Os inversores solares são um dos componentes mais valiosos e sensíveis de um sistema fotovoltaico. Um plano de proteção contra surtos bem projetado ajuda a evitar que surtos induzidos por raios, transientes de comutação e sobretensões relacionadas aos cabos danifiquem os componentes eletrônicos do inversor.
A proteção contra surtos para inversores solares exige dispositivos de proteção contra surtos (DPS) de CC e CA coordenados, instalados na caixa de junção fotovoltaica, na entrada de CC do inversor e na saída de CA. O lado de CC protege o inversor contra surtos provenientes das strings fotovoltaicas, enquanto o lado de CA o protege contra manobras da rede e transientes induzidos por raios.
- Por que inversores solares precisam de proteção contra surtos
- Arquitetura de proteção contra surtos do inversor fotovoltaico
- Onde instalar os DPS
- Quantos DPS são necessários
- DPS CA vs. DPS CC
- DPS Tipo 2 vs. Tipo 1+2
- Seleção de DPS de 1000V vs. 1500V
- Erros comuns de instalação
- Soluções de DPS recomendadas
- FAQ
Índice
Por que inversores solares precisam de proteção contra surtos
Um inversor solar converte a corrente contínua (CC) das strings fotovoltaicas em corrente alternada (CA) para a rede ou carga local. Dentro do inversor, semicondutores de potência, placas de controle, sensores e circuitos de comunicação são sensíveis a sobretensões transitórias.
Em um sistema fotovoltaico, a energia de surto pode entrar por duas direções. No lado CC, cabos longos de strings fotovoltaicas e arranjos de módulos expostos podem captar surtos induzidos por raios. No lado CA, manobras na rede, eventos de raios próximos e distúrbios na rede de distribuição podem enviar sobretensões transitórias de volta para o inversor.
É por isso que a proteção contra surtos em inversores não deve ser tratada como um dispositivo único instalado aleatoriamente no gabinete. Deve ser projetada como um sistema: proteção do lado CC, proteção do lado CA, aterramento, roteamento de cabos e coordenação entre os níveis de proteção.
Arquitetura de Proteção contra Surtos para Inversores Fotovoltaicos
A arquitetura básica de proteção começa com o caminho da energia. Na maioria dos sistemas solares conectados à rede, a proteção contra surtos deve ser considerada no lado do arranjo fotovoltaico, na caixa de junção, na entrada CC do inversor e no lado da saída CA.
Este layout deixa um ponto claro: a proteção do inversor normalmente requer considerações tanto no lado da CC quanto no lado da CA. Um DPS CC próximo ao inversor ajuda a limitar surtos provenientes das strings fotovoltaicas. Um DPS CA na saída do inversor ou em um quadro de distribuição CA próximo ajuda a reduzir transientes provenientes da rede.
Onde os DPS devem ser instalados para a proteção de inversores solares?
A localização correta do DPS depende do comprimento do cabo, da exposição a raios, da tensão do sistema e se o inversor está protegido por uma caixa de junção próxima ou por um sistema externo de proteção contra descargas atmosféricas.
| Local de instalação | Contra o que protege | SPD Recomendado | Por que isso é importante para o inversor |
|---|---|---|---|
| Caixa combinadora fotovoltaica | Sobretensões induzidas em strings fotovoltaicas e cabos de corrente contínua | DPS CC Tipo 2, ou DPS CC Tipo 1+2 em sistemas com alto risco de descargas atmosféricas | Reduz a energia de surto antes que ela se propague em direção à entrada CC do inversor. |
| Entrada CC do inversor | Energia residual de surto CC que atinge o inversor | DPS CC compatível com a tensão do sistema, como 1000V CC ou 1500V CC | Fornece proteção local próxima aos terminais do inversor. |
| Saída CA do inversor | Surto de comutação do lado da rede e sobretensão transitória CA | DPS CA Tipo 2, ou DPS CA Tipo 1+2 quando exigido pelo projeto | Protege o inversor contra estresse de surto reverso através do lado CA. |
| Linha de comunicação / monitoramento | Sobretensões entrando via RS485, Ethernet ou cabeamento de sinal | DPS de sinal selecionado para o tipo de linha de comunicação | Evita que as portas de monitoramento e as placas de comunicação se tornem pontos vulneráveis. |
Quantos DPS são necessários para um inversor solar?
Não existe um número único que se aplique a todos os sistemas fotovoltaicos. Um pequeno sistema residencial, um telhado comercial com longas fileiras de módulos e uma usina solar de grande escala não possuem a mesma exposição a surtos.
Como regra prática de projeto, se a distância do cabo entre o arranjo fotovoltaico/caixa de junção e o inversor for curta, a proteção local próxima ao inversor pode ser suficiente para o lado CC. Se a distância for longa, geralmente é melhor instalar proteção em ambas as extremidades: um DPS próximo ao arranjo ou caixa de junção e outro DPS próximo ao inversor.
| Condição do sistema fotovoltaico | Abordagem de proteção sugerida | Razão |
|---|---|---|
| Cabo CC curto entre o arranjo e o inversor | DPS CC próximo à entrada do inversor | Menor exposição de cabos e caminho de surto mais curto. |
| Extensão longa de cabo CC | DPS CC na caixa de combinação e DPS CC próximo à entrada do inversor | A energia de surto pode ser induzida ao longo do cabo, portanto, ambas as extremidades devem ser consideradas. |
| Campo aberto ou local com alta densidade de raios | DPS CC Tipo 1+2 no lado exposto, coordenado com a proteção a jusante | Uma maior exposição a descargas atmosféricas requer uma proteção de entrada mais robusta. |
| Inversor conectado à rede | DPS CA na saída do inversor ou no quadro de distribuição de CA | Os transientes do lado da rede também podem danificar os componentes eletrônicos do inversor. |
DPS CA vs. DPS CC: Não os misture
Os sistemas de inversores solares necessitam do DPS correto para cada lado. O lado CC de um sistema fotovoltaico não é o mesmo que um circuito de distribuição CA.
Um DPS CC para sistemas fotovoltaicos deve ser selecionado de acordo com a tensão máxima de operação contínua em corrente contínua do arranjo fotovoltaico. Ele também deve ser adequado ao comportamento de falha e às características de arco dos circuitos de corrente contínua. Um DPS CA não deve ser instalado no lado CC de um sistema fotovoltaico.
DPS Tipo 2 vs. Tipo 1+2 para inversores solares
Para a maioria dos sistemas fotovoltaicos residenciais e comerciais, os DPS de Tipo 2 são comumente utilizados para proteção contra correntes de surto induzidas. Para sistemas com maior exposição a descargas atmosféricas, proteção externa contra raios ou instalações em campo aberto de escala industrial, podem ser necessários DPS de Tipo 1+2 no lado exposto do sistema.
| Tipo de SPD | Função principal | Onde se enquadra na proteção do inversor | Caso de uso típico |
|---|---|---|---|
| SPD de DC Tipo 2 | Proteção contra surtos induzidos | Caixa combinadora e entrada CC do inversor | A maioria dos sistemas fotovoltaicos comerciais e de telhado padrão. |
| SPD de DC Tipo 1+2 | Proteção combinada contra correntes de raio e surtos | Caixa combinadora fotovoltaica, lado CC exposto ou localização de front-end de alto risco | Parques solares, sistemas com proteção externa contra raios, locais expostos. |
| AC Tipo 2 SPD | Proteção contra transientes no lado CA | Saída CA do inversor ou quadro de distribuição de CA | Sistemas de inversores conectados à rede. |
DPS CC de 1000V vs. 1500V para inversores solares
O DPS CC deve ser compatível com a tensão do sistema fotovoltaico. Muitos sistemas fotovoltaicos utilizam arquitetura de 1000V CC ou 1500V CC. Para a proteção do inversor, a tensão de operação contínua do DPS no lado CC deve ser igual ou superior à tensão máxima possível da string fotovoltaica nas condições reais do local.
Não selecione um DPS CC baseando-se apenas na classificação nominal do inversor. Verifique a tensão de circuito aberto da string fotovoltaica, a correção de temperatura, a tensão máxima do sistema, o projeto de entrada do inversor e as especificações do projeto.
Utilize um DPS CC classificado para aplicações fotovoltaicas de 1000V, instalado nos pontos de proteção CC necessários.
Utilize um DPS de 1500V CC para o lado fotovoltaico, especialmente em caixas de junção e entradas CC de inversores.
Avalie a proteção DPS CC Tipo 1+2 e coordene-a com a proteção Tipo 2 a jusante, conforme necessário.
Utilize proteção contra surtos (SPD) CA adequada na saída do inversor ou no quadro de distribuição CA próximo.
Seleção passo a passo de DPS para proteção de inversores solares
Um bom projeto de proteção contra surtos para inversores deve começar pelo sistema, não pelo catálogo de produtos. Utilize o processo a seguir antes de selecionar um modelo.
- Passo 1: Confirme a tensão do sistema. Identifique se o lado fotovoltaico é de 600V, 1000V, 1200V ou 1500V CC.
- Passo 2: Confirme o tipo de inversor. Inversores de string, inversores centrais, inversores híbridos e inversores off-grid podem exigir diferentes configurações de proteção.
- Passo 3: Verifique o comprimento do cabo CC. Extensões longas de cabos aumentam o risco de surtos induzidos e podem exigir dispositivos de proteção contra surtos (DPS) em ambas as extremidades.
- Passo 4: Verifique a exposição a descargas atmosféricas. Áreas de campo aberto, montanhosas, costeiras e de alta incidência de raios geralmente requerem um projeto de proteção mais robusto.
- Passo 5: Escolha o tipo de DPS. Tipo 2 para proteção padrão contra surtos induzidos; Tipo 1+2 para maior exposição a descargas atmosféricas ou zonas com SPDA externo.
- Passo 6: Verifique as classificações de corrente de descarga. Selecione os valores adequados de In, Imax ou Iimp de acordo com a especificação do projeto e o risco da instalação.
- Passo 7: Verifique o nível de proteção de tensão. O nível de proteção do DPS deve ser coordenado com o nível de suportabilidade do equipamento a ser protegido.
- Passo 8: Confirme a instalação e o aterramento. Mantenha os cabos curtos, o roteamento organizado e o aterramento confiável.
Requisitos de instalação para DPS de inversores solares
Mesmo o DPS correto pode apresentar um desempenho insatisfatório se for instalado incorretamente. O efeito de proteção depende fortemente do comprimento da fiação, do roteamento, da equipotencialização, do aterramento e da coordenação com dispositivos a montante e a jusante.
| Fator de instalação | Prática correta | Por que isso importa |
|---|---|---|
| Comprimento do cabo | Mantenha os cabos de conexão do DPS o mais curtos e retos possível. | Cabos longos aumentam a tensão indutiva e reduzem o desempenho da proteção. |
| Ligação à terra | Siga as normas locais e o projeto de aterramento. Recomenda-se uma impedância mais baixa. | O desempenho do DPS depende de um caminho de descarga confiável. |
| Roteamento de cabos | Evite grandes laços. Direcione os condutores positivo, negativo, PE e de equipotencialização cuidadosamente. | Grandes laços aumentam a tensão de surto induzida. |
| Separação CA/CC | Utilize DPS CA e CC separados de acordo com o tipo de circuito. | O comportamento contra surtos em CA e CC é diferente. |
| Sinal remoto | Utilize contatos de sinalização remota quando o monitoramento de manutenção for necessário. | Ajuda os operadores a identificar falhas no DPS antes que ocorram danos ao inversor. |
Erros comuns na proteção contra surtos em inversores solares
Estes erros são comuns em projetos fotovoltaicos e podem reduzir o desempenho da proteção ou criar riscos de segurança.
| Erro | Por que é um problema | Abordagem correta |
|---|---|---|
| Instalar DPS apenas no lado CA | A entrada CC do inversor permanece exposta a surtos da string fotovoltaica. | Proteja os lados CC e CA com base no layout do sistema. |
| Uso de DPS CA no lado CC | Dispositivos CA podem não interromper ou lidar com segurança com o comportamento fotovoltaico CC. | Utilize DPS CC para sistemas fotovoltaicos projetados para circuitos fotovoltaicos. |
| Instalação do DPS muito distante do inversor | Cabos longos aumentam a tensão residual no equipamento protegido. | Instale o DPS próximo aos terminais do inversor ou ao equipamento protegido. |
| Ignorar o comprimento do cabo entre o arranjo e o inversor | Cabos longos podem captar energia de surto induzida. | Considere o uso de DPS na caixa de combinação e na entrada do inversor para longas distâncias. |
| Escolher o DPS apenas pelo preço | Um DPS subdimensionado pode falhar prematuramente ou oferecer proteção insuficiente. | Verifique a tensão, o tipo, a taxa de descarga, a norma e a aplicação. |
Diferentes cenários de inversores solares
A mesma palavra-chave, “proteção contra surtos para inversor solar”, pode referir-se a diferentes tipos de projeto. Um bom projeto deve corresponder ao cenário real do inversor.
Inversor residencial ou comercial de pequeno porte
Geralmente requer um DPS CC Tipo 2 no lado da entrada fotovoltaica e um DPS CA no lado da saída. Foque na classificação de tensão correta, fiação curta e aterramento confiável.
Inversores de String Múltiplos
A proteção é frequentemente necessária em caixas de junção, entradas de inversores e quadros de distribuição CA. O comprimento dos cabos e o agrupamento dos inversores tornam-se importantes.
Parque solar ou sistema em campo aberto
Uma exposição elevada pode exigir proteção CC Tipo 1+2 no lado do campo, coordenada com os DPS do lado do inversor e do lado CA.
Lista de verificação do comprador antes de escolher um DPS para inversor solar
Antes de solicitar um orçamento ou selecionar um modelo, prepare as seguintes informações. Isso ajuda a evitar tensões incorretas, tipos inadequados ou configurações de polos erradas.
- Tensão CC máxima do sistema fotovoltaico: 600V, 1000V, 1200V ou 1500V
- Tipo de inversor: string, central, híbrido ou off-grid
- Local de instalação: caixa de junção, entrada do inversor, saída CA ou quadro de distribuição
- Exposição a raios: telhado, campo aberto, montanha, área costeira ou região com alta incidência de descargas atmosféricas
- Tipo de DPS necessário: Tipo 2 ou Tipo 1+2
- Configuração de polos necessária
- Necessidade de contato de sinal remoto
- Requisitos de normas e certificações aplicáveis
- Quantidade esperada de pedido e necessidades de OEM/marca própria
Soluções de DPS recomendadas para a proteção de inversores solares
A LEEYEE fornece dispositivos de proteção contra surtos para sistemas de inversores fotovoltaicos, incluindo DPS CC para aplicações de 1000V e 1500V, DPS para trilho DIN e soluções Tipo 1+2 para projetos solares com alto risco de descargas atmosféricas.
SPD CC 1500V
Para caixas combinadoras fotovoltaicas, proteção de entrada CC de inversores e sistemas fotovoltaicos solares de alta tensão.
Visualizar SPD DC de 1500VSPD Solar
Para um projeto completo de proteção contra surtos fotovoltaicos, incluindo o lado CC, o lado CA e a seleção do sistema.
Visualizar SPD SolarProtetor de Surto para Trilho DIN
Para armários de inversores, quadros de distribuição, caixas de junção e montagens elétricas OEM.
Ver DPS para trilho DINFAQ: Proteção contra surtos para inversores solares
Os inversores solares precisam de proteção contra surtos?
Sim. Inversores solares estão expostos a surtos provenientes tanto do lado CC fotovoltaico quanto da rede CA. Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS) CC e CA ajudam a reduzir o risco de danos ao inversor causados por transientes de comutação e induzidos por raios.
Onde o DPS deve ser instalado em um inversor solar?
Os DPS são comumente instalados na caixa de junção fotovoltaica, na entrada CC do inversor e na saída CA do inversor ou próximo ao quadro de distribuição CA. O layout exato depende do comprimento do cabo, da tensão do sistema e da exposição a raios.
Devo usar DPS CC ou DPS CA para um inversor solar?
Use DPS CC no lado da entrada fotovoltaica e DPS CA no lado da saída do inversor. Não utilize um DPS CA no lado CC fotovoltaico.
Qual tipo de DPS é utilizado para a proteção de inversores solares?
O DPS Tipo 2 é comumente utilizado para a proteção padrão de inversores fotovoltaicos. O DPS Tipo 1+2 é utilizado quando o local possui alta exposição a raios, proteção externa contra descargas atmosféricas ou requisitos de projeto mais rigorosos.
Preciso de um DPS CC de 1000V ou 1500V?
Escolha de acordo com a tensão CC máxima do sistema fotovoltaico. Um sistema fotovoltaico de 1500V requer um DPS CC adequado para aplicações fotovoltaicas de 1500V. Sempre verifique a tensão da string e a correção de temperatura.
Um único DPS pode proteger todo o sistema de inversor fotovoltaico?
Geralmente não. Um sistema completo pode necessitar de proteção em múltiplos pontos, especialmente quando os cabos CC são longos ou o local apresenta alta exposição a descargas atmosféricas.
Por que o comprimento do cabo é importante para a proteção contra surtos em inversores?
Cabos longos podem captar energia de surto induzida e aumentar a tensão residual. Os condutores do DPS devem ser curtos e retos, e extensões longas de cabos fotovoltaicos podem exigir proteção em ambas as extremidades.
Quais informações devo fornecer para selecionar o DPS correto?
Forneça a tensão do sistema fotovoltaico, o tipo de inversor, o local da instalação, o comprimento do cabo, a exposição a raios, o tipo de DPS necessário e se é preciso sinalização remota ou rotulagem OEM.
Precisa de ajuda para selecionar um DPS para o seu projeto de inversor solar?
Compartilhe a tensão do seu sistema fotovoltaico, o tipo de inversor, o local da instalação e a exposição a raios. A LEEYEE pode ajudá-lo a escolher a proteção contra surtos CC e CA adequada para aplicações fotovoltaicas no lado do inversor.
