PROTEÇÃO CONTRA SURTOS SISTEMAS FOTOVOLTAICO

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Maria da Assunção di Azevedo Marreiro
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1 PROTEÇÃO CONTRA SURTOS SISTEMAS FOTOVOLTAICO

2 Surtos de Tensão DISTÚRBIOS EM SISTEMAS ELÉTRICOS O surto de tensão caracteriza-se por um grande e repentino aumento de tensão na rede elétrica. Sendo um pulso de curta duração (< 1 ms). Incidência direta de um raio * Não confundir surto com ruído. São fenômenos distintos. Incidência indireta de raios Chaveamentos em alta tensão Harmônicas Ruídos Pequenos cortes Distúrbio temporário, duração > 200 ms Surto (Transiente), duração < 1 ms

3 Descargas Atmosféricas TIPOS DE INCIDÊNCIA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS Impacto direto sobre um edifício: Com um sistema de para-raios, o raio será descarregado na terra, aumentando a tensão do aterramento e de tudo o que estiver conectado a ele. Impacto indireto sobre um edifício: Os surtos de tensão são gerados pelo campo magnético associado a corrente do raio que faz contato com as partes metálicas condutoras do edifício.

4 Proteção Contra Surtos PROTEÇÃO CONTRA SURTOS Proteção para edificação e pessoas: SPDA, Proteção para equipamentos eletroeletrônicos: DPS.

Proteção Contra Surtos DPS - DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS Dispositivo destinado a limitar sobretensões transitórias e desviar correntes de surto para terra.

5 Proteção Contra Surtos DPS - DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS Dispositivo destinado a limitar sobretensões transitórias e desviar correntes de surto para terra. Ganharam rápida aceitação e difusão porque: São econômicos comparados com outros dispositivos de proteção. Podem ser adicionados a um sistema existente. Funcionam perfeitamente se forem devidamente selecionados e instalados.

6 Proteção Contra Surtos FUNCIONAMENTO DPS DPS ideal é aquele cuja impedância é infinita quando não acionado, para não alterar o funcionamento do sistema. O surto de tensão diminui a impedância nos terminais para poucos Ohms Ω, permitindo drenar a corrente associada ao ele, mantendo a tensão constante nos terminais. Se a tensão for compatível com o nível de isolamento do equipamento, não haverá danos. Quanto maior o surto de tensão, menor será a impedância do DPS e maior será a corrente drenada para terra. DPS DPS

7 Classes DPS CLASSIFICAÇÃO DOS DPS Os DPS são divididos em 3 Classes conforme a Norma ABNT 5410, item d ; Classe I: Proteção contra sobretensões provocadas por descargas atmosféricas diretas na estrutura ou nas linhas elétricas. Devem ser instalados em quadros de entrada. Corrente de impulso I IMP (10/350 µs).

Classes DPS CLASSIFICAÇÃO DOS DPS Classe II: Proteção contra sobretensões de origem atmosférica transmitidas pela linha externa de alimentação, ou seja,

8 Classes DPS CLASSIFICAÇÃO DOS DPS Classe II: Proteção contra sobretensões de origem atmosférica transmitidas pela linha externa de alimentação, ou seja, descargas indiretas, assim também contra sobretensões de manobra. Devem ser instalados em quadros de distribuição. Corrente nominal I N e Corrente máxima I MAX (8/20 µs)

Classes DPS CLASSIFICAÇÃO DOS DPS Classe III: Desempenham um papel de terminação, impondo uma baixa tensão residual (nível de proteção suportada pelos equipamentos

9 Classes DPS CLASSIFICAÇÃO DOS DPS Classe III: Desempenham um papel de terminação, impondo uma baixa tensão residual (nível de proteção suportada pelos equipamentos eletrônicos finais). São instalados próximos aos aparelhos eletroeletrônicos finais. A maior parte da energia é retirada pelos DPS instalados em um ponto anterior.

10 Coordenação DPS COORDENAÇÃO DPS Quadro Geral Quadro Distribuição Anterior ao Equipamento 90% 9% 1% Equipamento Sensível DPS Classe I DPS Classe II DPS Classe III Capacidade de Descarga (%)

11 Proteção Contra Surtos SISTEMA FOTOVOLTAICO Deve-se prever a proteção contra raios os seguintes pontos da instalação: Entrada DC do inversor: DPS (FV) de acordo com a tensão do campo fotovoltaico. Saída AC do inversor: DPS (AC), de acordo com o sistema.

12 Especificação DPS FV PROTEÇÃO DO LADO DC O arranjo fotovoltaico tem uma diferença quando comparado a uma fonte de corrente contínua : A corrente de curto-circuito de um módulo fotovoltaico é muito próxima a sua corrente nominal. Caso haja falha do DPS e ele se mantenha acionado após o surto, há um curto-circuito entre o condutor e terra, ocasionando danos ao sistema (incêndio).

13 Especificação DPS FV PROTEÇÃO DO LADO DC Os DPS para instalações solares devem ser específicos para as redes fotovoltaicas - corrente continua (FV-DC). Segundo a norma ABNT NBR Instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos (em fase de consulta pública), os DPS devem estar em conformidade com as normas EN : Os DPS devem conter as seguintes indicações: Símbolo FV/PV no produto Máxima tensão continua de operação U CPV Corrente nominal de descarga: I IMP ou I MAX dependendo se for Classe 1 ou Classe 2 Corrente de curto-circuito sistema FV I SCPV

14 Especificação DPS FV PROTEÇÃO DE DESCONEXÃO Conforme a EN :2010, os DPS possuem um elemento térmico integrado capaz de desconectar com segurança o varistor gasto ou danificado, até o valor de corrente de curto-circuito ser igual ao valor de corrente de curto-circuito indicado em I SCPV

15 Especificação DPS FV PROTEÇÃO DE DESCONEXÃO

16 Especificação DPS FV TOPOLOGIA EM Y Exigência da EN A ligação dos DPS em série permite que a corrente de fuga (µa) seja menor, aumentando-se a impedância do sistema e a resistência contra eventual falha de isolação de um dos polos do arranjo fotovoltaico

Proteção Contra Surtos SISTEMA FOTOVOLTAICO EM EDIFÍCIO SEM SPDA A B A C B C A B Classe II - FV 7P.23.9.700.

23.9.700.1020 (700V) 7P.23.9.000.1020 (1000V) C Classe I+II - AC 7P.02.8.260.1025 (25kA) 7P.12.8.275.

17 Proteção Contra Surtos SISTEMA FOTOVOLTAICO EM EDIFÍCIO SEM SPDA A B A C B C A B Classe II - FV 7P (700V) 7P (1000V) Classe II - AC 7P (275V) A B Classe II - FV 7P (700V) 7P (1000V) Classe II - FV 7P (700V) 7P (1000V) C Classe I+II - AC 7P (25kA) 7P (12,5kA) C Classe I+II - AC 7P (25kA) 7P (12,5kA)

É necessário ter um bom sistema de equipotencialização contra raios, que deve estar instalado o mais próximo da

18 Proteção Contra Surtos SISTEMA FOTOVOLTAICO EM EDIFÍCIO COM SPDA É aconselhável instalar os painéis fotovoltaicos dentro da zona protegida pelo SPDA. É necessário ter um bom sistema de equipotencialização contra raios, que deve estar instalado o mais próximo da entrada de energia da estrutura, ao qual o SPDA, os DPS e todas as partes metálicas devem estar conectadas. Deve-se respeitar a distância s entre o SPDA e as placas fotovoltaicas segundo EN

19 Proteção Contra Surtos SISTEMA FOTOVOLTAICO EM EDIFÍCIO COM SPDA Deve-se prever a proteção contra raios os seguintes pontos da instalação: Entrada DC do inversor: Se a distância s entre o SPDA e as placas fotovoltaicas for respeitada: DPS Classe II (FV), de acordo com a tensão do campo fotovoltaico. Se a distância s entre o SPDA e as placas fotovoltaicas NÃO for respeitada: DPS Classe I (FV), de acordo com a tensão do campo fotovoltaico. Se a distância entre o inversor e os módulos fotovoltaicos superar os 10m, é conveniente replicar e instalar o DPS o mais próximo possível dos módulos fotovoltaicos. Saída AC do inversor: DPS Classe II (AC), de acordo com o tipo de aterramento (TT,TN). Alimentação da rede de baixa tensão: DPS Classe I+II (AC), de acordo com o tipo de aterramento (TT,TN).

20 Proteção Contra Surtos SISTEMA FOTOVOLTAICO EM EDIFÍCIO COM SPDA Distância entre Placa FV e entrada Inversor 10m s s A B A B Classe II - FV 7P (700V) 7P (1000V) Classe II - AC 7P (275V) C C Classe I+II - AC 7P (25kA) 7P (12,5kA)

21 Proteção Contra Surtos SISTEMA FOTOVOLTAICO EM EDIFÍCIO COM SPDA Distância entre Placa FV e entrada Inversor > 10m s s A Distância mínima atendida A B C Classe II - FV 7P (700V) 7P (1000V) Classe II - FV 7P (700V) 7P (1000V Classe I+II - AC 7P (25kA) 7P (12,5kA) Distância mínima NÃO atendida B C A Classe I+II - FV 7P (1000V) B Classe I+II - FV 7P (1000V) C Classe I+II - AC 7P (25kA) 7P (12,5kA)

22 Exemplo de Aplicação MICRO GERADOR FV: AEROPORTO DE CONGONHAS / SP Sistema conectado à rede com proteção por DPS na entrada e saída do inversor fotovoltaico. 1 x 7P x 7P

23 Exemplo de Aplicação MICRO GERADOR FV: IEE USP/ SP Sistema conectado à rede com proteção por DPS na entrada e saída do inversor fotovoltaico. 1 x 7P x 7P

24 Exemplo de Aplicação GERADOR FV: MARACANÃ/ RJ Sistema conectado à rede com proteção por DPS na conexão à rede. 2 x 7P

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