Protector contra sobretensiones de bajo voltaje (SPD) en sistemas fotovoltaicos

Descripción general

La sobretensión es un tipo de interferencia transitoria que hace que la tensión instantánea en la red eléctrica supere la tensión normal nominal en determinadas condiciones. Por lo general, la sobretensión no dura demasiado, pero el rango puede ser bastante alto. Es posible que aumente repentinamente en solo 1/1000000 de segundos, como un trueno, o que desconecte la carga del inductor o encienda una carga grande, lo que tendrá un gran impacto en la red eléctrica. En la mayoría de los casos, si el equipo o circuito conectado a la red eléctrica no tiene medidas de protección contra sobretensiones, el dispositivo se dañará fácilmente y el grado de daño estará relacionado con el nivel de resistencia a la tensión del dispositivo.

Los sistemas fotovoltaicos están expuestos a grandes áreas de espacio abierto, generalmente en la naturaleza o en la parte superior de los edificios. Las nubes de lluvia cargadas que se acumulan sobre esos sitios abiertos tienden a liberar cargas en forma de rayos. En este caso, es probable que se produzca una sobretensión. Cuanto más amplio sea el espacio, mayor será la posibilidad de daños. Las sobretensiones pueden dañar fácilmente los equipos electrónicos y provocar una falla catastrófica. Si alguien está presente durante la sobretensión, también puede poner en peligro su seguridad personal.
Los sistemas fotovoltaicos mal protegidos sufrirán daños graves repetidos, lo que se traducirá en una gran cantidad de costos de mantenimiento y reemplazo, tiempo de inactividad del sistema y pérdida de ingresos. Los protectores contra sobretensiones (SPD) correctamente instalados minimizarán el impacto potencial de los rayos.

Para evitar que la alta energía pase a través de los equipos electrónicos y provoque daños por alto voltaje en el sistema fotovoltaico, las sobretensiones deben tener una ruta de conexión a tierra. Por este motivo, todas las superficies conductoras deben estar conectadas a tierra directamente y todo el cableado que entre y salga del sistema (como los cables Ethernet y las fuentes de alimentación de CA) debe estar conectado a tierra a través de protectores contra sobretensiones. Se requiere un protector contra sobretensiones para cada conjunto de cajas de matriz, cajas de bus y aisladores de CC.

Clasificación de los protectores contra sobretensiones

Tipo 1

El protector contra sobretensiones tipo 1 se recomienda para situaciones específicas en el sector de servicios y edificios industriales, que protege los dispositivos eléctricos de los rayos directos y libera la contracorriente causada por la difusión del rayo desde el conductor conectado a tierra al conductor de red.

El protector contra sobretensiones tipo 1 se caracteriza por una onda de corriente de 10/350 μs.

El protector contra sobretensiones tipo 1 se puede utilizar en el sistema fotovoltaico entre el conjunto fotovoltaico y el interruptor de aislamiento del servicio principal, que se utiliza principalmente en el inversor central.

Tipo 2

El protector contra sobretensiones tipo 2 es el sistema de protección principal para todos los dispositivos eléctricos de bajo voltaje y está diseñado para usarse en servicio. Es un dispositivo en el lado de carga de un dispositivo contra sobrecorriente; incluye un protector contra sobretensiones y un protector contra sobretensiones con carcasa de plástico ubicado en el panel de derivación. El valor Imax es la corriente de descarga única máxima representada por la forma de onda de 8/20 μs que el protector contra sobretensiones puede soportar.

Tipo 3

El tipo 3 se utiliza generalmente en equipos de distribución de energía de terminales. El protector contra sobretensiones debe ser un pararrayos de suministro de energía con limitación de voltaje en serie, cuya capacidad de corriente de descarga no puede ser inferior a 10 KA. La longitud mínima del conductor instalado desde el panel de servicio eléctrico hasta el punto de uso es de 10 metros, y el conductor conectado al protector contra sobretensiones o utilizado para conectar el protector contra sobretensiones no debe instalarse a una distancia de 10 metros.

Cómo seleccionar un protector contra sobretensiones para un sistema fotovoltaico

Debido a las características únicas de los sistemas fotovoltaicos, es necesario utilizar protectores contra sobretensiones especialmente diseñados para sistemas fotovoltaicos. Para determinar cómo elegir el módulo protector contra sobretensiones adecuado para su sistema fotovoltaico y sus instalaciones, debe saber:

1. La temperatura de funcionamiento del sistema;
2. El voltaje del sistema;
3. La corriente de cortocircuito nominal del sistema.
4. Tipo de impacto del rayo (directo o indirecto)
5. Corriente de descarga nominal

Selección de protector de sobretensión en el lado de CA

El protector contra sobretensiones utilizado para proteger la medición de CA de los sistemas fotovoltaicos debe cumplir con los requisitos de la norma IEC 60364-5-53. En particular, se indica que la tensión de trabajo entre la línea de transmisión de CA y la tierra se debe a la naturaleza técnica de la fuente de alimentación del inversor, y la tensión de trabajo de CA sinusoidal no siempre está estandarizada. La selección del protector contra sobretensiones en el lado de CA debe considerar la distorsión de la forma de onda de la tensión de trabajo. Picos significativos, comúnmente denominados efectos de corriente armónica. Por lo tanto, al seleccionar un SPD, no solo se deben seleccionar los diversos parámetros principales disponibles, sino también el SPD con efecto de corriente antiarmónica.

Selección de protector contra sobretensiones en el lado de CC

El protector contra sobretensiones en el lado de CC del sistema fotovoltaico deberá cumplir con los requisitos de la norma IEC 61643-31.
En la selección, además de los parámetros principales básicos, preste especial atención a dos parámetros principales: Ucpv, Iscpv.
Ucpv: El voltaje operativo continuo máximo Ucpv de todos los modos de seguridad del SPD (positivo/negativo, positivo/tierra y negativo/tierra) debe ser mayor o igual que el voltaje de circuito abierto máximo Uoc max del conjunto fotovoltaico en todas las condiciones de aplicación.
Iscpv: Cuando la batería está conectada al circuito de alimentación de CC, se deben cumplir regulaciones adicionales, porque es probable que la corriente de cortocircuito proporcionada por la batería sea mucho mayor que la corriente que puede suministrar el conjunto fotovoltaico.

Conclusión

Los rayos son una de las principales amenazas a las que se enfrenta el sistema fotovoltaico durante su funcionamiento. Para garantizar el funcionamiento normal del sistema fotovoltaico, es especialmente importante instalar el tipo correcto de protector contra sobretensiones en un lugar fiable del sistema fotovoltaico.

ETEK Electric le ofrece distintos tipos de dispositivos de protección contra sobretensiones. Si no está seguro de cómo encontrar un dispositivo de protección contra sobretensiones que satisfaga plenamente sus necesidades, consúltenos y le proporcionaremos una orientación completa.