Como dimensionar fusíveis fotovoltaicos e seccionadoras DC conforme a NEC 690

O dimensionamento do seccionador fotovoltaico é não um universal Isc × 1,56 cálculo. O método defensável é manter quatro decisões separadas:

1. Calcule a corrente máxima do circuito sob a edição do NEC adotada localmente.
2. Decida se a proteção contra sobrecorrente é necessária, então dimensione o OCPD se for o caso.
3. Selecione o seccionadora DC para a corrente máxima do circuito, tensão máxima, função de comutação necessária e condições ambientais.
4. Verifique a evidência completa do produto e da montagem: listagem, marcações, SCCR, disposição dos polos, invólucro, terminais de condutores e instruções do fabricante.

O valor familiar 156% provém de dois passos 125% em um caminho comum da NEC: primeiro da corrente de curto-circuito do módulo para a corrente máxima do circuito, depois da corrente máxima do circuito para uma classificação convencional de OCPD. O segundo fator não é automaticamente um fator de classificação de seccionamento.

Limite de projeto: As edições da NEC e as emendas locais são adotadas em cronogramas diferentes. Utilize a edição aplicada pela autoridade competente (AHJ), as instruções do módulo e do inversor, as condições do equipamento listado e o registro de engenharia do projeto. Este artigo explica a estrutura de decisão; não se trata de um projeto com carimbo de responsabilidade técnica.

O modelo de dimensionamento de quatro vias

Faixa	Errada	Saída principal	Não confunda com
Corrente do circuito	Qual é a corrente máxima da NEC para este circuito de fonte, saída ou entrada?	Corrente máxima do circuito	Tamanho do fusível ou valor nominal em ampères do catálogo da chave
Condutores e OCPD	É necessária proteção contra sobrecorrente e qual classificação o circuito completo pode aceitar?	Capacidade de condução de corrente do condutor e classificação/posicionamento do OCPD	Seccionadora que conduz corrente
Seccionador	Quais são a corrente, tensão, regime de comutação, polos, invólucro e terminais necessários?	Especificação do seccionador	Uma função de disparo de fusível ou disjuntor
Aprovação e capacidade de interrupção de falta	O dispositivo ou conjunto exato é adequado para o mercado e para a corrente de falta disponível?	Certificação, evidência de SCCR/interrupção, marcações, documentos	Um logotipo de normas ou folheto da linha de produtos

Entradas necessárias antes de calcular

Não comece com um catálogo de interruptores. Colete primeiro os dados do circuito.

Entrada	Por que é importante	Fonte de evidência
Isc e Voc do módulo	Valores iniciais para cálculos de corrente e tensão	Folha de dados/placa de identificação exata do módulo
Classificação máxima do fusível em série	Limite superior do OCPD do circuito de fonte	Folha de dados/placa de identificação do módulo
Módulos em série por string	Estabelece a tensão de circuito aberto da string	Projeto do arranjo
Strings em paralelo no ponto que está sendo dimensionado	Estabelece a corrente combinada e a exposição à corrente reversa	Diagrama unifilar
Temperatura mínima esperada	Usado para a tensão fotovoltaica máxima	Base de projeto do local e método da NEC
Limites do inversor ou conversor DC-to-DC	Pode afetar o método de cálculo permitido, o retroalimentação e a compatibilidade do equipamento	Instruções exatas do produto
Tipo de condutor, classificação de temperatura e instalação	Necessário para capacidade de condução de corrente, correção e ajuste	Método de fiação e dados do condutor
Outras fontes conectadas	A rede, bateria ou fontes em paralelo podem alterar a corrente disponível e o posicionamento do OCPD	Arquitetura completa do sistema
Corrente de falha disponível	Necessário para classificações de interrupção e curto-circuito	Estudo de engenharia ou cálculo validado
Função de seccionamento	Ruptura de carga, isolamento de equipamento, isolamento para manutenção ou outra função definida	Memorial descritivo de projeto e norma adotada
Ambiente, invólucro, altitude e montagem	Pode alterar a corrente utilizável e a adequação ambiental	Condições do local e instruções do produto
Mercado-alvo e AHJ	Determina o código adotado e a listagem/evidência necessária	Requisitos do projeto

Se a questão em aberto for onde a qual o seccionador pertence, em vez de como ele é classificado, comece com o guia de localização do seccionador solar.

Passo 1: Calcular a corrente máxima do circuito fotovoltaico

Para um circuito de fonte fotovoltaica convencional usando o método de corrente de curto-circuito do módulo, o ponto de partida familiar é:

Corrente máxima do circuito de fonte = Isc do módulo × 1,25

Para strings idênticas combinadas em paralelo:

Corrente máxima de saída combinada = número de strings em paralelo × Isc do módulo × 1,25

O fator de 1,25 aqui converte a base de Isc do módulo na corrente máxima do circuito para este método comum da NEC. Ainda não se trata do tamanho do fusível, da ampacidade do condutor ou do tamanho de catálogo da chave seccionadora.

O Artigo 690 também contém caminhos para circuitos conectados a conversores de potência eletrônicos e para certos cálculos de larga escala projetados para sistemas fotovoltaicos. O tratamento da corrente de módulos bifaciais e os limites específicos do equipamento também podem alterar a entrada. Portanto, utilize o método permitido pela edição da NEC adotada e suportado pelos documentos do projeto, em vez de forçar todos os sistemas na mesma equação.

Exemplo convencional: seis strings em paralelo

Considere seis strings idênticas, cada uma usando módulos com:

• Isc = 14.45 A
• classificação máxima do fusível em série = 25 A
• nenhuma contribuição de corrente adicional incluída neste exemplo simplificado

A corrente máxima combinada do circuito é:

6 × 14.45 A × 1.25 = 108.4 A

108.4 A é a corrente máxima do circuito na saída combinada para este cálculo. Isso não é automaticamente um requisito de seccionadora de 150 A.

Passo 2: Decidir se um OCPD é necessário

Um circuito fotovoltaico não requer um fusível apenas por conter um módulo. Fontes fotovoltaicas são limitadas em corrente, e alguns circuitos podem omitir um OCPD quando as condições aplicáveis da NEC são satisfeitas — por exemplo, quando o condutor possui ampacidade suficiente e a corrente de todas as fontes não pode exceder o limite de sobrecorrente permitido do equipamento.

A proteção contra sobrecorrente torna-se importante quando strings em paralelo, baterias, a concessionária ou outra fonte podem conduzir corrente prejudicial para um circuito ou condutor. A localização do OCPD deve considerar a direção e a fonte dessa corrente, não sendo simplesmente colocado onde for conveniente.

Faça estas perguntas em ordem:

1. Quais fontes podem alimentar o condutor durante uma falha?
2. A ampacidade do condutor cobre a corrente máxima dessas fontes após todas as correções e ajustes necessários?
3. A corrente de todas as fontes pode exceder o limite do módulo, conversor, condutor ou equipamento?
4. A edição do NEC adotada permite proteção em uma extremidade, exige proteção em ambas as extremidades ou não permite nenhum OCPD para este circuito?
5. As instruções do módulo, inversor, combinador, porta-fusível ou outro equipamento listado impõem uma condição adicional?

Para um tratamento mais aprofundado das condições sem fusível e da corrente reversa em strings paralelas, veja quando o NEC 690.9 exige fusíveis de string fotovoltaica.

Passo 3: Dimensionar o fusível fotovoltaico ou outro OCPD

Onde um OCPD é necessário, um caminho comum do NEC define sua classificação mínima em 125% da corrente máxima do circuito, a menos que um caminho de montagem classificado em 100% permitido seja aplicável.

Mínimo de OCPD convencional = corrente máxima do circuito × 1,25

Combinar isso com o método convencional de Isc do módulo produz:

Isc × 1.25 × 1.25 = Isc × 1.5625

Esta é a origem da abreviação “regra 156%”. Pode ser útil para um cálculo de OCPD de circuito de fonte convencional, mas apenas após confirmar que o caminho normativo adotado se aplica.

O fusível ou disjuntor selecionado deve satisfazer todas as restrições aplicáveis — não apenas o mínimo calculado:

• igual ou superior à classificação mínima exigida;
• igual ou inferior à classificação máxima de fusível em série do módulo onde esse limite se aplica;
• compatível com a ampacidade do condutor após correção e ajuste;
• adequado para a tensão DC máxima;
• capacidade de interrupção adequada para a corrente de falta disponível;
• categoria de aplicação fotovoltaica, listagem, suporte e combinação de montagem corretos; e
• permitido pelas instruções do equipamento e pelas regras padrão de dimensionamento em ampères.

Se o próximo tamanho padrão de OCPD exceder o limite do módulo, condutor, suporte ou equipamento, não “arredonde para cima e espere que funcione”. Altere o condutor, a arquitetura, o agrupamento de strings ou o equipamento para que todas as restrições possam ser satisfeitas.

Para avaliação de produtos na América do Norte, a UL Solutions identifica as rotas UL 248-19 e UL 2579 para fusíveis fotovoltaicos. Em projetos orientados pela IEC, IEC 60269-6 provides supplementary requirements for fuse-links protecting PV strings and arrays up to 1,500 V DC. A gPV marking or IEC test report does not by itself satisfy a U.S. listing requirement.

Passo 4: Dimensionar a corrente da seccionadora DC — separadamente

Para o seccionamento de equipamentos sob o NEC Artigo 690, o meio de desconexão ou dispositivo de isolamento deve ser avaliado para o circuito que controla. Como base, a corrente nominal aplicável do dispositivo de desconexão não deve ser inferior à corrente máxima do circuito. Em seguida, aplique as condições de listagem do produto específico, restrições de uso contínuo, correções de temperatura ambiente, efeitos do invólucro, limites de terminal e instruções do fabricante.

Para o exemplo de seis strings:

• maximum circuit current = 108.4 A;
• mínimo convencional de OCPD, se um for necessário nessa saída = 108.4 A × 1.25 = 135.5 A antes das restrições de tamanho padrão e do equipamento;
• base de corrente de desconexão = pelo menos 108.4 A, seguido por verificações de uso e redução de capacidade específicas do produto.

O resultado ainda pode ser um dispositivo de catálogo de 125 A, 150 A, 160 A ou maior, dependendo de como o produto exato é classificado e utilizado. O ponto é que 150 A não decorre automaticamente da aplicação do fator de OCPD ao dispositivo de desconexão.

Não presuma que uma corrente nominal de catálogo signifique a mesma coisa em todos os produtos. Verifique se é uma corrente nominal contínua, uma classificação de chave de uso geral, uma classificação específica para FV, uma classificação de categoria de utilização ou uma classificação dependente de um arranjo de polos declarado. O Guia de classificação de seccionadoras DC explica essas distinções de placa de identificação.

Passo 5: Calcular a tensão máxima DC

O dimensionamento de corrente por si só não pode qualificar uma chave seccionadora FV. Módulos conectados em série elevam a tensão, e a Voc do módulo aumenta à medida que a temperatura da célula cai.

Para uma string usando o método da tabela da NEC, o cálculo conceitual é:

Tensão FV máxima = módulos em série × Voc do módulo × fator de correção de baixa temperatura aplicável

Outros métodos permitidos podem usar coeficientes de temperatura fornecidos pelo fabricante ou cálculos de engenharia. Use o método permitido pela edição da NEC adotada e pela temperatura mais baixa esperada no local.

Select the fuse, holder, breaker, disconnect, combiner, SPD, and inverter input for a DC voltage at least equal to the calculated maximum. Verify any polarity, grounding, and pole-series arrangement limits. Never infer a 1,000 V or 1,500 V capability by adding markings from individual poles unless the exact instructions explicitly permit that arrangement.

Passo 6: Definir a função de comutação necessária

“Chave seccionadora”, “isolador” e “seccionadora sob carga” não são rótulos intercambiáveis em todas as normas ou instalações.

Se espera-se que o dispositivo abra enquanto a corrente estiver fluindo, ele deve ser avaliado e marcado para o serviço de interrupção de carga DC exigido na tensão, corrente e arranjo de conexão reais. Alguns dispositivos de isolamento são permitidos apenas quando a interrupção da carga é impedida por um intertravamento ou quando o dispositivo está marcado contra operação sob carga. Uma alavanca e um símbolo OFF não comprovam a capacidade de interrupção de carga.

Defina a função antes de selecionar o produto:

• Ele será operado rotineiramente sob carga?
• É apenas um ponto de isolamento de equipamento após outro dispositivo abrir o circuito?
• O projeto requer isolamento com abertura visível ou bloqueável?
• Deve servir como um meio de desconexão de sistema PV, um seccionador de equipamento ou apenas um isolador de manutenção?
• O que permanece energizado após a operação?

Um seccionador DC também não é automaticamente um sistema de desligamento rápido. A localização e a função são abordadas separadamente no Guia de seleção de seccionadoras solares.

Passo 7: Verificar o SCCR e as capacidades de interrupção

Duas classificações são comumente confundidas:

• Capacidade de interrupção aplica-se à capacidade de um OCPD de interromper a corrente de falta com segurança.
• Corrente de curto-circuito nominal (SCCR) aplica-se à capacidade de um equipamento ou conjunto de suportar a corrente de falta prospectiva sob condições estabelecidas.

A capacidade de interrupção do fusível não se torna automaticamente o SCCR de uma caixa combinadora ou conjunto de seccionamento. O SCCR do conjunto completo depende da combinação avaliada de seccionador, fusível e suporte, terminais, barramentos, invólucro, faixa de condutores, espaçamento e qualquer proteção limitadora de corrente.

Arranjos fotovoltaicos são limitados em corrente, mas baterias, combinadores em paralelo e caminhos de realimentação de inversores ou da rede podem alterar materialmente a corrente de falta disponível. Documente todas as fontes. Verifique se:

• a capacidade de interrupção do OCPD não é inferior à corrente de falta disponível em seus terminais;
• o SCCR do seccionador e do equipamento é adequado para a instalação;
• qualquer declaração de classificação em série ou limitação de corrente é especificamente permitida e documentada; e
• a etiqueta do conjunto reflete a configuração aprovada.

Para mais detalhes, veja capacidade de interrupção do fusível fotovoltaico.

Passo 8: Corresponder ao caminho de avaliação do produto

As normas identificam categorias de produtos; elas não aprovam uma instalação apenas pelo título.

Componente ou função	Referências de avaliação norte-americanas identificadas pela UL Solutions	Referência orientada pela IEC	O que verificar
Fusível fotovoltaico (PV)	UL 248-19 / UL 2579	IEC 60269-6	Tensão, corrente, aplicação, classificação de interrupção, combinação de suporte
seccionadora fotovoltaica	UL 98B / UL 508I	IEC 60947-3	Listagem/categoria exata, corrente, tensão, regime, polos, marcações, SCCR
Disjuntor fotovoltaico (PV)	UL 489B	Norma de disjuntor específica para o mercado	Tensão, corrente, disparo, polaridade, capacidade de interrupção, aplicação
Caixa de combinação (combiner box)	UL 1741 ou caminho de avaliação de montagem aplicável	Normas de montagem/produto aplicáveis	SCCR do conjunto, invólucro, terminais, proteção, marcações

Página de certificação de balance-of-system solar da UL Solutions lista estas rotas de produto. Elas não são intercambiáveis. Por exemplo, um relatório IEC 60947-3 pode ser uma evidência relevante para uma chave seccionadora do mercado IEC, mas não estabelece uma listagem UL 98B ou UL 508I.

Antes de especificar um produto, obtenha o número exato do modelo e verifique-o na base de dados de certificação relevante. Um folheto da família, “projetado para atender”, marcação CE ou um certificado para um modelo similar não substitui a listagem exigida e as condições de aceitabilidade.

Exemplo prático A: Uma string fotovoltaica

Considere uma string com:

• Isc do módulo = 14.45 A;
• Voc do módulo = 49.5 V;
• 20 módulos em série;
• classificação máxima de fusível em série = 25 A; e
• um fator de tensão de baixa temperatura ilustrativo de 1,14 selecionado a partir do método permitido do projeto.

Atual

Corrente máxima do circuito:

14.45 A × 1.25 = 18.06 A

Se as condições adotadas da NEC mostrarem que nenhuma fonte pode conduzir corrente excessiva para a string e os limites do condutor/equipamento forem satisfeitos, um OCPD de circuito de fonte pode não ser necessário.

Se um OCPD for necessário e o caminho convencional de OCPD de 125% for aplicado:

18.06 A × 1.25 = 22.58 A

O próximo tamanho padrão adequado pode ser 25 A, mas apenas porque ele também respeita o limite máximo de fusível em série de 25 A, a ampacidade do condutor, a tensão, o suporte e os requisitos de listagem. Este exemplo não autoriza um fusível de 25 A para um módulo diferente.

A base da corrente de desconexão permanece em pelo menos 18.06 A, subject to the exact product’s use conditions. It does not become 22.58 A merely because that value was used to size an OCPD.

Tensão

Tensão máxima da string para este método ilustrativo:

20 × 49.5 V × 1.14 = 1,128.6 V DC

A 1,000 V DC device would not be adequate for that calculated value. The next candidate may be a 1,200 V or 1,500 V product, but the exact permitted voltage, pole arrangement, duty, listing, and equipment compatibility still have to be verified.

Exemplo prático B: Saída de combinador de seis strings

Using six parallel strings with the same 14.45 A module Isc:

Corrente máxima do circuito

6 × 14.45 A × 1.25 = 108.4 A

OCPD de saída, se necessário

108.4 A × 1.25 = 135.5 A

Um projetista pode investigar um OCPD padrão de 150 A, mas apenas após confirmar a ampacidade do condutor, os limites do combinador e do inversor, as regras de dimensionamento padrão, a capacidade de interrupção e as condições de montagem listadas. Se qualquer restrição for menor, a arquitetura deve ser alterada.

Seccionador

O dispositivo de seccionamento deve ser adequado para uma corrente de circuito máxima de pelo menos 108.4 A antes que as condições específicas do produto sejam aplicadas. O projetista deve então verificar a tensão máxima, a função de interrupção de carga, o SCCR, a certificação, o invólucro, os terminais, a temperatura ambiente, a montagem e a disposição dos polos.

Fusíveis de string

Cada decisão sobre fusíveis de string também precisa da contribuição de corrente reversa das outras strings em paralelo e da classificação máxima de fusível em série do módulo. Não selecione todos os seis fusíveis de derivação apenas com base no valor do OCPD de saída combinada. Os circuitos de derivação e de saída são zonas de proteção diferentes.

Erros Comuns de Dimensionamento

Erro	Por que falha	Ação correta
Multiplique Isc por 1,56 e chame o resultado de tamanho do seccionador	O segundo fator de 1,25 geralmente pertence ao dimensionamento do OCPD, não automaticamente à corrente do seccionador	Calcule a corrente máxima do circuito e, em seguida, aplique as condições exatas de uso do seccionador
Instale um fusível em cada string sem verificar a necessidade	Alguns circuitos limitados por corrente podem atender às condições da NEC sem OCPD	Avalie a corrente de todas as fontes, a capacidade de condução de corrente dos condutores e os limites do equipamento
Escolha apenas pela amperagem	Um interruptor pode ter capacidade de corrente suficiente, mas tensão DC, regime de trabalho, SCCR, polos ou certificação inadequados	Use uma especificação de múltiplas portas
Some as tensões dos polos a partir de um diagrama genérico	A capacidade de tensão DC pode depender de um arranjo de contatos em série específico do modelo	Siga exatamente o diagrama de fiação e a marcação do modelo
Trate a capacidade de interrupção do fusível como o SCCR do combinador	As classificações de componentes e montagens são diferentes	Verifique o SCCR da montagem avaliada e a configuração
Aplique um fator de temperatura genérico 80%, 90% ou 95%	A redução da capacidade nominal do produto depende do projeto exato, do invólucro, do ambiente e das condições de teste	Use curvas específicas do modelo e instruções de instalação
Trate a evidência IEC como uma listagem dos EUA	Normas e sistemas de aprovação de mercado possuem escopos diferentes	Corresponda a documentação ao projeto e ao requisito da AHJ
Assuma que OFF significa que todo condutor fotovoltaico está desenergizado	Módulos iluminados podem manter os condutores do lado do arranjo energizados	Identifique os limites de isolamento e siga os procedimentos de trabalho seguro

Revisão de projeto e lista de verificação de RFQ

Envie aos fornecedores e revisores uma definição completa do circuito, não apenas “Necessário seccionadora solar de 150 A”. Inclua:

• edição da NEC adotada, jurisdição e caminho de avaliação de produto exigido;
• diagrama unifilar e a localização/função exata da seccionadora;
• marca/modelo do módulo, Isc, Voc, classificação máxima do fusível em série e coeficientes de temperatura;
• módulos por string e número de strings em paralelo;
• corrente máxima calculada do circuito e método de cálculo;
• se o OCPD é necessário, sua classificação/localização proposta e as restrições de controle;
• tensão DC máxima calculada e temperatura de projeto mais baixa;
• corrente de falta disponível e capacidade de interrupção do OCPD necessária/SCCR do conjunto;
• requisito de interrupção de carga ou apenas isolamento;
• arranjo de polos, aterramento, polaridade e requisito de diagrama de fiação do fabricante;
• material do condutor, classe, tamanho, classificação de temperatura e requisitos de terminal;
• tipo de invólucro, requisito de IP/NEMA, faixa ambiente, altitude, montagem e método de entrada de cabos;
• folha de dados do modelo exato, instruções, desenho dimensional e diagrama de conexão;
• número exato da listagem/certificado e registro no banco de dados onde exigido; e
• etiquetas exigidas, acessórios, dispositivo de bloqueio, fusíveis sobressalentes e política de peças de reposição.

A VIOX oferece Interruptor isolador CC e caixa combinadora solar famílias de produtos para comparação técnica. Use essas páginas para selecionar formatos mecânicos e classificações declaradas, então solicite a evidência específica do modelo exato exigida pelo projeto. Não deduza a conformidade com a NEC ou uma listagem UL a partir de uma página de família de produtos.

Regra final

A sequência de dimensionamento mais segura é simples de lembrar:

Corrente primeiro. OCPD segundo. Seccionamento terceiro. Evidência por último — mas obrigatória.

O atalho 156% pertence apenas onde ambos os passos 125% são realmente necessários. Um projeto fotovoltaico em conformidade mantém a corrente máxima do circuito, classificação do fusível, classificação do seccionador, tensão, capacidade de falha, função de comutação e aprovação do produto como verificações separadas que devem ser todas aprovadas.

Fontes

• NFPA 70 (National Electrical Code), edições atuais e arquivadas através do NFPA LiNK
• UL Solutions — Certificação de balanço de sistema solar
• UL Solutions — Banco de dados de certificação Product iQ
• IEC — IEC 60269-6:2010+A1:2021, elos fusíveis para sistemas fotovoltaicos
• IEC — IEC 60947-3:2020+A1:2025, interruptores, seccionadores, interruptores-seccionadores e unidades de combinação com fusíveis