Cómo dimensionar fusibles fotovoltaicos y seccionadores DC según NEC 690

El dimensionamiento del seccionador fotovoltaico es no un universal Isc × 1.56 cálculo. El método defendible consiste en mantener cuatro decisiones separadas:

1. Calcule la corriente máxima del circuito bajo la edición del NEC adoptada localmente.
2. Decida si se requiere protección contra sobrecorriente, y luego dimensione el OCPD si es necesario.
3. Seleccione el seccionador de DC para la corriente máxima del circuito, la tensión máxima, la función de conmutación requerida y las condiciones ambientales.
4. Verifique la evidencia completa del producto y del ensamblaje: listado, marcas, SCCR, disposición de polos, envolvente, bornes de conductor e instrucciones del fabricante.

El valor familiar 156% proviene de dos pasos 125% en una trayectoria común del NEC: primero desde la corriente de cortocircuito del módulo a la corriente máxima del circuito, luego desde la corriente máxima del circuito a una clasificación convencional de OCPD. El segundo factor no es automáticamente un factor de clasificación de desconexión.

Límite de diseño: Las ediciones del NEC y las enmiendas locales se adoptan en diferentes cronogramas. Utilice la edición aplicada por la autoridad competente (AHJ), las instrucciones del módulo y del inversor, las condiciones del equipo listado y el registro de ingeniería del proyecto. Este artículo explica la estructura de decisión; no es un diseño sellado.

El modelo de dimensionamiento de cuatro vías

Carril	Equivocada	Salida principal	No lo confunda con
Corriente del circuito	¿Cuál es la corriente máxima según el NEC para este circuito de fuente, salida o entrada?	Corriente máxima del circuito	Tamaño del fusible o valor de amperaje del catálogo del interruptor
Conductores y OCPD	¿Se requiere protección contra sobrecorriente y qué capacidad nominal puede aceptar el circuito completo?	Ampacidad del conductor y capacidad nominal/ubicación del OCPD	Seccionador que transporta corriente
Desconectador	¿Qué corriente, tensión, capacidad de conmutación, número de polos, envolvente y bornes se requieren?	Especificación del desconectador	Una función de disparo de fusible o interruptor automático
Aprobación y capacidad de cortocircuito	¿Es el dispositivo o conjunto exacto adecuado para el mercado y la corriente de falla disponible?	Certificación, evidencia de SCCR/capacidad de interrupción, marcas, documentos	Un logotipo de normas o un folleto de la familia de productos

Entradas requeridas antes de realizar el cálculo

No comience con un catálogo de interruptores. Recopile primero los datos del circuito.

Entrada	Por qué es importante	Fuente de evidencia
Isc y Voc del módulo	Valores iniciales para los cálculos de corriente y tensión	Hoja de datos/placa de características exacta del módulo
Clasificación máxima de fusibles en serie	Límite superior del OCPD del circuito de fuente	Hoja de datos/placa de características del módulo
Módulos en serie por cadena	Establece la tensión de circuito abierto de la cadena	Diseño del arreglo
Cadenas en paralelo en el punto que se está dimensionando	Establece la corriente combinada y la exposición a corriente inversa	Diagrama unifilar
Temperatura mínima esperada	Utilizado para la tensión fotovoltaica máxima	Base de diseño del sitio y método NEC
Límites del inversor o convertidor DC-to-DC	Puede afectar al método de cálculo permitido, a la retroalimentación y a la compatibilidad de los equipos	Instrucciones exactas del producto
Tipo de conductor, temperatura nominal e instalación	Necesario para la capacidad de corriente, corrección y ajuste	Método de cableado y datos del conductor
Otras fuentes conectadas	La red, la batería o las fuentes en paralelo pueden cambiar la corriente disponible y la ubicación del OCPD	Arquitectura completa del sistema
Corriente de falla disponible	Necesario para los valores nominales de interrupción y cortocircuito	Estudio de ingeniería o cálculo validado
Función de seccionamiento	Corte en carga, aislamiento de equipos, aislamiento para mantenimiento u otra función definida	Memoria descriptiva del diseño y normativa adoptada
Ambiente, envolvente, altitud y montaje	Puede modificar la corriente utilizable y la idoneidad ambiental	Condiciones del sitio e instrucciones del producto
Mercado objetivo y AHJ	Determina el código adoptado y la certificación/evidencia requerida	Requisitos del proyecto

Si la cuestión pendiente es dónde a qué pertenece el seccionador en lugar de cómo está clasificado, comience con la guía de ubicación del seccionador solar.

Paso 1: Calcular la corriente máxima del circuito fotovoltaico

Para un circuito de fuente fotovoltaica convencional que utiliza el método de corriente de cortocircuito del módulo, el punto de partida habitual es:

Corriente máxima del circuito de fuente = Isc del módulo × 1.25

Para cadenas idénticas combinadas en paralelo:

Corriente máxima de salida combinada = número de cadenas en paralelo × Isc del módulo × 1.25

El factor de 1.25 aquí convierte la base de Isc del módulo en la corriente máxima del circuito para este método común del NEC. Todavía no es el tamaño del fusible, la ampacidad del conductor o el tamaño de catálogo del seccionador.

El Artículo 690 también contiene vías para circuitos conectados a convertidores de potencia electrónicos y para ciertos cálculos de gran escala de FV diseñados. El tratamiento de la corriente de módulos bifaciales y los límites específicos del equipo también pueden cambiar la entrada. Por lo tanto, utilice el método permitido por la edición del NEC adoptada y respaldado por los documentos del proyecto en lugar de forzar cada sistema a la misma ecuación.

Ejemplo convencional: seis cadenas en paralelo

Suponga seis cadenas idénticas, cada una utilizando módulos con:

• Isc = 14.45 A
• clasificación máxima de fusible en serie = 25 A
• no se incluye contribución de corriente adicional en este ejemplo simplificado

La corriente máxima combinada del circuito es:

6 × 14.45 A × 1.25 = 108.4 A

108.4 A es la corriente máxima del circuito en la salida combinada para este cálculo. No es automáticamente un requisito de desconexión de 150 A.

Paso 2: Decidir si se requiere un OCPD

Un circuito fotovoltaico no requiere un fusible simplemente porque contenga un módulo. Las fuentes fotovoltaicas están limitadas en corriente y algunos circuitos pueden omitir un OCPD cuando se cumplen las condiciones aplicables del NEC; por ejemplo, cuando el conductor tiene suficiente ampacidad y la corriente de todas las fuentes no puede exceder el límite de sobrecorriente permitido del equipo.

La protección contra sobrecorriente se vuelve importante cuando cadenas en paralelo, baterías, la red eléctrica u otra fuente pueden dirigir una corriente dañina hacia un circuito o conductor. La ubicación del OCPD debe abordar la dirección y la fuente de esa corriente, no simplemente colocarse donde sea conveniente.

Haga estas preguntas en orden:

1. ¿Qué fuentes pueden alimentar el conductor durante una falla?
2. ¿La ampacidad del conductor cubre la corriente máxima de esas fuentes después de todas las correcciones y ajustes requeridos?
3. ¿Puede la corriente de todas las fuentes exceder el límite del módulo, convertidor, conductor o equipo?
4. ¿La edición del NEC adoptada permite la protección en un extremo, requiere protección en ambos extremos o no permite ningún OCPD para este circuito?
5. ¿Las instrucciones del módulo, inversor, combinador, portafusibles u otro equipo listado imponen una condición adicional?

Para un tratamiento más profundo de las condiciones sin fusibles y la corriente inversa en cadenas en paralelo, consulte cuando el NEC 690.9 requiere fusibles de cadena fotovoltaica.

Paso 3: Dimensionar el fusible fotovoltaico u otro OCPD

Donde se requiere un OCPD, una vía común del NEC establece su valor nominal mínimo al 125% de la corriente máxima del circuito, a menos que se aplique una vía de ensamblaje permitida con valor nominal del 100%.

Mínimo de OCPD convencional = corriente máxima del circuito × 1.25

Combinar eso con el método convencional de Isc del módulo produce:

Isc × 1.25 × 1.25 = Isc × 1.5625

Este es el origen de la abreviatura “regla 156%”. Puede ser útil para un cálculo convencional de OCPD del circuito de fuente, pero solo después de confirmar que la ruta del código adoptada es aplicable.

El fusible o interruptor automático seleccionado debe satisfacer todas las restricciones aplicables, no solo el mínimo calculado:

• en o por encima de la capacidad nominal mínima requerida;
• en o por debajo de la capacidad nominal máxima de fusible en serie del módulo cuando ese límite sea aplicable;
• compatible con la ampacidad del conductor después de la corrección y el ajuste;
• adecuado para la tensión máxima de DC;
• capacidad de interrupción adecuada para la corriente de falla disponible;
• categoría de aplicación fotovoltaica, certificación, soporte y combinación de ensamblaje correctos; y
• permitido por las instrucciones del equipo y las reglas estándar de tamaño de amperaje.

Si el siguiente tamaño estándar de OCPD excede el límite del módulo, conductor, soporte o equipo, no “redondee hacia arriba y espere lo mejor”. Cambie el conductor, la arquitectura, el agrupamiento de cadenas o el equipo para que se puedan satisfacer todas las restricciones.

Para la evaluación de productos en Norteamérica, UL Solutions identifica las rutas UL 248-19 y UL 2579 para fusibles fotovoltaicos. En proyectos orientados a IEC, IEC 60269-6 proporciona requisitos suplementarios para eslabones fusibles que protegen cadenas y arreglos fotovoltaicos de hasta 1,500 V DC. Un marcado gPV o un informe de prueba IEC no satisface por sí solo un requisito de certificación de EE. UU.

Paso 4: Dimensionar la corriente del seccionador DC por separado

Para el aislamiento de equipos bajo el Artículo 690 del NEC, el medio de desconexión o dispositivo de aislamiento debe evaluarse para el circuito que controla. Como base, la corriente nominal aplicable del desconectador no debe ser menor que la corriente máxima del circuito. Luego, aplique las condiciones de certificación del producto exacto, las restricciones de uso continuo, las correcciones por temperatura ambiente, los efectos de la envolvente, los límites de los bornes y las instrucciones del fabricante.

Para el ejemplo de seis cadenas:

• corriente máxima del circuito = 108.4 A;
• mínimo del OCPD convencional, si se requiere uno en esa salida = 108.4 A × 1.25 = 135.5 A antes de las restricciones de tamaño estándar y del equipo;
• base de corriente de desconexión = al menos 108.4 A, seguido de las comprobaciones de uso y reducción de capacidad específicas del producto.

El resultado aún puede ser un dispositivo de catálogo de 125 A, 150 A, 160 A o mayor, dependiendo de cómo se clasifique y utilice el producto exacto. El punto es que 150 A no se deriva automáticamente de aplicar el factor OCPD al desconectador.

No asuma que una corriente nominal de catálogo significa lo mismo en todos los productos. Verifique si se trata de una corriente nominal continua, una capacidad nominal de interruptor de uso general, una capacidad nominal específica para FV, una capacidad nominal de categoría de utilización o una capacidad nominal que depende de una disposición de polos establecida. El Guía de clasificación de seccionadores DC explica esas distinciones de la placa de características.

Paso 5: Calcular la tensión máxima DC

El dimensionamiento de corriente por sí solo no puede calificar a un seccionador FV. Los módulos conectados en serie aumentan la tensión, y el Voc del módulo aumenta a medida que la temperatura de la celda disminuye.

Para una cadena que utiliza el método de tabla del NEC, el cálculo conceptual es:

Tensión FV máxima = módulos en serie × Voc del módulo × factor de corrección por baja temperatura aplicable

Otros métodos permitidos pueden utilizar coeficientes de temperatura proporcionados por el fabricante o cálculos de ingeniería. Utilice el método permitido por la edición del NEC adoptada y la temperatura mínima esperada en el sitio.

Seleccione el fusible, portafusibles, interruptor automático, seccionador, caja combinadora, SPD y entrada del inversor para una tensión DC al menos igual al máximo calculado. Verifique cualquier límite de polaridad, puesta a tierra y disposición de polos en serie. Nunca infiera una capacidad de 1,000 V o 1,500 V sumando las marcas de los polos individuales a menos que las instrucciones exactas permitan explícitamente esa disposición.

Paso 6: Definir la función de conmutación requerida

“Seccionador”, “aislador” e “interruptor-seccionador” no son etiquetas intercambiables en todas las normas o instalaciones.

Si se espera que el dispositivo abra mientras circula corriente, debe evaluarse y marcarse para la capacidad de corte de carga DC requerida según el voltaje, la corriente y la disposición de conexión reales. Algunos dispositivos de seccionamiento solo están permitidos cuando la interrupción de la carga se impide mediante un enclavamiento o cuando el dispositivo está marcado contra la operación bajo carga. Una maneta y un símbolo de OFF no prueban la capacidad de corte bajo carga.

Defina la función antes de seleccionar el producto:

• ¿Se operará habitualmente bajo carga?
• ¿Es solo un punto de seccionamiento de equipo después de que otro dispositivo abra el circuito?
• ¿El diseño requiere un seccionamiento visible o bloqueable?
• ¿Debe servir como medio de desconexión de un sistema PV, un desconectador de equipo o solo como un seccionador de mantenimiento?
• ¿Qué permanece energizado después de la operación?

Un desconectador DC tampoco es automáticamente un sistema de apagado rápido. La ubicación y la función se tratan por separado en el guía de selección de seccionadores solares.

Paso 7: Verificar el SCCR y las capacidades de interrupción

Dos valores nominales se confunden habitualmente:

• Capacidad de interrupción se aplica a la capacidad de un OCPD para interrumpir la corriente de falla de forma segura.
• Corriente de cortocircuito nominal (SCCR) se aplica a la capacidad de un equipo o un conjunto para soportar la corriente de falla prospectiva bajo condiciones establecidas.

El valor nominal de interrupción del fusible no se convierte automáticamente en el SCCR de una caja combinadora o un conjunto de seccionador. El SCCR del conjunto completo depende de la combinación evaluada de seccionador, fusible y portafusible, bornes, barras colectoras, envolvente, rango de conductores, espaciado y cualquier protección limitadora de corriente.

Los arreglos fotovoltaicos están limitados en corriente, pero las baterías, los combinadores en paralelo y las rutas de retroalimentación del inversor o de la red pueden cambiar sustancialmente la corriente de falla disponible. Documente cada fuente. Verifique que:

• el valor nominal de interrupción del OCPD no sea menor que la corriente de falla disponible en sus bornes;
• el SCCR del seccionador y del equipo sea adecuado para la instalación;
• cualquier declaración de clasificación en serie o limitación de corriente esté específicamente permitida y documentada; y
• la etiqueta del conjunto refleja la configuración aprobada.

Para más detalles, consulte capacidad de ruptura del fusible fotovoltaico.

Paso 8: Hacer coincidir la ruta de evaluación del producto

Las normas identifican las categorías de producto; no aprueban una instalación solo por su título.

Componente o función	Referencias de evaluación norteamericanas identificadas por UL Solutions	Referencia orientada a IEC	Qué verificar
Fusible fotovoltaico	UL 248-19 / UL 2579	IEC 60269-6	Tensión, corriente, aplicación, capacidad de interrupción, combinación de portafusibles
seccionador fotovoltaico	UL 98B / UL 508I	IEC 60947-3	Listado/categoría exacta, corriente, tensión, servicio, polos, marcas, SCCR
Interruptor automático para FV	UL 489B	Norma de interruptor automático específica del mercado	Tensión, corriente, disparo, polaridad, capacidad de interrupción, aplicación
Caja combinadora	UL 1741 o ruta de evaluación de conjunto aplicable	Normas de conjunto/producto aplicables	SCCR del conjunto, envolvente, bornes, protección, marcado

Página de certificación de balance de sistema solar de UL Solutions enumera estas rutas de producto. No son intercambiables. Por ejemplo, un informe IEC 60947-3 puede ser evidencia relevante para un interruptor seccionador del mercado IEC, pero no establece una certificación UL 98B o UL 508I.

Antes de especificar un producto, obtenga el número de modelo exacto y verifíquelo en la base de datos de certificación correspondiente. Un folleto de la familia, la mención “diseñado para cumplir”, el marcado CE o un certificado para un modelo similar no sustituyen la certificación requerida ni las condiciones de aceptabilidad.

Ejemplo práctico A: Una cadena fotovoltaica

Suponga una cadena con:

• Isc del módulo = 14.45 A;
• Voc del módulo = 49.5 V;
• 20 módulos en serie;
• calibre máximo de fusible en serie = 25 A; y
• un factor de tensión ilustrativo para baja temperatura de 1.14 seleccionado del método permitido del proyecto.

Actual

Corriente máxima del circuito:

14.45 A × 1.25 = 18.06 A

Si las condiciones adoptadas del NEC muestran que ninguna fuente puede inducir una corriente excesiva en la cadena y se cumplen los límites del conductor/equipo, es posible que no se requiera un OCPD para el circuito de fuente.

Si se requiere un OCPD y se aplica la ruta convencional de OCPD del 125%:

18.06 A × 1.25 = 22.58 A

El siguiente tamaño estándar adecuado puede ser 25 A, pero solo porque también respeta el límite máximo de fusible en serie de 25 A, la ampacidad del conductor, la tensión, el soporte y los requisitos de certificación. Este ejemplo no autoriza un fusible de 25 A para un módulo diferente.

La base de la corriente de desconexión permanece al menos en 18.06 A, sujeto a las condiciones de uso del producto exacto. No se convierte en 22.58 A simplemente porque ese valor se utilizó para dimensionar un OCPD.

Voltaje

Voltaje máximo de la cadena para este método ilustrativo:

20 × 49.5 V × 1.14 = 1,128.6 V DC

Un dispositivo de 1,000 V DC no sería adecuado para ese valor calculado. El siguiente candidato puede ser un producto de 1,200 V o 1,500 V, pero aún se debe verificar el voltaje permitido exacto, la disposición de los polos, el servicio, la certificación y la compatibilidad del equipo.

Ejemplo práctico B: Salida de combinador de seis cadenas

Utilizando seis cadenas en paralelo con el mismo Isc de módulo de 14.45 A:

Corriente máxima del circuito

6 × 14.45 A × 1.25 = 108.4 A

OCPD de salida, si es necesario

108.4 A × 1.25 = 135.5 A

Un diseñador podría investigar un OCPD estándar de 150 A, pero solo después de confirmar la ampacidad del conductor, los límites del combinador e inversor, las reglas de tamaño estándar, la capacidad de interrupción y las condiciones de montaje listadas. Si alguna restricción es menor, la arquitectura debe cambiar.

Desconectador

El seccionador debe ser adecuado para una corriente de circuito máxima de al menos 108.4 A antes de aplicar las condiciones específicas del producto. El diseñador debe verificar entonces la tensión máxima, la función de corte bajo carga, el SCCR, la certificación, la envolvente, los bornes, el ambiente, el montaje y la disposición de los polos.

Fusibles de cadena

Cada decisión sobre el fusible de cadena también necesita la contribución de corriente inversa de las otras cadenas en paralelo y la capacidad nominal máxima del fusible en serie del módulo. No seleccione los seis fusibles de rama basándose únicamente en el valor del OCPD de salida combinada. Los circuitos de rama y de salida son zonas de protección diferentes.

Errores Comunes de Dimensionamiento

Error	Por qué falla	Acción correcta
Multiplique Isc por 1.56 y denomine al resultado el tamaño del seccionador	El segundo factor de 1.25 pertenece comúnmente al dimensionamiento del OCPD, no automáticamente a la corriente del seccionador	Calcule la corriente máxima del circuito, luego aplique las condiciones exactas de uso del seccionador
Instale un fusible en cada cadena sin verificar la necesidad	Algunos circuitos limitados por corriente pueden cumplir con las condiciones del NEC sin OCPD	Evalúe la corriente de todas las fuentes, la capacidad de corriente del conductor y los límites del equipo
Elija solo por amperios	Un interruptor puede tener suficiente capacidad de corriente pero una tensión DC, servicio, SCCR, polos o certificación inadecuados	Utilice una especificación de múltiples puertas
Sume las tensiones de los polos a partir de un diagrama genérico	La capacidad de tensión DC puede depender de una disposición de contactos en serie específica del modelo	Siga el diagrama de cableado y el marcado exactos del modelo
Trate la capacidad de interrupción del fusible como el SCCR del combinador	Los valores nominales de los componentes y del conjunto son diferentes	Verifique el SCCR del conjunto evaluado y la configuración
Aplique un factor de temperatura genérico 80%, 90% o 95%	La reducción de potencia del producto depende del diseño exacto, la envolvente, el ambiente y las condiciones de prueba	Utilice las curvas específicas del modelo y las instrucciones de instalación
Trate la evidencia IEC como una certificación de EE. UU.	Las normas y los sistemas de aprobación de mercado tienen alcances diferentes	Haga coincidir la documentación con el proyecto y los requisitos de la AHJ
Asuma que OFF significa que todo conductor fotovoltaico está sin tensión	Los módulos iluminados pueden mantener energizados los conductores del lado del arreglo	Identifique los límites de aislamiento y siga los procedimientos de trabajo seguro

Revisión de diseño y lista de verificación de RFQ

Envíe a los proveedores y revisores una definición completa del circuito, no solo “Necesito un seccionador solar de 150 A”. Incluya:

• edición del NEC adoptada, jurisdicción y ruta de evaluación de producto requerida;
• diagrama unifilar y la ubicación/función exacta del seccionador;
• marca/modelo del módulo, Isc, Voc, valor nominal máximo del fusible en serie y coeficientes de temperatura;
• módulos por cadena y número de cadenas en paralelo;
• corriente máxima calculada del circuito y método de cálculo;
• si se requiere un OCPD, su capacidad nominal/ubicación propuesta y las restricciones de control;
• tensión máxima de DC calculada y temperatura de diseño más baja;
• corriente de falla disponible y capacidad de interrupción del OCPD requerida/SCCR del conjunto;
• requisito de corte en carga o solo aislamiento;
• disposición de polos, puesta a tierra, polaridad y requisito de diagrama de cableado del fabricante;
• material del conductor, clase, tamaño, clasificación de temperatura y requisitos de los bornes;
• tipo de envolvente, requisito IP/NEMA, rango ambiental, altitud, montaje y método de entrada de cables;
• hoja de datos del modelo exacto, instrucciones, dibujo dimensional y esquema de conexión;
• número de listado/certificado exacto y registro de base de datos cuando sea necesario; y
• etiquetas requeridas, accesorios, disposición de bloqueo, fusibles de repuesto y política de piezas de recambio.

VIOX ofrece Interruptor aislador de CC y caja combinadora solar familias de productos para comparación técnica. Utilice esas páginas para preseleccionar formatos mecánicos y valores nominales declarados, luego solicite la evidencia específica del modelo exacto requerida por el proyecto. No infiera el cumplimiento de NEC o un listado UL a partir de una página de familia de productos.

Regla final

La secuencia de dimensionamiento más segura es sencilla de recordar:

Primero la corriente. Segundo el OCPD. Tercero el seccionador. Por último, la evidencia, pero es obligatoria.

El atajo 156% solo pertenece donde ambos pasos 125% son realmente necesarios. Un diseño fotovoltaico (PV) conforme mantiene la corriente máxima del circuito, el valor nominal del fusible, el valor nominal del seccionador, la tensión, la capacidad de cortocircuito, la función de conmutación y la aprobación del producto como comprobaciones separadas que deben superarse todas.

Fuentes

• NFPA 70 (National Electrical Code), ediciones actuales y archivadas a través de NFPA LiNK
• UL Solutions — Certificación de equilibrio del sistema solar
• UL Solutions — Base de datos de certificación Product iQ
• IEC — IEC 60269-6:2010+A1:2021, eslabones fusibles para FV
• IEC — IEC 60947-3:2020+A1:2025, interruptores, seccionadores, interruptores-seccionadores y unidades de combinación de fusibles