos nós DC+ e DC− relevantes, enquanto o terminal PE conecta-se ao aterramento de proteção designado ou ao ponto de equipotencialização.
A disposição final dos terminais, o modo de proteção e o ponto de conexão devem corresponder ao diagrama de fiação específico do SPD. O caminho de surto deve ser mantido o mais curto e direto possível, pois o comprimento desnecessário do condutor e as malhas acrescentam tensão indutiva durante uma ocorrência de surto. Os princípios de seleção e instalação de SPD para FV são abordados na IEC 61643-32 [1].
Arquitetura completa da fiação do SPD na caixa combinadora solar
Em uma caixa combinadora típica, as strings FV entram por seus dispositivos de proteção de string designados e são combinadas nos pontos de coleta positivo e negativo. O caminho normal de saída DC então prossegue pela configuração de isolamento ou comutação aprovada até o inversor.
O SPD se ramifica a partir desse caminho normal da corrente. Durante a operação normal, ele não conduz a corrente de carga do arranjo. Durante um evento de sobretensão transitória, ele limita a tensão desviando a corrente de surto por seu caminho de proteção projetado em direção ao PE.
Como o SPD se conecta com porta-fusíveis, seccionadores e disjuntores
Esses componentes aparecem no mesmo invólucro, mas não formam uma única cadeia de proteção intercambiável. Para a revisão da fiação, a questão importante é onde cada componente se situa em relação ao caminho normal da corrente e ao ramo do SPD.
| Componente | Posição na fiação | O que verificar no desenho |
|---|---|---|
| Porta-fusível de string | Instalado em série com o condutor da string FV aplicável | Polaridade correta, atribuição das strings e conexão ao ponto de coleta |
| SPD DC | Conectado como um ramo em paralelo dos nós CC protegidos para PE | Mapeamento dos terminais, modo de proteção, ponto de derivação e caminho PE |
| Isolador DC | Instalado em série com o caminho principal de saída CC | Qual lado permanece protegido quando o seccionador está aberto |
| Disjuntor CC | Instalado no caminho principal ou ramal de corrente projetado | Arranjo dos polos, direcionalidade quando aplicável e coordenação com o projeto aprovado |
| Barra PE | Conectado ao sistema de ligação equipotencial do invólucro e ao sistema de aterramento do projeto | Conexão direta do SPD, continuidade e evitar laços desnecessários |
O fusível da string não deve ser tratado automaticamente como o dispositivo de proteção do ramal do SPD. Quando for necessária proteção de retaguarda separada para o SPD, seu tipo, classificação e localização devem seguir as instruções do fabricante do SPD e a avaliação de curto-circuito do projeto.
Onde a derivação do SPD deve ser conectada?
O SPD deve ser conectado aos nós CC que o projeto pretende proteger. Ele não deve ser inserido em série entre uma string fotovoltaica e o inversor como se a corrente normal de carga devesse passar por ele.
Verifique onde o ramal do SPD se conecta fisicamente, quais condutores ele protege, se um seccionador aberto altera a zona protegida e se a conexão PE alcança diretamente o ponto de ligação equipotencial designado.
Como conectar DC+, DC− e PE
As etiquetas dos terminais no SPD real têm prioridade sobre diagramas genéricos. Diferentes SPDs fotovoltaicos podem usar diferentes circuitos internos de proteção, arranjos de módulos e marcações de terminais. O que segue, portanto, é um método de verificação, não um substituto da folha de instruções do produto.
Conexão DC+
Siga no desenho o nó de proteção positivo aprovado. Conecte-o apenas ao terminal do SPD identificado para DC+ ou ao caminho de proteção positivo correspondente. Confirme que a conexão é feita a partir do lado pretendido do fusível, seccionador ou disjuntor.
Conexão DC−
Siga o nó de proteção negativo separadamente. Não presuma que o condutor negativo esteja aterrado. Muitos arranjos fotovoltaicos operam com ambos os polos isolados da terra, de modo que a topologia do SPD deve ser adequada ao sistema fotovoltaico real.
conexão PE
Conecte o terminal de proteção contra terra do SPD à barra PE designada ou ao ponto de ligação equipotencial usando o trajeto especificado pelo projeto. Os arranjos de aterramento e de condutores de proteção devem seguir as regras de instalação aplicáveis e a documentação do projeto [3][4].
A polaridade correta é necessária, mas não suficiente. Um desenho tecnicamente correto também deve mostrar os nós de proteção pretendidos, o modo interno de proteção do SPD e um caminho de baixa impedância para PE.
O SPD deve ficar antes ou depois do seccionador CC?
Não há uma resposta universal que possa ser aplicada sem o desenho do sistema. A posição correta depende de quais condutores e equipamentos devem permanecer protegidos quando o seccionador estiver aberto.
SPD no lado da matriz do seccionador
Este arranjo pode manter a proteção contra surtos para os condutores e equipamentos do lado do arranjo. No entanto, o ramal do SPD pode permanecer energizado pelo arranjo fotovoltaico após a abertura do isolador. Os procedimentos de manutenção devem levar essa condição em conta.
SPD no lado do inversor do isolador
Este arranjo pode permitir que o isolador desconecte o SPD do arranjo, dependendo do circuito completo. Ele pode não proteger todos os condutores a montante quando o isolador estiver aberto.
Proteção em ambos os lados
Algumas arquiteturas de sistema exigem proteção coordenada em mais de um local devido ao comprimento do condutor, à zonificação de proteção contra raios, à exposição dos equipamentos ou à avaliação de risco do projeto. Essa é uma decisão de projeto do sistema e não deve ser inferida a partir de um diagrama genérico de caixa combinadora.
Marque claramente o ramal do SPD e o limite do isolador no diagrama unifilar. Em seguida, verifique a condição energizada, a zona protegida e o estado de isolamento para manutenção antes de aprovar a produção.
Processo passo a passo de fiação do SPD e verificação do esquema
- Confirme os dados do circuito fotovoltaico. Verifique a tensão CC máxima, a polaridade dos condutores, a configuração das strings e os equipamentos conectados a jusante.
- Abra o diagrama de fiação específico do SPD. Confirme todas as marcações de terminais e o modo de proteção interno. Não faça a ligação com base apenas na aparência do produto.
- Identifique os nós CC protegidos. Marque os pontos exatos dos ramais DC+ e DC− no esquema da caixa combinadora.
- Identifique o limite do isolador. Confirme quais condutores permanecem energizados e protegidos quando o isolador CC principal está aberto.
- Roteie os condutores do SPD. Mantenha os percursos dos condutores protegidos e do PE curtos, diretos e livres de laços desnecessários ou desvios acentuados.
- Conecte o ponto PE designado. Verifique a continuidade entre o terminal PE do SPD, a barra PE, a ligação equipotencial do invólucro e a conexão de aterramento do projeto.
- Verifique os requisitos de proteção do ramal. Quando o fabricante do SPD exigir proteção de backup externa, verifique o dispositivo especificado e a sua localização.
- Inspecione a polaridade, o torque e a terminação dos condutores. Use as instruções do produto e os documentos de fabricação aprovados para o tamanho do condutor, o comprimento de decapagem e o torque dos terminais.
- Registre a configuração final. Certifique-se de que o desenho liberado, a etiqueta, a lista de materiais e o modelo de SPD instalado se refiram todos à mesma configuração de fiação.
Como ler diagramas de fiação de SPD fotovoltaico 2P e 3P
“2P” e “3P” não são suficientes, por si sós, para aprovar a fiação. Dependendo do fornecedor, esses termos podem descrever a quantidade de módulos, a largura do gabinete ou um circuito interno específico.
Antes da aprovação da fiação, confirme:
- qual terminal se conecta a DC+;
- qual terminal se conecta a DC−;
- que terminal liga ao PE;
- se o circuito inclui proteção entre CC+ e CC−;
- se os elementos de proteção formam um circuito em Y ou outra topologia;
- se o produto selecionado foi testado para a aplicação fotovoltaica em CC pretendida ao abrigo da norma IEC 61643-31 [2].
Por que o Ucpv deve ser confirmado antes de energizar a fiação
Esta página não é um guia geral de seleção de SPD fotovoltaicos, mas a verificação da tensão continua a ser um passo obrigatório para a aprovação da cablagem. Uma ligação corretamente desenhada pode, ainda assim, não ser segura ou fiável se o SPD instalado não for adequado para a tensão fotovoltaica máxima real.
Verifique a tensão de circuito aberto do módulo, o número de módulos em série e o cálculo da tensão a baixa temperatura do projeto. Em seguida, verifique se a Ucpv do SPD e o modo de proteção interno correspondem ao projeto final. Não aprove um dispositivo apenas porque a etiqueta indica “1000V” ou “1500V”.
Comprimento da conexão do SPD e roteamento do PE
A corrente de surto muda rapidamente. Por conseguinte, a indutância dos condutores de ligação contribui com tensão adicional durante a descarga. Por esta razão, a orientação de aplicação da IEC e as instruções do fabricante do SPD geralmente exigem ligações curtas e diretas [1].
Durante a revisão do layout do painel:
- coloque o SPD perto dos nós de CC protegidos e do ponto de ligação PE;
- evite encaminhar os condutores de CC e PE à volta de dispositivos não relacionados;
- evite laços de condutores grandes;
- evite partilhar um desvio desnecessariamente longo antes de chegar à barra PE;
- mantenha os condutores de entrada e saída dispostos de forma a reduzir o acoplamento indesejado;
- siga os requisitos de secção transversal do condutor e do terminal na documentação do produto.
A disposição aceitável depende da norma aplicável, do design do SPD, do layout do invólucro e das instruções do fabricante. Registe o encaminhamento real no desenho de produção quando a geometria da ligação afetar a aprovação.
Erros comuns na fiação do SPD na caixa combinadora solar
| Erro de cablagem | Por que isso importa | Correção necessária |
|---|---|---|
| SPD apresentado em série com a saída fotovoltaica (PV) | Representa incorretamente a função do SPD e pode criar um circuito inválido | Redesenhe o SPD como o ramo de proteção em paralelo aprovado |
| Terminais DC+ e DC− assumidos a partir da posição do módulo | A ordem externa do módulo pode não revelar a topologia de proteção interna | Utilize o terminal e o esquema de circuito específicos do modelo |
| Condutor de PE longo ou em laço | Adiciona impedância e pode aumentar a tensão presente no equipamento protegido | Utilize o caminho de ligação direta mais curto possível |
| Posição do seccionador não considerada | A zona errada pode permanecer desprotegida ou inesperadamente energizada | Verifique os estados de proteção e isolamento no diagrama unifilar |
| Fusível de string tratado como proteção de reserva do SPD | Os dispositivos podem não fornecer a coordenação necessária | Verifique as instruções de proteção de reserva do fabricante do SPD |
| Etiqueta de 1000V ou 1500V aceite sem cálculo | O SPD instalado pode não corresponder à tensão fotovoltaica máxima real | Verifique a tensão da string e o Ucpv antes da energização |
Lista final de verificação da fiação do SPD na caixa combinadora fotovoltaica
Conclua estas verificações antes de libertar o desenho, aprovar uma amostra ou energizar a caixa de junção (combiner box).
Precisa de uma revisão da fiação do SPD na caixa combinadora fotovoltaica?
Partilhe o diagrama unifilar da caixa de junção, a tensão fotovoltaica máxima, a folha de dados do SPD, a posição do seccionador e o esquema de PE. A LEEYEE pode ajudar a rever a ligação do SPD proposta e identificar detalhes que ainda necessitam de confirmação do projeto.
Perguntas frequentes sobre a fiação do SPD na caixa combinadora solar
Um SPD DC está ligado em série ou em paralelo?
Um SPD DC fotovoltaico é normalmente ligado como um ramo de proteção contra sobretensões em paralelo. A corrente de carga normal do array não deve passar pelo SPD como se fosse um fusível, seccionador ou disjuntor.
Onde se liga o fio PE do SPD?
Liga-se à barra de PE designada ou ao ponto de ligação equipotencial mostrado no design aprovado. O caminho deve ser curto e direto, e a secção e terminação do condutor devem seguir os documentos do produto e do projeto.
O SPD deve ser cablado antes ou depois do seccionador?
O lado correto depende da zona de proteção pretendida e da condição de isolamento. O desenho deve mostrar qual o equipamento que permanece protegido e quais os condutores do SPD que permanecem energizados quando o seccionador está aberto.
O fusível de string fotovoltaica pode ser usado como fusível de reserva do SPD?
Não assuma que sim. O fusível de string e a proteção do ramo do SPD desempenham funções diferentes. Qualquer proteção de reserva externa do SPD necessária deve seguir as instruções específicas do SPD e a avaliação de coordenação do projeto.
Posso cablar um SPD fotovoltaico de 2P e 3P da mesma forma?
Não de forma segura sem verificar o esquema do circuito. O número de módulos ou polos nem sempre revela o modo de proteção interno. Utilize o diagrama de terminais exato para o modelo selecionado.
Porque é que o Ucpv deve ser verificado numa página de cablagem?
Porque as ligações terminais corretas não tornam adequado um SPD com características nominais incorretas. A tensão nominal e o modo de proteção do dispositivo devem ser verificados antes de energizar o circuito concluído.
Referências
- IEC 61643-32, Dispositivos de proteção contra sobretensões de baixa tensão — Parte 32: Dispositivos de proteção contra sobretensões ligados ao lado DC de instalações fotovoltaicas — Princípios de seleção e aplicação.
- IEC 61643-31, Dispositivos de proteção contra sobretensões de baixa tensão — Parte 31: Requisitos e métodos de ensaio para SPD em instalações fotovoltaicas.
- IEC 60364-7-712, Instalações elétricas de baixa tensão — Requisitos para instalações ou locais especiais — Sistemas de fornecimento de energia solar fotovoltaica.
- IEC 60364-5-54, Instalações elétricas de baixa tensão — Seleção e instalação de equipamento elétrico — Esquemas de ligação à terra e condutores de proteção.
- As instruções de instalação, folha de dados, esquema de circuito e requisitos de proteção de reserva emitidos para o modelo de SPD específico utilizado no projeto.
