Resposta rápida: Como escolher um DPS CC para energia solar?
Escolha um DPS CC para energia solar confirmando primeiro cinco itens: a tensão máxima de circuito aberto da string FV, se a instalação necessita de proteção Tipo 2 ou Tipo 1+2, onde o DPS será instalado, quão curtos os cabos de conexão do DPS podem ser mantidos e qual norma ou especificação de projeto se aplica.
Para a maioria dos sistemas fotovoltaicos comerciais e de telhado, o caminho de seleção é o seguinte:
| Decisão | Resposta prática |
|---|---|
| Qual dispositivo é necessário no lado FV? | Um DPS com classificação CC para FV, não um DPS CA |
| Qual é a tensão nominal mais importante? | Ucpv, selecionada acima da tensão de circuito aberto (Voc) máxima da string fotovoltaica em condições de frio extremo |
| Tipo 2 ou Tipo 1+2? | Tipo 2 para muitas aplicações com surtos induzidos; Tipo 1+2 onde a exposição a correntes de descarga atmosférica é maior |
| Onde é instalado? | Caixa de junção (combiner box), entrada CC do inversor ou em ambas as extremidades de um longo percurso de cabos CC |
| Quais normas são relevantes? | IEC 61643-31 e IEC 61643-32 para DPS CC fotovoltaicos; IEC 61643-11 para DPS no lado CA |
| Que detalhe de instalação é frequentemente esquecido? | Cabos do DPS curtos e diretos para reduzir a elevação de tensão indutiva durante um surto |
Um DPS CC para energia solar é um dispositivo de proteção contra surtos instalado no lado de corrente contínua de um sistema fotovoltaico. Sua função é limitar a sobretensão transitória causada por surtos induzidos por raios, eventos de comutação ou longos percursos de cabos externos antes que essa tensão atinja o inversor, a caixa de junção, os equipamentos de monitoramento ou outros componentes do lado CC.
Em um sistema solar fotovoltaico, a proteção contra surtos não é apenas um acessório no quadro de distribuição CA. As strings fotovoltaicas são frequentemente instaladas em telhados, terrenos abertos, estruturas elevadas ou longos percursos de cabos. Esses condutores CC podem captar energia de surto induzida durante a atividade de raios nas proximidades, mesmo quando o arranjo não é atingido diretamente. É por isso que um projeto completo de proteção solar normalmente considera Posicionamento do DPS CC, Posicionamento do DPS CA, roteamento de cabos, equipotencialização, aterramento e o nível de suportabilidade do inversor.
Para compradores da VIOX e montadores de painéis, a questão prática é simples: qual dispositivo de proteção contra surtos deve ser selecionado para o lado CC fotovoltaico e onde deve ser instalado?
O que é um DPS em um sistema solar?
DPS significa dispositivo de proteção contra surtos. Em um sistema solar, um DPS limita picos de tensão de curta duração ao desviar a corrente de surto para o aterramento de proteção ou sistema de equipotencialização. Ele não substitui fusíveis, disjuntores, seccionadoras ou um aterramento adequado. Ele funciona em conjunto com esses dispositivos.
Em sistemas fotovoltaicos, os DPS são geralmente divididos por localização:
| Localização do SPD | Papel típico | Tipo de dispositivo típico |
|---|---|---|
| Arranjo fotovoltaico ou caixa de junção (string box) | Limita a energia de surto captada pelos cabos CC das strings externas | SPD CC, geralmente Tipo 2 ou Tipo 1+2, dependendo da exposição a descargas atmosféricas |
| Entrada CC do inversor | Protege o inversor contra surtos no lado CC provenientes do arranjo fotovoltaico | DC SPD |
| Saída CA do inversor ou quadro de distribuição CA | Limita o surto no lado CA proveniente da rede ou da fiação de distribuição | CA SPD |
| Linhas de monitoramento e comunicação | Protege cabos de dados, RS485, Ethernet, sensores ou interfaces de monitoramento | SPD de sinal/dados compatível com o tipo de sinal |
A regra mais importante é que o SPD deve ser compatível com o circuito que protege. Uma entrada fotovoltaica CC necessita de um SPD classificado para CC fotovoltaico. Um quadro de distribuição CA necessita de um SPD CA.
DPS CC vs. DPS CA para energia solar: Qual é a diferença?
Uma instalação solar pode precisar de proteção contra surtos tanto em CC quanto em CA, mas os dispositivos não são intercambiáveis.
| Ponto de comparação | DPS CC para energia solar fotovoltaica | DPS CA para saída solar/lado da rede |
|---|---|---|
| Instalado em | Strings fotovoltaicas, caixas de junção, entrada CC do inversor | Saída CA do inversor, quadro de distribuição CA, painel principal |
| Parâmetro de tensão principal | Ucpv ou tensão máxima de operação contínua em CC para sistemas fotovoltaicos | Uc ou MCOV para tensão de sistema em CA |
| Direção padrão típica | IEC 61643-31 para DPS conectados ao lado CC de instalações fotovoltaicas; IEC 61643-32 para orientação de seleção/aplicação | IEC 61643-11 para DPS de baixa tensão em CA |
| Problema de arco e desconexão | O comportamento do arco em CC é mais exigente porque a CC não possui passagem natural por zero | A corrente alternada cruza o zero a cada ciclo, alterando o comportamento de interrupção |
| Erro comum | Utilizar um DPS CA no lado CC fotovoltaico | Assumir que apenas o DPS do lado CA protege o arranjo fotovoltaico e a entrada CC do inversor |
Se o sistema possui strings fotovoltaicas alimentando um inversor, o DPS do lado CA no quadro de distribuição não protege totalmente o inversor contra surtos que entram pela entrada CC. A proteção do lado CC deve ser avaliada separadamente.
DPS CC Tipo 2 vs Tipo 1+2: Qual você precisa?
A maioria dos compradores de sistemas solares pergunta primeiro se precisam de um DPS CC Tipo 2 ou um DPS CC Tipo 1+2. A resposta depende da exposição a raios, layout do sistema, presença de sistema de proteção contra descargas atmosféricas externo, roteamento de cabos e requisitos do projeto.
| Condição solar fotovoltaica | Ponto de partida recomendado | Por que é importante |
|---|---|---|
| Instalação fotovoltaica residencial em telhado sem proteção externa contra descargas atmosféricas e com exposição moderada | DPS CC Tipo 2 | Protege contra sobretensões induzidas e transitórios de comutação |
| Instalação fotovoltaica comercial em telhado com longos percursos de cabos CC | DPS CC Tipo 2 nos pontos principais de entrada CC; considerar múltiplos locais | O comprimento do cabo aumenta o risco de sobretensão induzida e a área do loop |
| Arranjo fotovoltaico em montagem no solo exposta, topo de colina, campo aberto ou área com alta incidência de raios | DPS CC Tipo 1+2 pode ser exigido pela avaliação de risco do projeto | Maior probabilidade de corrente parcial de raio entrar no sistema |
| O edifício possui um sistema de proteção contra descargas atmosféricas externo e a distância de separação não pode ser mantida | O DPS CC Tipo 1+2 é comumente selecionado | O sistema fotovoltaico pode estar exposto a componentes de corrente de raio |
| Estação inversora de grande escala ou de alto valor | Estratégia de proteção coordenada Tipo 1+2 e Tipo 2 | O tempo de inatividade e o custo de substituição justificam a proteção em camadas |
Para uma explicação mais ampla sobre as funções dos dispositivos Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3, consulte o guia da VIOX para DPS Tipo 1 vs Tipo 2 vs Tipo 3.
Nota de Engenharia: Tipo não é o mesmo que classificação de tensão
Um DPS CC Tipo 2 não é automaticamente adequado para todos os sistemas fotovoltaicos. Ele ainda requer a Ucpv correta, configuração de polos, comportamento em curto-circuito e método de instalação. Um arranjo fotovoltaico de 600V, um de 1000V e um de 1500V exigem verificações de tensão diferentes, mesmo que todos os três projetos utilizem proteção Tipo 2.
Como selecionar a Ucpv para um DPS CC solar
O parâmetro de tensão mais importante para um DPS CC fotovoltaico é Ucpv, frequentemente descrito como a tensão máxima de operação contínua para aplicações fotovoltaicas em corrente contínua. O DPS deve permanecer estável durante a tensão de circuito aberto normal mais alta do arranjo fotovoltaico, incluindo o aumento de tensão em climas frios.
Não selecione o DPS CC apenas pela tensão nominal de CC do inversor. Comece pela tensão máxima de circuito aberto da string fotovoltaica.
Utilize este conceito:
Voc_max = Nseries x Voc_module_STC x [1 + |betaVoc| x (25 - Tmin)]
Onde:
- Nseries = número de módulos conectados em série por string
- Voc_módulo_STC = tensão de circuito aberto do módulo em condições padrão de teste
- betaVoc = coeficiente de temperatura da Voc do módulo por grau Celsius, convertido para forma decimal
- Tmin = temperatura mínima esperada da célula ou ambiente de projeto, dependendo do método de cálculo do projeto
Em seguida, escolha um DPS CC com uma classificação Ucpv acima da tensão máxima calculada da string fotovoltaica, seguindo a folha de dados do DPS e a norma do projeto.
| Classe do sistema fotovoltaico | Lista típica de tensões de DPS CC | Cuidado na seleção |
|---|---|---|
| Sistema fotovoltaico de 600V | Classe de 600V ou Ucpv superior adequada | Confirmar que a Voc em clima frio não excede a classificação do DPS |
| Sistema fotovoltaico de 1000V | Classe de 1000V ou Ucpv superior adequada | Verificar o comprimento da string e o coeficiente de temperatura do módulo |
| Sistema fotovoltaico de 1500V | Classe de DPS CC para sistemas fotovoltaicos de 1500V | Confirme se o dispositivo é especificamente destinado para operação em CC fotovoltaica de 1500V |
A gama de produtos DPS da VIOX inclui famílias de DPS CC para classes de tensão fotovoltaica comuns, incluindo opções de 500V, 600V, 800V, 1000V, 1200V e 1500V no página do produto VIOX SPD. O modelo final ainda deve ser compatível com a tensão real da string fotovoltaica, a norma do projeto e o ambiente de instalação.
Exemplo prático: Escolhendo a Ucpv para uma string fotovoltaica em clima frio
Suponha que uma string fotovoltaica tenha uma tensão de circuito aberto total de 900V em condições de teste padrão. O coeficiente de temperatura da Voc do módulo é de -0,31% por grau Celsius, e a temperatura mínima de projeto é de -10°C.
A diferença de temperatura em relação a 25°C é:
25 - (-10) = 35°C
O aumento de tensão em clima frio é:
900V x 0,003 x 35 = 94,5V
A tensão máxima estimada de circuito aberto da string é:
900V + 94,5V = 994,5V
Neste caso, um DPS (SPD) de 1000V Ucpv pode estar muito próximo do máximo calculado, dependendo da tolerância da folha de dados, margem do projeto e normas locais de projeto. Um DPS CC fotovoltaico de 1200V seria frequentemente a opção mais prática, sujeita à revisão das especificações do inversor e do projeto.
Este exemplo é intencionalmente simplificado. Projetos reais devem utilizar a folha de dados do módulo, os limites do inversor, dados de temperatura locais e a norma de projeto aplicável.
Seleção de DPS CC Solar por Tipo de Sistema
Diferentes projetos fotovoltaicos não necessitam do mesmo layout de proteção contra surtos. Um pequeno sistema residencial de telhado, um telhado comercial com longas calhas de cabos CC e uma estação inversora de escala industrial possuem diferentes níveis de exposição e expectativas de manutenção.
| Tipo de sistema fotovoltaico | Abordagem típica de DPS no lado CC | O que verificar |
|---|---|---|
| Fotovoltaico residencial de telhado | DPS CC Tipo 2 próximo à entrada CC do inversor ou em uma pequena caixa de junção próxima | Ucpv, manual do inversor, norma local, requisito de DPS no lado CA |
| Fotovoltaico comercial de telhado | DPS CC Tipo 2 em caixas de junção e/ou próximo às entradas do inversor | Comprimento do percurso do cabo, equipotencialização, exposição a descargas atmosféricas em telhados, condição do invólucro |
| Matriz fotovoltaica montada no solo | Tipo 2 ou Tipo 1+2 dependendo da exposição e do risco de descargas atmosféricas | Distância até o inversor, densidade de descargas atmosféricas no local, malha de aterramento, longos loops de cabos externos |
| Sistema fotovoltaico com sistema de proteção contra descargas atmosféricas externo | O DPS CC Tipo 1+2 é comumente avaliado nos pontos de entrada de CC | Distância de separação, equipotencialização, conceito de proteção contra descargas atmosféricas IEC 62305, especificação do projeto |
| Estação inversora de grande escala (utility-scale) | Proteção em camadas através do array/combinador, entrada CC do inversor e saída CA | Coordenação, monitoramento, indicação remota, cartuchos sobressalentes, acesso para manutenção |
| Armazenamento de energia fotovoltaica mais bateria | A estratégia de DPS CC deve ser revisada separadamente para o lado fotovoltaico, lado da bateria e lado do inversor/conversor | Classe de tensão CC, corrente de falta, compatibilidade do dispositivo, requisitos do fornecedor de BESS |
O objetivo desta tabela não é substituir o projeto de engenharia. Ela ajuda os compradores a fazerem melhores perguntas de RFQ antes de selecionar um modelo específico de DPS CC.
Diagrama de conexão de DPS CC para sistemas solares fotovoltaicos
Um diagrama de ligação correto de um DPS CC solar deve mostrar claramente uma ideia fundamental: o DPS é ligado em paralelo com o circuito CC fotovoltaico, não em série com o caminho da corrente de carga.
A corrente da string fotovoltaica flui através do circuito CC normal em direção ao inversor. O DPS fornece um caminho de desvio de surto dos condutores CC para a terra de proteção ou para o sistema de equipotencialização quando ocorre uma sobretensão transitória.
| Elemento do diagrama | Representação correta | Erro comum |
|---|---|---|
| Condutores FV+ e FV- | Continuam através da proteção e isolamento CC em direção à entrada do inversor | Desenhar o DPS como se transportasse a corrente normal da string em série |
| DC SPD | Conectado entre os condutores fotovoltaicos e o PE/aterramento de acordo com a configuração do sistema | Conectando apenas um polo onde o sistema requer proteção multipolar |
| Aterramento de proteção ou barramento de equipotencialização | Mostrado como um caminho curto e de baixa impedância próximo ao DPS | Cabo verde/amarelo longo roteado ao redor do invólucro para organização |
| Caixa de junção (combiner box) ou entrada CC do inversor | Mostrado como o ponto de instalação física | Posicionamento do DPS longe do equipamento protegido |
| CA SPD | Mostrado separadamente na saída do inversor ou no quadro de CA | Assumindo que um DPS de CA protege todo o lado de CC do sistema fotovoltaico |
Para um sistema fotovoltaico típico, o diagrama deve mostrar normalmente estas camadas de proteção:
- As strings fotovoltaicas entram em uma caixa combinadora solar.
- A caixa de combinação inclui fusíveis de CC ou disjuntores de CC onde necessário, um seccionador de CC ou interruptor-seccionador e um DPS de CC.
- A saída de CC combinada segue para a entrada de CC do inversor.
- Se o percurso de CC for longo, outro DPS de CC é instalado próximo à entrada do inversor.
- A saída de CA do inversor é protegida separadamente com um DPS de CA adequado no quadro de distribuição de CA ou no painel de saída do inversor.
Onde instalar o DPS CC em um sistema solar
A colocação do DPS é tão importante quanto a sua seleção. Um DPS com a classificação correta, mas com localização inadequada ou cabos longos, ainda pode permitir que uma alta tensão residual chegue ao inversor.
| Ponto de instalação | Quando é utilizado | Nota prática de seleção |
|---|---|---|
| Dentro da caixa de combinação fotovoltaica (string box) | Sistemas com múltiplas strings, ponto de junção de arranjos externos, longos percursos de cabos | Frequentemente a melhor localização para o controle de surtos CC no lado do arranjo |
| Próximo à entrada CC do inversor | Proteção da eletrónica do inversor contra sobretensões CC provenientes dos painéis fotovoltaicos | Especialmente importante quando o inversor está longe do arranjo fotovoltaico |
| Tanto na extremidade do arranjo/combinador quanto na extremidade do inversor | Longa distância de cabos CC entre o arranjo e o inversor | Ajuda a limitar a tensão de surto em ambas as extremidades do cabo |
| Quadro de distribuição CA | Proteção contra sobretensões no lado da rede ou na saída do inversor | Requer um DPS CA, não um DPS CC |
| Armário de comunicação ou interface de monitorização | Linhas de dados, monitoramento remoto, RS485, Ethernet, sensores | Requer um DPS de sinal compatível com o tipo de linha de dados |
O layout de proteção fotovoltaica existente também pode incluir DC MCBs e um Interruptor isolador CC. Estes dispositivos desempenham funções diferentes do DPS. O disjuntor CC (MCB) protege contra sobrecorrente no contexto de aplicação correto, o seccionador fornece comutação/isolamento e o DPS limita sobretensões transitórias.
A Regra dos 10 Metros: Quando um DPS CC não é suficiente
Em muitos projetos fotovoltaicos, a distância entre o arranjo fotovoltaico e o inversor determina se uma única localização de DPS CC é suficiente. Uma regra de projeto comum é:
- Se a distância do cabo CC entre o arranjo e o inversor for curta, um DPS CC próximo à entrada do inversor ou na caixa de junção próxima pode ser suficiente, dependendo do layout do sistema.
- Se o percurso do cabo CC for superior a cerca de 10 metros, deve ser considerada a proteção em ambas as extremidades: um DPS próximo ao arranjo fotovoltaico ou caixa de junção, e outro próximo à entrada CC do inversor.
O motivo não é apenas a distância. Cabos externos longos podem captar tensão de surto induzida, e um surto que entra em uma extremidade ainda pode criar uma tensão prejudicial na outra extremidade se o ponto de proteção estiver muito distante.
Para trabalhos de EPC e montagem de painéis, trate a regra dos 10 metros como um ponto de verificação de projeto, não como um substituto para normas de projeto, avaliação de risco de raios ou requisitos do fabricante do inversor.
Mantenha o comprimento dos cabos do DPS CC curto
A fiação do DPS é um caminho de surto de alta frequência. Durante um surto rápido, cada centímetro extra de condutor adiciona queda de tensão indutiva. A física básica é:
V = L x di/dt
Onde:
- V é o aumento de tensão indutiva adicionado pelo cabo
- L é a indutância da fiação
- di/dt é a taxa de subida da corrente de surto
É por isso que um cabo de DPS perfeitamente roteado pode ter um desempenho ruim se formar um longo loop ao redor do invólucro. Na prática de instalação baseada na IEC, o comprimento total da conexão ao longo do caminho de proteção do DPS é geralmente mantido o mais curto possível, sendo 0,5m frequentemente usado como uma meta fundamental para conexões eficazes de DPS.
Orientação prática de instalação:
- Monte o DPS próximo aos condutores e à barra de equipotencialização que ele protege.
- Evite loops longos entre o DPS e o condutor PE/de equipotencialização.
- Evite curvas acentuadas sempre que possível.
- Mantenha os caminhos positivo, negativo e de equipotencialização compactos e diretos.
- Utilize bitolas de condutores e proteção de retaguarda conforme exigido pelo fabricante do DPS e pelas normas aplicáveis.
Como escolher as especificações de DPS CC para sistemas solares
Ao comparar fichas técnicas de DPS CC, não escolha com base em apenas um número. A seleção deve considerar a tensão, a capacidade de corrente de surto, o nível de proteção, o comportamento em curto-circuito e a visibilidade da manutenção.
| Parâmetro | O que significa | Por que isso é importante em sistemas fotovoltaicos solares |
|---|---|---|
| Ucpv | Tensão máxima de operação contínua para uso em CC fotovoltaico | Deve exceder a tensão máxima de circuito aberto fotovoltaico em condições de frio |
| Em | Corrente nominal de descarga, geralmente para eventos de surto repetidos | Indica a durabilidade sob surtos induzidos repetidos |
| Imax | Corrente máxima de descarga para o contexto de teste de DPS Tipo 2 | Ajuda a comparar o manuseio de surtos de pico dentro da mesma categoria de dispositivo |
| Iimp | Corrente de impulso para dispositivos Tipo 1 ou Tipo 1+2 | Relevante onde pode estar presente corrente parcial de raio |
| Acima | Nível de proteção da tensão | Um Up mais baixo geralmente significa uma tensão de passagem menor, mas deve ser avaliado com a coordenação e o comprimento dos cabos de instalação |
| Direção de Iscpv / SCCR | Comportamento em curto-circuito ou suportabilidade de corrente com a proteção de retaguarda necessária | Crítico porque a corrente de falta CC fotovoltaica e o comportamento de desconexão diferem dos sistemas CA |
| Configuração dos postes | Configuração 2P, 3P ou fotovoltaica específica da aplicação | Deve corresponder à fiação CC fotovoltaica aterrada, não aterrada ou específica do sistema |
| Indicação de status | Indicador visual e sinalização remota opcional | Ajuda as equipes de manutenção a saber quando o cartucho do DPS atingiu o fim da vida útil |
Não compare classificações de kA sem contexto
É tentador escolher o maior número de kA em uma página de produto. Esse nem sempre é o melhor método de seleção. Uma classificação de corrente de surto mais alta pode ser útil, mas apenas quando o dispositivo também atende aos requisitos de Ucpv, Up, curto-circuito, classificação de tipo, local de instalação e coordenação com a proteção a montante/jusante.
DPS CC Tipo 1+2 para energia solar: quando faz sentido
Um DPS CC Tipo 1+2 combina características de corrente de raio e limitação de surto em uma única família de dispositivos. Em projetos fotovoltaicos, é mais relevante quando o lado CC pode estar exposto a uma maior energia de surto.
Considere o DPS CC Tipo 1+2 quando:
- O edifício possuir um sistema de proteção contra descargas atmosféricas externo.
- A cablagem do arranjo fotovoltaico não consegue manter uma separação adequada do sistema de proteção contra descargas atmosféricas.
- O arranjo está instalado num local exposto, em campo aberto ou no topo de uma colina.
- O local apresenta uma elevada densidade de descargas atmosféricas ou um elevado custo de inatividade.
- A especificação do projeto exige proteção SPD capaz de suportar correntes de descarga atmosférica.
Utilize um SPD CC Tipo 2 quando:
- O projeto necessita principalmente de proteção contra sobretensões induzidas e transitórios de comutação.
- Não existe um sistema externo de proteção contra descargas atmosféricas que afete o arranjo fotovoltaico.
- O fabricante do inversor ou o projeto especificam a proteção contra sobretensões CC Tipo 2.
- A proteção está sendo adicionada dentro de uma caixa combinadora ou quadro de corrente contínua (CC) no lado do inversor para proteção fotovoltaica padrão em telhados/comercial.
IEC 61643-31 e IEC 61643-32: Quais normas são importantes?
Para proteção contra surtos em sistemas fotovoltaicos CC, a principal diretriz da IEC é a série IEC 61643:
- IEC 61643-31 cobre os requisitos e métodos de teste para DPS conectados ao lado CC de instalações fotovoltaicas.
- IEC 61643-32 fornece princípios de seleção e aplicação para DPS conectados ao lado CC de instalações fotovoltaicas.
- IEC 61643-11 aplica-se a DPS conectados a sistemas de energia CA de baixa tensão.
Esta distinção é importante porque um DPS CC para energia solar fotovoltaica não é simplesmente um DPS CA com um rótulo diferente. O contexto de teste, o comportamento da tensão, os requisitos de desconexão e os riscos de aplicação diferem.
Para projetos na América do Norte, a UL 1449 e os requisitos do código elétrico local também podem ser relevantes. Para qualquer mercado, o engenheiro do projeto deve confirmar a edição exata da norma, a adoção local, os requisitos do manual do inversor e os requisitos da autoridade jurisdicional competente.
Documentos a solicitar antes de aprovar um DPS CC para energia solar
Para compras B2B, a pergunta mais segura não é apenas “qual é o preço?”, mas sim “qual documentação comprova que este DPS é adequado para a aplicação fotovoltaica em CC?”
| Documento ou evidência | Por que é importante |
|---|---|
| Ficha técnica do DPS CC | Confirma Ucpv, In, Imax, Iimp (se aplicável), Up, configuração de polos e método de conexão |
| Documentação de teste ou conformidade com a norma IEC 61643-31 | Ajuda a verificar se o dispositivo é destinado à proteção contra surtos em CC fotovoltaico, e não apenas para uso em DPS de baixa tensão CA |
| Diagrama de ligação do fabricante | Previne a ligação incorreta de polos, o encaminhamento incorreto de PE e configurações de aterramento inadequadas |
| Instrução de proteção de retaguarda (backup) | Confirma se é necessário um fusível a montante, um disjuntor (MCB) CC ou outra proteção |
| Descrição da indicação de fim de vida útil | Confirma a janela visual, o comportamento do cartucho plugável e o contato remoto opcional |
| Orientação sobre ambiente e invólucro | Importante para caixas de junção externas, locais com alto calor, umidade, zonas costeiras e risco de condensação |
Se o fornecedor não puder declarar claramente se o produto é para uso em CC fotovoltaico, o comprador não deve tratá-lo como um DPS CC solar.
Erros comuns na instalação de DPS para energia solar
Erro 1: Usar um DPS CA no lado CC
Este é o erro de seleção mais perigoso. Circuitos fotovoltaicos CC exigem proteção contra surtos classificada para CC fotovoltaico. Um DPS CA pode não lidar com segurança com a tensão e o comportamento de interrupção de corrente contínua de um circuito fotovoltaico.
Erro 2: Escolher um Ucpv muito baixo
O clima frio aumenta a tensão de circuito aberto (Voc) do sistema fotovoltaico. Se a classificação de tensão do DPS for selecionada com base na tensão nominal do sistema em vez da Voc máxima calculada, o DPS poderá sofrer estresse durante a operação normal.
Erro 3: Proteger apenas o lado CA
Um DPS CA no quadro de distribuição é útil, mas não elimina a necessidade de avaliar a exposição a surtos no lado CC. As entradas CC dos inversores são frequentemente os componentes eletrônicos mais caros conectados diretamente a longos cabos fotovoltaicos externos.
Erro 4: Instalar o DPS muito longe do equipamento protegido
Um cabo longo entre o DPS e a entrada do inversor reduz a qualidade da proteção. O DPS deve ser colocado próximo ao equipamento ou ao ponto de entrada do cabo que ele protege.
Erro 5: Cabos longos e grandes laços de fiação
Os cabos do DPS não se comportam como fiação de potência de baixa frequência durante um surto. Cabos longos adicionam tensão indutiva. Mantenha o caminho do surto curto, direto e compacto.
Erro 6: Ignorar sinais de status remoto
Em usinas fotovoltaicas comerciais, um cartucho de DPS falho pode passar despercebido se o dispositivo possuir apenas um indicador visual dentro de uma caixa fechada. Contatos de sinalização remota podem ajudar as equipes de manutenção a identificar o fim da vida útil sem esperar pela próxima inspeção manual.
Erro 7: Projeto inadequado de invólucro externo
Caixas de junção externas enfrentam calor, exposição ultravioleta, umidade e condensação. Um DPS CC instalado em um invólucro mal projetado pode envelhecer mais rapidamente, mesmo que a especificação do DPS pareça correta. Para armários solares externos, verifique o grau de proteção do invólucro, condições térmicas, vedação dos prensa-cabos, controle de condensação e acesso para manutenção.
Lista de verificação para seleção de DPS CC para compradores de sistemas solares
Utilize esta lista de verificação antes de solicitar preços ou aprovar um projeto de DPS para sistemas fotovoltaicos.
| Item de verificação | O que confirmar |
|---|---|
| Tensão do sistema fotovoltaico | 600V, 1000V, 1200V, 1500V ou classe CC específica do projeto |
| Tensão de circuito aberto (Voc) máxima da string fotovoltaica | Incluir correção para baixa temperatura, não apenas a tensão nominal |
| Tipo de DPS | Tipo 2 ou Tipo 1+2 com base na exposição a raios e no projeto |
| Ponto de instalação | Caixa de junção (combiner box), entrada CC do inversor, ambas as extremidades ou saída CA |
| Lado CC versus lado CA | DPS CC para entrada fotovoltaica; DPS CA para saída do inversor ou lado da rede |
| Ucpv | Deve ser adequado para a tensão CC máxima fotovoltaica calculada |
| Acima | Deve coordenar-se com o nível de suportabilidade do equipamento protegido e o comprimento dos condutores |
| In / Imax / Iimp | Corresponder ao nível de exposição, classificação de tipo e especificação do projeto |
| Comportamento em curto-circuito | Confirmar a proteção de retaguarda ou os requisitos de Iscpv/SCCR na ficha técnica |
| Configuração dos postes | Corresponder à fiação fotovoltaica aterrada, flutuante ou específica do sistema |
| Indicação de status | Indicador visual, cartucho substituível, contato remoto se necessário |
| Normas | IEC 61643-31/32, UL 1449 ou requisito local dependendo do mercado |
Formato de especificação recomendado para DPS fotovoltaico
Para solicitações de cotação (RFQ) mais claras, não escreva apenas “preço de DPS solar”. Envie uma especificação que inclua as condições reais de projeto.
Exemplo de formato de RFQ:
| Campo da RFQ | Exemplo de entrada |
|---|---|
| Aplicação | Fotovoltaico em telhado / fotovoltaico em solo / estação inversora comercial |
| Tensão do sistema fotovoltaico | 1000V DC ou 1500V DC |
| Voc máxima da string | Valor calculado sob temperatura mínima |
| Tipo de DPS | DPS CC Tipo 2 ou DPS CC Tipo 1+2 |
| Ponto de instalação | Caixa de junção e/ou entrada CC do inversor |
| Configuração dos postes | 2P, 3P ou específico para o projeto |
| Direção padrão exigida | IEC 61643-31, UL 1449 ou requisito local |
| Monitoramento de status | Apenas visual ou contato de sinalização remota |
| Condição do invólucro | Sala de inversores interna, caixa combinadora externa, local costeiro, calor elevado |
Este formato ajuda a VIOX ou qualquer fornecedor qualificado a selecionar a família correta de DPS CC, em vez de cotar um dispositivo que corresponda apenas a uma palavra-chave.
FAQ
Um único DPS pode proteger tanto o lado CC fotovoltaico quanto o lado de saída CA?
Não. Um DPS CC protege o lado de entrada fotovoltaico, enquanto um DPS CA protege a saída do inversor ou o lado da rede/distribuição. Um projeto completo de proteção contra surtos solares geralmente avalia ambos os lados, pois a energia do surto pode entrar através dos cabos fotovoltaicos externos ou através da rede de distribuição CA.
Como sei se devo instalar um ou dois DPS CC?
Verifique a distância entre o arranjo fotovoltaico ou a caixa combinadora e o inversor. Se o percurso do cabo CC for curto, um DPS CC posicionado corretamente pode ser suficiente, dependendo do projeto do sistema. Se o percurso do cabo CC for longo, geralmente em torno de 10 metros ou mais, os engenheiros costumam avaliar DPS em ambas as extremidades: um próximo ao arranjo ou combinadora e outro próximo à entrada CC do inversor.
O que acontece se a Ucpv for menor que a tensão real da string fotovoltaica?
O DPS pode tratar a tensão operacional normal do sistema fotovoltaico como uma condição de sobretensão. Isso pode causar superaquecimento, fim de vida útil prematuro, indicação de falha indevida ou um modo de falha perigoso. A Ucpv deve ser selecionada acima da tensão de circuito aberto do sistema fotovoltaico em condições de frio extremo, e não apenas acima da tensão nominal do inversor.
Por que o comprimento do cabo é importante se o DPS possui um valor de Up baixo?
O valor de Up na folha de dados do DPS é medido sob condições de teste padronizadas. No quadro real, cabos longos adicionam tensão indutiva durante um surto rápido. A tensão residual efetiva no inversor pode ser maior que o Up marcado no DPS se o caminho da fiação for longo, em loop ou mal conectado.
O DPS CC Tipo 1+2 é sempre melhor que o DPS CC Tipo 2?
Nem sempre. O Tipo 1+2 é útil onde se espera exposição a correntes de raio, como em sistemas com proteção externa contra descargas atmosféricas ou arranjos altamente expostos. Para muitos sistemas fotovoltaicos padrão em telhados ou comerciais, onde surtos induzidos são a principal preocupação, um DPS CC Tipo 2 selecionado corretamente pode ser a escolha apropriada. A decisão deve seguir o risco de raio do projeto e os requisitos locais de projeto.
O DPS CC deve ser instalado antes ou depois da seccionadora CC?
A posição exata depende do projeto da caixa de junção ou da entrada do inversor e do diagrama de fiação do fabricante. O ponto importante é que o DPS deve ser conectado próximo aos condutores protegidos e à barra de equipotencialização com cabos curtos. Ele não deve ser colocado longe apenas por conveniência no layout do quadro.
Qual sinal remoto um DPS CC solar deve fornecer para sistemas fotovoltaicos comerciais?
Sistemas fotovoltaicos comerciais e de grande escala geralmente usam DPS com uma janela de status visual e um contato de sinalização remota opcional, normalmente conectado a um sistema de monitoramento, circuito de alarme ou sistema de controle supervisório. Isso ajuda as equipes de manutenção a detectar um DPS em fim de vida útil sem precisar abrir cada caixa de junção manualmente.
Um DPS CC solar pode proteger o inversor se a caixa de junção estiver longe?
Apenas parcialmente. Se a caixa de junção estiver longe do inversor, o cabo entre eles ainda pode captar tensão de surto induzida. Nesse caso, um segundo DPS CC próximo à entrada CC do inversor pode ser necessário para reduzir a tensão de surto que chega ao inversor.
Quais documentos devo solicitar a um fornecedor de DPS CC antes de usá-lo em uma caixa de junção fotovoltaica?
Solicite a ficha técnica do DPS CC, diagrama de fiação, classificação Ucpv, classificações In/Imax ou Iimp, valor Up, instruções de proteção de backup, detalhes da indicação de fim de vida útil e documentação de teste ou conformidade relacionada à IEC 61643-31, quando aplicável. Para caixas de junção externas, confirme também os requisitos ambientais e de invólucro.
Um DPS CC substitui fusíveis fotovoltaicos, disjuntores CC (MCB) ou chaves seccionadoras CC?
Não. Um DPS CC limita a sobretensão transitória. Fusíveis fotovoltaicos ou disjuntores CC protegem contra sobrecorrente quando aplicável, e as chaves seccionadoras CC fornecem comutação ou isolamento. Esses dispositivos desempenham funções diferentes e devem ser coordenados no projeto da caixa de junção ou da entrada do inversor.
Conclusão
O melhor DPS CC para energia solar não é escolhido apenas pelo maior número de kA. Ele é escolhido combinando a tensão CC fotovoltaica, a função Tipo 2 ou Tipo 1+2, o local de instalação, o comprimento do cabo, o comprimento dos condutores, o projeto de aterramento/equipotencialização e as normas relevantes, como a IEC 61643-31 e a IEC 61643-32.
Para a maioria dos compradores, a sequência correta de avaliação é:
- Confirme se o ponto de proteção é no lado CC ou no lado CA.
- Calcule a Voc máxima da string fotovoltaica em condições de frio.
- Selecione uma classe Ucpv adequada.
- Decida entre Tipo 2 e Tipo 1+2 com base na exposição a raios.
- Coloque o DPS próximo ao equipamento protegido e mantenha os cabos curtos.
- Confirme a proteção de backup, a indicação de status e o ambiente do invólucro.
Se você estiver selecionando produtos DPS CC para caixas de junção fotovoltaicas, proteção de entrada de inversores ou painéis de distribuição solar, a VIOX pode ajudar a encontrar a combinação certa. Família de DPS à classe de tensão real, ponto de instalação e requisito do projeto.
