Resistência de isolamento (R iso ) de sistemas fotovoltaicos não separados galvanicamente

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1 Resistência de isolamento (R iso ) de sistemas fotovoltaicos não separados galvanicamente com SUNNY MINI CENTRAL 9000TL/10000TL/11000TL Conteúdo Os sistemas fotovoltaicos com inversores sem transformador não são separados da rede galvanicamente na operação de alimentação. De acordo com a norma DIN VDE não é permitido exceder um determinado valor limite do isolamento antes da ligação à rede. O valor limite definido para tais sistemas fotovoltaicos baseia-se nas prescrições comuns de instalação na criação da norma (por exemplo 1 k Ω /V). No momento da criação da norma, as potências comuns dos sistemas fotovoltaicos eram claramente menores quando comparadas com os valores actuais. Com o tamanho crescente de um sistema fotovoltaico, a superfície do gerador e a ligação paralela de diversos módulos da resistência de isolamento (R iso ) torna-se cada vez menor. Isto pode originar a impossibilidade do inversor se ligar à rede devido a uma resistência de isolamento demasiado reduzida de todo o sistema fotovoltaico, apesar de todos os componentes funcionarem correctamente. A SMA Solar Technology AG elaborou uma solução juntamente com a associação profissional, considerando a baixa resistência de isolamento dos sistemas fotovoltaicos. Além disso, esta solução cumpre o objectivo de protecção da norma, o reconhecimento dos erros de isolamento. Riso-UPT Versão 2.1 1/5

2 O que se entende por R iso? 1 O que se entende por R iso? Qualquer sistema fotovoltaico possui, não só antes da ligação à rede, como também durante a operação de alimentação, um potencial diferente perante a ligação à terra. Apenas um isolamento suficiente perante a ligação à terra evita que as correntes do sistema fotovoltaico se descarreguem sobre a ligação à terra e também elimina um perigo devido a contacto e perdas adicionais. Toda a corrente de terra, também denominada corrente de fuga, consiste nas ligações de todos os componentes do sistema: Módulos fotovoltaicos Cabo CC Inversor Na tensão indicada do sistema, esta corrente de fuga pode ser convertida numa resistência de isolamento efectiva, designada por R iso. No caso de inversores sem transformador, uma medição contínua da R iso não é possível durante o funcionamento devido à ausência de uma separação galvânica. Por isso, os inversores sem transformador têm de medir a R iso antes de cada ligação à rede e monitorizar em funcionamento a corrente de fuga. SMA Solar Technology AG 2/5

3 Distinção de outros fenómenos 2 Distinção de outros fenómenos A medição da R iso não pode ser confundida com a problemática das correntes de fuga capacitivas (ver Informação Técnica "Correntes de fuga capacitivas" em A condição para esta última é o retrocesso da frequência de rede no sistema fotovoltaico. As correntes de fuga capacitivas ocorrem consequentemente apenas durante o funcionamento. No entanto, a medição da R iso realiza-se imediatamente antes da ligação à rede. Durante o funcionamento, a monitorização da corrente de fuga faz-se através da monitorização sensitiva a todas as correntes (RCMU). Por isso, trata-se de 2 fenómenos diferentes. 3 Especificações da norma relativa à R iso Para a R iso existem as seguintes prescrições: Para módulos fotovoltaicos (DIN EN 61646; DIN IEC 61215): Por m² do módulo: R iso > 40 M Ω m² Isso significa que um módulo fotovoltaico com uma superfície de 1 m² deve ter uma resistência de isolamento mínima de 40 M Ω e um módulo fotovoltaico com uma superfície de 2 m² apenas uma resistência mínima de 20 M Ω. Para inversores sem separação galvânica (sem transformador) conforme a norma DIN VDE : Na qualidade de coração de um sistema fotovoltaico, o inversor controla a resistência de isolamento de todo o sistema (todos os módulos fotovoltaicos, cablagem CC, instalação e inversores). Tal como foi mencionado anteriormente, este facto é especialmente importante em sistemas fotovoltaicos sem separação galvânica da rede, pois um único curto-circuito pode provocar danos materiais ou ferimentos. Uma vez que, em tais danos, a intensidade das correntes é decisiva, a R iso prescrita depende da tensão máxima de entrada no inversor. De acordo com DIN VDE aplica-se: R iso > 1 k Ω / V, mas no mínimo 500 k Ω. A DIN VDE não inclui especificações para a resistência de isolamento para sistemas fotovoltaicos com separação galvânica da rede. SMA Solar Technology AG 3/5

4 R iso de vários módulos fotovoltaicos 4 R iso de vários módulos fotovoltaicos Num sistema fotovoltaico, as resistências de isolamento de todos os módulos fotovoltaicos representam uma ligação paralela contra a terra e somam-se por isso reciprocamente: No caso de módulos fotovoltaicos idênticos, esta equação é simplificada: A resistência total do sistema fotovoltaico contra o terra diminui consoante a quantidade de módulos fotovoltaicos ligados. Conflito de normas No caso de um sistema fotovoltaico típico com uma tensão de sistema de 700 V, a norma para módulos fotovoltaicos a partir de uma superfície de módulo de cerca de 60 m² entra em conflito com a norma de inversores (40 M Ω m²/60 m² = 667 k Ω ). Mesmo em caso de uma operacionalidade correcta, a R iso prescrita deixa de ser alcançada. No caso de um grau de rendimento de módulo de 10 %, 60 m² corresponde apenas a 6 kw, no caso de um grau de rendimento de módulo de 5 % apenas 3 kw. 5 Nova fórmula para o valor limite de R iso As determinações prévias das normas ignoram factores relevantes, como o grau de rendimento dos módulos fotovoltaicos ou a potência do inversor. Por isso, existem esforços a nível nacional e internacional (IEC) para harmonizar as especificações de isolamento existentes nas normas. A SMA Solar Technology AG, juntamente com a associação profissional alemã, elaborou um formulário divergente da norma DIN VDE para a resistência de isolamento. O novo valor limite de R iso é inversamente proporcional à potência do inversor e está em conformidade com o valor limite de R iso exigido pelas normas DIN EN e DIN IEC de 40 M Ω m² no caso de um grau de rendimento de módulo de 5 %: R iso = 2000 k Ω * kw/p CC_inversor Esta R iso divergente da norma DIN VDE e dependente da potência foi aprovada pela associação profissional, uma vez que dessa forma o objectivo normativo de protecção que serviu de base é cumprido. No entanto, o valor deve ser no mínimo de 200 k Ω, uma vez que resistências de isolamento inferiores podem provocar correntes de fuga perigosas. Especialmente no caso de sistemas fotovoltaicos com mais de 10 kw e no caso de problemas de isolamento adicionais nos cabos e fichas pode, consequentemente, também ocorrer avarias com o novo regulamento. SMA Solar Technology AG 4/5

5 O que foi medido até agora? 6 O que foi medido até agora? O sistema fotovoltaico consiste num sistema de vários componentes que contribuem para a R iso definida anteriormente. O estabelecimento deste valor depende, por isso, do algoritmo de medição e do circuito de medição. Além disso, uma tecnologia de medição integrada tem de funcionar com poucas perdas. Existem ainda outros erros de medição devido às tolerâncias dos componentes electrónicos instalados. Os inversores do tipo Sunny Mini Central 9000TL/10000TL/11000TL estão equipados com uma tecnologia de medição que excede as condições de teste exigidas pela norma e também reconhece os erros de isolamento dificilmente detectáveis. Para cumprir o valor limite de 700 k Ω exigido de acordo com DIN VDE os aparelhos foram até agora fornecidos com um valor limite de 900 k Ω. Mesmo os inversores da SMA com transformador conseguem medir a resistência de isolamento. Visto que no caso de separação galvânica são válidas outras prescrições, não se impede a ligação à rede, mas apenas surge uma mensagem de aviso. 7 O que mudou? A partir de 01 de Dezembro de 2010 a SMA Solar Technology AG fornece o Sunny Mini Central 9000TL/ 10000TL/11000TL com um firmware, no qual os valores limite para a resistência de isolamento foram adaptados às novas condições. Para os inversores fornecidos anteriormente, a SMA Solar Technology AG oferece este firmware como actualização gratuita. Os novos valores limite originam um funcionamento seguro dos sistemas fotovoltaicos e determinam que apenas os verdadeiros erros de isolamento (ruptura do módulo, danos provocados por roedores) são notificados de forma fidedigna como avaria. Se necessário, contacte a linha de assistência da SMA: Service@SMA-Portugal.com. SMA Solar Technology AG 5/5