Os surtos induzidos em Sistemas Fotovoltaicos com micros inversores por descargas atmosféricas que incidem no SPDA
O que muda na proteção dos sistemas fotovoltaicos contra descargas atmosféricas o uso de microinversores, com a consequente produção de energia elétrica em CA já nos painéis?
18/06/2020 12:52 por Kascher
Os surtos induzidos em Sistemas Fotovoltaicos com micros inversores por descargas atmosféricas que incidem no SPDA
Eng. Ronaldo Kascher Moreira, Dr*
Junho de 2020
Uma tendência no mercado em SFV de baixa potência é a geração de CA já na captação de energia através de micros inversores que recebem energia CC de um ou mais painéis fotovoltaicos. A energia gerada em CA é transferida para o QDCA da edificação, ficando a rede CC restrita às áreas dos painéis.
Mesmo estando o SFV dotado de distância de separação do SPDA e, portanto, sem ligação equipotencial instalada propositalmente, surtos de alta tensão podem ser transferidos aos micro inversores, tanto através da rede CC (ligação entre painéis e inversor) como através da rede CA (ligação entre o inversor e o QDCA da edificação). As amplitudes das tensões do surto assim como das correntes susequentes que circulariam pelos DPS dependem fortemente da configuração da instalação e do tipo de infraestrutura utilizada para passagem dos cabos CC e CA.
Figura 1 – Arranjo típico de SFV com micro inversor
Figura 2 – Painel com micro inversor
A figura 1 ilustra o mecanismo de acoplamento na rede CA do micro inversor SFV em edificações. Considerando um SPDA Classe IV com uma descarga incidente de 100 kA / 1 µs considerando “b = 30m” , “L= 0,5m” , “dw = 3m” e “dr = 2m” teríamos uma tensão de surto aplicada à entrada CA do micro inversor e ao QDCA de aproximadamente 24 kV. Instalando-se um DPS na entrada CA do micro inversor, quando ele atuasse, uma corrente de surto de aproximadamente 1,7kA seria drenada pelo DPS.
Figura 3 – Interligações CC e CA do inversor com os possíveis laços de indução
No lado CC da instalação teríamos o arranjo da Figura 3. Considerando L = 2m, b = 2m, D = 2m e uma descarga de 100 kA / 1 µs, teríamos uma tensão de surto aplicada à entrada CC do micro inversor e ao painel de aproximadamente 28 kV. Instalando-se um DPS na entrada CA do micro inversor, quando ele atuasse, uma corrente de surto de aproximadamente 3,8 kA seria drenada pelo DPS.
Os fabricantes de equipamentos certificados componentes dos SFV devem atender a critérios de resistibilidade mínimas a surtos de tensão previstas nas normas técnicas aplicáveis. Tipicamente os painéis e inversores de SFV de baixa potência devem suportar surtos de tensão da ordem de 2,5 kV (IEC 61643-32) e para isto os fabricantes instalam nos equipamentos varistores adequados para se obter a certificação. Estes componentes, pelo fato de serem instalados “dentro” dos equipamentos, têm limitação de capacidade energética, sendo conveniente em muitos casos que a infraestrutura forneça proteção adicional tendo em vista as amplitudes de tensões e correntes de surto que ocorrem nas instalações de SFV típicas. Esta ação é benéfica também para o controle do estresse cumulativo sofrido pelo varistor pois este componente tem capacidade para conduzir uma quantidade limitada de surtos devido ao seu envelhecimento.
*Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica, Diretor da Kascher Engenharia e Professor da PUC Minas
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