Os sistemas fotovoltaicos (PV) têm características únicas, necessitando da utilização de protectores contra sobretensões especialmente concebidos para eles. Podem ter tensões de sistema DC elevadas, até 1500 volts. O seu funcionamento no ponto de potência máxima é apenas alguns por cento abaixo da corrente de curto-circuito do sistema.
Para determinar o módulo de proteção contra sobretensões adequado para sistemas fotovoltaicos e respectivos dispositivos, é necessário ter em conta
Densidade de relâmpagos
Temperatura de funcionamento do sistema
Tensão do sistema
Corrente nominal de curto-circuito
Nível de formas de onda a proteger (descargas atmosféricas directas ou indirectas)
Corrente nominal de descarga
Os requisitos do protetor contra sobretensões para dispositivos protegidos por um sistema externo de proteção contra raios (LPS) dependem da categoria de LPS escolhida e se a distância entre o LPS e o dispositivo FV é isolada. A norma IEC 62305-3 fornece requisitos pormenorizados para as distâncias de separação do LPS.
Para uma proteção eficaz, o nível de proteção de tensão (Up) do protetor contra sobretensões deve ser 20% inferior à resistência dieléctrica do equipamento terminal do sistema. É importante salientar que a corrente de resistência a curto-circuito do protetor contra sobretensões utilizado deve exceder a corrente de curto-circuito das cadeias do gerador fotovoltaico ao qual está ligado. Os protectores contra sobretensões instalados no lado da saída CC devem ter um MCOV CC igual ou superior à tensão máxima do sistema FV do painel.
Quando um raio atinge o ponto A (consulte a figura 1, que não é fornecida aqui), tanto os painéis solares FV como os inversores podem ficar danificados. Se o raio cair no ponto B, apenas o inversor pode ser danificado. Dado que os inversores são frequentemente o componente mais caro de um sistema FV, é crucial selecionar e instalar corretamente protectores contra sobretensões nas linhas CA e CC.
Os protectores contra sobretensões no lado CC dos sistemas FV devem ser especificamente concebidos para aplicações CC. É perigoso utilizar um protetor contra sobretensões destinado a CA no lado CC e vice-versa. Os protectores contra sobretensões também devem ser utilizados no lado CA se estiverem a ser utilizados no lado CC.
Para CA, é igualmente vital garantir que o protetor contra sobretensões seja concebido especificamente para o lado CA. Se vários inversores estiverem ligados a uma única rede, podem ser ligados a um único protetor contra sobretensões. A instalação do protetor contra sobretensões deve ser sempre feita a montante do dispositivo a proteger.
A instalação correcta dos protectores contra sobretensões baseia-se em três valores:
Tensão máxima de funcionamento contínuo: a tensão a partir da qual o protetor contra sobretensões será ativado.
Nível de proteção de tensão: a categoria de sobretensão do dispositivo deve exceder o nível de proteção de tensão do protetor contra sobretensões.
Corrente de descarga nominal: o pico da forma de onda (para os protectores contra sobretensões de tipo 2, é de 8/20 µs) que o protetor contra sobretensões pode suportar após sobretensões repetidas.
Cabos
Nos sistemas fotovoltaicos, os cabos estendem-se frequentemente por longas distâncias para chegar aos pontos de ligação à rede. No entanto, a utilização de cabos longos é desaconselhada. Isto deve-se ao facto de os impactos das descargas atmosféricas, com base no local e na interferência condutiva, aumentarem com o comprimento do cabo e com o tamanho do loop do condutor. As quedas de tensão induzidas nos cabos de ligação podem comprometer a eficácia da proteção dos protectores contra sobretensões quando ocorrem sobretensões transitórias.
As sobretensões são um fator significativo nas falhas dos cabos. Cada impulso num cabo resulta numa redução da resistência do isolamento do cabo. Se for introduzida uma sobretensão num sistema fotovoltaico isolado (longe da rede), qualquer equipamento alimentado por energia solar (como dispositivos médicos ou abastecimento de água) pode ser interrompido.
A posição e o número de protectores contra sobretensões a instalar no lado CC dependem do comprimento do cabo entre os painéis solares e o inversor. Se for inferior a 10 metros, é necessário apenas um protetor contra sobretensões, posicionado perto do inversor. Para cabos com mais de 10 metros, um deve ser colocado perto do inversor e um segundo deve ser instalado mais perto das caixas dos painéis solares.
A disposição dos cabos deve evitar a formação de grandes laços condutores. As linhas CA e CC, bem como as linhas de dados, devem ser colocadas ao longo de todo o trajeto com condutores de ligação equipotencial para garantir que são colocados vários condutores ou que o inversor é ligado à rede sem formar laços de condutores.