Critérios para a selecção de um dispositivo diferencial Utilização de dispositivos diferenciais com SUNNY BOY, SUNNY MINI CENTRAL e SUNNY TRIPOWER Conteúdo Aquando da instalação de inversores, surgem frequentemente incertezas relativas à utilização de um dispositivo de protecção diferencial residual (doravante apenas dispositivo diferencial ). No caso dos sistemas fotovoltaicos, podem ser consultadas sobretudo as normas DIN VDE 0100-410 (IEC 60364-4-41:2005) e DIN VDE 0100-712 (IEC 60364-7-712:2002). Neste caso, o dispositivo diferencial é utilizado como protecção contra contacto indirecto (protecção pessoal). RCD-TI-pt-43 Versão 4.3 1/11
Explicação de termos 1 Explicação de termos 1.1 Medida de protecção conforme a DIN VDE 0100-410 (IEC 60364-4-41:2005) Em conformidade com esta norma, uma medida de protecção contra choques eléctricos consiste em duas medidas de salvaguarda: Protecção básica: protecção contra contactos directos Protecção contra defeitos: protecção em caso de ocorrência de um defeito. Esta medida de protecção entra em vigor quando a protecção básica deixa de produzir efeito, evitando danos corporais. A protecção por corte automático da alimentação serve, na maior parte das vezes, como medida de protecção da instalação do lado da corrente alternada de um sistema fotovoltaico. Além do isolamento de partes activas como protecção básica, a protecção contra defeitos é estabelecida por meio da compensação de potencial de protecção e por um dispositivo de corte. Este deve cortar a corrente dentro dos períodos prescritos após a ocorrência do defeito (a 230 V CA : 0,2 s em redes TT ou 0,4 s em redes TN). 1.2 Formas de rede Rede TT SMA Solar Technology AG 2/11
Explicação de termos Redes TN Rede TN-C Rede TN-S Rede TN-C-S SMA Solar Technology AG 3/11
Explicação de termos 1.3 Abreviaturas, simbologia e símbolos de fórmulas LS Disjuntor Símbolo gráfico do disjuntor RCD Dispositivo de protecção diferencial residual ( Residual Current Device ) RCMU Unidade de monitorização de corrente residual (sensível a todas as correntes) ( Residual Current Monitoring Unit ) I a Corrente que activa o corte automático dentro do tempo exigido (protecção contra curtos-circuitos). I nom I Δf R A U 0 Z S R A e Z S na rede TT No caso de um disjuntor com característica B, trata-se de um valor cinco vezes superior à corrente nominal (I nom ) do LS. No caso da característica C, trata-se de um valor 10 vezes superior; p. ex., LS C16A => I a = 160 A. Corrente nominal do LS Corrente diferencial estipulada do dispositivo diferencial Soma das resistências do eléctrodo de terra e do condutor de protecção da massa a proteger Tensão alternada nominal do condutor externo à terra Impedância do circuito com defeito, formado por uma fonte de corrente, um condutor externo até ao local do defeito e um condutor de protecção entre o local do defeito e a fonte de corrente Z S na rede TN SMA Solar Technology AG 4/11
Possibilidades de corte 2 Possibilidades de corte O corte automático pode ocorrer através da compensação de potencial de protecção em combinação com um disjuntor ou um dispositivo diferencial em conformidade com a norma DIN VDE 0100-410 (IEC 60364-4-41:2005). 2.1 Corte automático por um disjuntor Um disjuntor assegura o corte automático quando observadas as seguintes condições: Rede TN: Em caso de Rede TT:, o disjuntor (LS) pode assegurar a protecção por corte automático. Como protecção contra defeitos está primordialmente previsto um dispositivo diferencial. Em caso de, o disjuntor (LS) também consegue assegurar a protecção por corte automático. Exemplo: corte pelo disjuntor em caso de defeito na rede TN-C-S SMA Solar Technology AG 5/11
Possibilidades de corte 2.2 Corte automático por um dispositivo diferencial Um dispositivo diferencial assegura o corte automático quando observadas as seguintes condições: Rede TN: Na rede TN, as correntes de defeito são significativamente superiores à corrente diferencial estipulada IΔf do dispositivo diferencial, de forma que os tempos de corte são sempre observados com o dispositivo diferencial. Em redes TN-C não é permitida a utilização de um dispositivo diferencial! Redes TT: Como protecção contra defeitos está primordialmente previsto um dispositivo diferencial. Em caso de, o dispositivo diferencial pode assegurar a protecção por corte automático. Exemplo: corte da corrente através de um dispositivo diferencial em caso de defeito na rede TT 2.3 Selecção da opção de corte Dever-se-á comprovar se o disjuntor previsto é suficiente para proceder ao corte automático da corrente (ver capítulo 2.1 "Corte automático por um disjuntor" (Página 5)). Se tal for o caso, circula uma corrente pela malha de defeito (em função do valor da impedância da malha de defeito) que é superior à corrente de disparo I a (da protecção contra curtos-circuitos). Por conseguinte, o disjuntor (LS) pode efectuar o corte dentro dos períodos exigidos. Se a impedância da malha for demasiado elevada, deve ser montado adicionalmente um dispositivo diferencial (com excepção da rede TN-C). SMA Solar Technology AG 6/11
Outros motivos para utilizar um dispositivo diferencial 3 Outros motivos para utilizar um dispositivo diferencial 3.1 Instalações em espaços exteriores É frequente a opinião de que as instalações em espaços exteriores requerem sempre a utilização de um dispositivo diferencial. Em conformidade com a norma DIN VDE 0100-410 (IEC 60364-4-41:2005) isto diz apenas respeito a circuitos terminais para equipamentos adequados para espaços exteriores, com uma corrente estipulada de até 32 A. 3.2 Requisitos do operador de rede Alguns operadores de rede adaptam as condições técnicas de ligação (TAB) à sua rede e diferem, por conseguinte, dos padrões. Nestas condições técnicas de ligação pode também ser exigida a utilização de um dispositivo diferencial. Seo o operador da rede exigir a utilização de um dispositivo diferencial, o tipo e as condições de utilização encontram-se definidas nas condições técnicas de ligação (TAB). No entanto, muitas vezes os operadores de rede não exigem explicitamente a utilização de um dispositivo diferencial, mas apenas uma instalação de acordo com as normas. 3.3 Necessidade devido a outras normas Conforme o local de instalação e as condições locais, pode ser necessário um dispositivo diferencial que cumpra outras normas ou especificações. Se a instalação for realizada num celeiro ou em casas de madeira, também á aplicável a norma DIN VDE 0100-482 (IEC 60364-4-42:2001-08). Neste caso, é necessário um dispositivo diferencial com uma corrente diferencial estipulada máxima de 300 ma por motivos de protecção contra incêndios. No entanto, as distintas influências podem apenas ser avaliadas no local pelo técnico de instalação. No capítulo 4 "Selecção do dispositivo diferencial para um sistema fotovoltaico" (Página 8) são descritas as instalações padrão e as particularidades de sistemas fotovoltaicos. 3.4 Protecção adicional A SMA Solar Technology AG recomenda instalar sempre um dispositivo diferencial como protecção adicional, a fim de garantir o maior nível de segurança possível. Este pode também servir de interruptorseccionador para todos os pólos, o que muitas vezes é necessário por outros motivos. SMA Solar Technology AG 7/11
Selecção do dispositivo diferencial para um sistema fotovoltaico 4 Selecção do dispositivo diferencial para um sistema fotovoltaico Além dos critérios supracitados, existem, nos sistemas fotovoltaicos, outros critérios para a selecção do dispositivo diferencial: 4.1 Requisito da norma DIN VDE 0100-712 (ICE 60364-7-712:2002) Caso esteja previsto como protecção contra defeitos (ver capítulo 2.2 "Corte automático por um dispositivo diferencial" (Página 6)), na norma DIN VDE 0100-712 é exigido um dispositivo diferencial de tipo B para inversores sem transformador. Este requisito também se aplica a inversores com transformador de alta frequência, dado que não existe separação galvânica entre o lado da corrente alternada e o lado da corrente contínua. Este requisito não se aplica a inversores com transformador de baixa frequência. Uma excepção a tal requisito existe, se o fabricante do inversor puder excluir a possibilidade de surgirem correntes de defeito contínuas na instalação. Neste caso, o dispositivo diferencial, se necessário, pode ser do tipo A. Todos os inversores da SMA com transformador, incluindo o SB 2000HF-30, SB 2500HF-30, SB 3000HF-30, e os inversores da SMA sem transformador abaixo indicados não podem injectar na rede correntes de defeito contínuas por motivos de construção. Cumprem este requisito de acordo com a norma DIN VDE 0100-712 (IEC 60364-7-712:2002). Sunny Boy: SB 240-10, Multigate-10, SB 1300TL-10, SB 1.5-1VL-40, SB 1600TL-10, SB 2100TL, SB 2.5-1VL-40, SB 2500TLST-21, SB 3000TL-20, SB 3000TL-21, SB 3000TLST 21, SB 3600TL 21, SB 3600SE-10, SB 4000TL 20, SB 4000TL-21, SB 5000TL-20, SB 5000TL-21, SB 5000SE-10, SB 6000TL-21 Sunny Mini Central: SMC 6000TL, SMC 7000TL, SMC 8000TL, SMC 9000TL-10, SMC 9000TLRP-10, SMC 10000TL-10, SMC 10000TLRP-10, SMC 11000TL-10, SMC 11000TLRP-10 Sunny Tripower: STP 5000TL-20, STP 6000TL-20, STP 7000TL-20, STP 8000TL-10, STP 8000TL-20, STP 9000TL-20, STP 10000TL-10, STP10000TL-20, STP 12000TL-10, STP 12000TL-20, STP 15000TL-10, STP 15000TLHE-10, STP 15000TLEE-10, STP 17000TL-10, STP 20000TLHE-10, STP 20000TL-30, STP 20000TLEE-10, STP 25000TL-30 SMA Solar Technology AG 8/11
Selecção do dispositivo diferencial para um sistema fotovoltaico Foram comprovadas as possibilidades de defeito, independentemente da unidade de monitorização de corrente de defeito (RCMU) integrada. Se estes defeitos forem considerados nos termos das normas de instalação aplicáveis, não podem surgir perigos na combinação com um dispositivo diferencial de tipo A ligado a montante. Por conseguinte, podem excluir-se defeitos que justificariam a utilização de um dispositivo diferencial de tipo B devido ao inversor. A unidade de monitorização de corrente residual (RCMU) integrada e sensível a todas as correntes oferece, além disso, um maior nível de segurança. Em inversores com monitorização de condutor de protecção, esta tem que estar activada. Estas declarações também se aplicam a variantes dos aparelhos mencionados com potência diferente. 4.2 Correntes diferenciais originadas por motivos operacionais Aquando da operação de um inversor sem transformador surgem correntes diferenciais, originadas pela resistência de isolamento e por capacidades do gerador fotovoltaico. A fim de evitar um disparo involuntário durante o funcionamento, a corrente diferencial estipulada do dispositivo diferencial deve ter um valor mínimo de 100 ma. Para cada inversor conectado deve ser prevista um corrente diferencial estipulada de 100 ma. A corrente diferencial estipulada do dispositivo diferencial deve corresponder, no mínimo, à soma das correntes diferenciais estipuladas dos inversores conectados. Isto significa que se, por exemplo, estiverem conectados 3 inversores sem transformador, a corrente diferencial estipulada do dispositivo diferencial deve ser, no mínimo, 300 ma. Para os modelos de inversor SB 1300TL-10, SB 1600TL-10, SB 2100TL, SMC 6000TL, SMC 7000TL e SMC 8000TL, só podem ser utilizados os seguintes dispositivos diferenciais: Dispositivo diferencial de tipo A da empresa ABB, modelo F202A-xx/0,x ou F204A-xx/0,x Dispositivo diferencial de tipo A da empresa Siemens, modelo 5SM1. ou 5SM3. Dispositivos diferenciais de outros fabricantes ainda encontram-se em fase de teste. Deve-se ter em conta que as correntes de disparo, devido às correntes diferenciais contínuas originadas por motivos operacionais, podem encontrar-se ligeiramente (0 a 30 %) acima da corrente diferencial estipulada do dispositivo diferencial. Contrariamente à condição mencionada no capítulo 2.2 "Corte automático por um dispositivo diferencial" (Página 6), para a utilização de um dispositivo diferencial aplica-se neste caso: Em caso de, o dispositivo diferencial pode assegurar a protecção por corte automático. Caso não seja possível utilizar os dispositivos diferenciais acima mencionados, recomenda-se a utilização de outros inversores. Se forem respeitados os critérios supra referidos, os sistemas fotovoltaicos podem ser montados em conformidade com as normas e simultaneamente a custos optimizados. Uma instalação economicamente rentável é sobretudo assegurada pela adequação dos referidos inversores da SMA sem transformador para dispositivos diferenciais do tipo A. SMA Solar Technology AG 9/11
Exemplos de cálculo 5 Exemplos de cálculo Os 2 exemplos que se seguem servem de referência para a selecção de um equipamento adequado à protecção contra defeitos por corte automático. Parte-se sempre do princípio de que a compensação de potencial de protecção necessária é realizada. Os valores utilizados são exemplos que não podem ser usados como valores de referência para a respectiva norma de rede ou aplicação. 5.1 Exemplo de cálculo 1 1 Sunny Boy SB 2100TL; protecção com um LS B16A; rede TN; impedância da malha de defeito Zs = 1,5 Ω; telhado de celeiro: O LS B16A possui uma corrente de disparo de curtos-circuito I a de 80 A (característica B: factor 5; I nom do LS = 16 A => 5 x 16 A = 80 A). Em caso de 230 V, podem circular 153 A pela malha de defeito ( ). Os 153 A são superiores à corrente de disparo necessária de 80 A do LS. O LS corta a corrente de forma segura dentro do tempo prescrito. O LS B16A é suficiente como protecção contra defeitos por contacto indirecto. Uma vez que se trata de um celeiro, neste caso, ainda é necessário instalar adicionalmente um dispositivo diferencial do tipo A com uma corrente diferencial estipulada máxima de 300 ma. Tal é necessário por motivos de prevenção de incêndios em conformidade com a norma DIN VDE 0100-482 (IEC 60364-4-42:2001-08). SMA Solar Technology AG 10/11
Exemplos de cálculo 5.2 Exemplo de cálculo 2 3 Sunny Mini Central SMC 6000TL; protecção com um LS C32A; rede TT; impedância da malha de defeito Zs = 0,2 Ω; R A = 1,1 Ω: O LS C32A possui uma corrente de disparo de curto-circuito de 320 A (característica C: factor 10; Inom do LS = 32 A => 10 x 32 A= 320 A). 230 V Em caso de 230 V podem circular 177 A na malha de defeito ( ). 1,3 Ω = 177 A Os 177 A são inferiores à corrente de disparo necessária de 320 A do LS. Assim, o LS não corta a corrente de forma segura dentro do tempo prescrito. O LS C32A não é suficiente como protecção contra defeitos por contacto indirecto. 1.ª possibilidade: utilização de outro LS (caso possível) Em caso de utilização de um LS B32A, a corrente de disparo de curto-circuito é de 160 A (característica B: factor 5; I nom do LS = 32 A => 5 x 32 A = 160 A). A corrente de disparo do LS com característica B seria inferior a 177 A, que circulariam em caso de defeito. Assim, estes disjuntores iriam cortar a corrente dentro do tempo prescrito. O LS B32A é suficiente como protecção contra defeitos por contacto indirecto. 2.ª possibilidade utilizar um dispositivo diferencial Se não for possível montar outro disjuntor, é imprescindível utilizar um dispositivo diferencial para protecção contra defeitos. Dado que são utilizados 3 inversores sem transformador, a corrente diferencial estipulada, conforme consta no capítulo 4.2 "Correntes diferenciais originadas por motivos operacionais" (Página 9), deve ser, no mínimo, de 300 ma. É seleccionado um dispositivo diferencial com uma corrente diferencial estipulada I Δf de 500 ma. Além disso, quando concluído o procedimento descrito no ponto 4.2 (ver página 9), é necessário verificar se o efeito de protecção é suficiente: 50 V R A = 1,1 Ω <, portanto, 1,3 x I Δf Um dispositivo diferencial de tipo A com uma corrente diferencial estipulada I Δf de 500 ma assegura a protecção contra defeitos por contacto directo. SMA Solar Technology AG 11/11