Como os dispositivos de proteção contra surtos CC para instalações fotovoltaicas devem ser projetados para fornecer exposição total à luz solar, eles são altamente vulneráveis aos efeitos dos raios. A capacidade de um arranjo fotovoltaico está diretamente relacionada à sua área de superfície exposta, portanto, o impacto potencial de eventos de raios aumenta com o tamanho do sistema. Onde as ocorrências de iluminação são frequentes, os sistemas fotovoltaicos desprotegidos podem sofrer danos repetidos e significativos aos principais componentes. Isso resulta em custos substanciais de reparo e substituição, tempo de inatividade do sistema e perda de receita. Dispositivos de proteção contra surtos (SPDs) projetados, especificados e instalados corretamente minimizam o impacto potencial de eventos de raios quando usados em conjunto com sistemas de proteção contra raios projetados.
A importância dos SPDs
A exposição a longo prazo a transientes de menor magnitude deteriora o material dielétrico e de isolamento no equipamento do sistema fotovoltaico até que haja uma avaria final. Além disso, transientes de tensão podem aparecer em circuitos de medição, controle e comunicação. Esses transientes podem parecer sinais ou informações errôneas, causando mau funcionamento ou desligamento do equipamento. A colocação estratégica de SPDs mitiga esses problemas porque eles funcionam como dispositivos de curto ou de fixação.
Características técnicas dos SPDs
A tecnologia SPD mais comum usada em aplicações fotovoltaicas é o varistor de óxido metálico (MOV), que funciona como um dispositivo de fixação de tensão. Outras tecnologias SPD incluem o diodo de avalanche de silício, centelhadores controlados e tubos de descarga de gás. Os dois últimos são dispositivos de comutação que aparecem como curtos-circuitos ou pés de cabra. Cada tecnologia possui características próprias, tornando-a mais ou menos adequada para uma aplicação específica. Combinações desses dispositivos também podem ser coordenadas para fornecer mais características ideais do que oferecem individualmente.
Um SPD deve ser capaz de mudar de estado com rapidez suficiente pelo breve tempo em que um transiente está presente e descarregar a magnitude da corrente transiente sem falhar. O dispositivo também deve minimizar a queda de tensão no circuito SPD para proteger o equipamento ao qual está conectado. Finalmente, a função SPD não deve interferir no funcionamento normal desse circuito.
As características de operação do SPD são definidas por diversos parâmetros que quem está fazendo a seleção para os SPDs deve entender. Este assunto requer mais detalhes que podem ser abordados aqui, mas a seguir estão alguns parâmetros que devem ser considerados: tensão máxima de operação contínua, aplicação CA ou CC, corrente de descarga nominal (definida por uma magnitude e forma de onda), nível de proteção de tensão (a tensão terminal que está presente quando o SPD está descarregando uma corrente específica) e sobretensão temporária (uma sobretensão contínua que pode ser aplicada por um tempo específico sem danificar o SPD).
SPDs usando diferentes tecnologias de componentes podem ser colocados nos mesmos circuitos. No entanto, eles devem ser selecionados com cuidado para garantir a coordenação energética entre eles. A tecnologia de componente com a classificação de descarga mais alta deve descarregar a maior magnitude da corrente transitória disponível, enquanto a outra tecnologia de componente reduz a tensão transitória residual a uma magnitude menor, pois descarrega uma corrente menor.
O SPD deve ter um dispositivo de autoproteção integral que o desconecta do circuito caso o dispositivo falhe. Para tornar essa desconexão aparente, muitos SPDs exibem um sinalizador que indica seu status de desconexão. A indicação do status do SPD por meio de um conjunto auxiliar integral de contatos é um recurso aprimorado que pode fornecer um sinal para um local remoto. Outra característica importante do produto a ser considerada é se o SPD utiliza um módulo removível e seguro para os dedos que permite que um módulo com falha seja facilmente substituído sem ferramentas ou a necessidade de desenergizar o circuito.