Dimensionamento de fusível adequado para sistema fotovoltaico

Dimensionamento de fusível adequado para sistema fotovoltaico

INTRO

O dimensionamento adequado de fusíveis para sistemas fotovoltaicos (FV) é fundamental para a operação segura, confiável e de longo prazo dessa fonte de energia renovável. Ao contrário das aplicações típicas de distribuição e controle de energia elétrica, os fusíveis em sistemas fotovoltaicos estão sujeitos a condições únicas. A exposição prolongada a elementos do ambiente pode produzir temperaturas ambientes anormais, o que, por sua vez, afeta o desempenho do fusível, a seleção dos condutores e o dimensionamento. Além disso, diferentemente dos circuitos tradicionais, que normalmente são dimensionados com base em cargas contínuas, os módulos FV produzem correntes contínuas, o que leva a considerações adicionais no dimensionamento de fusíveis. Levando essas condições em consideração, é necessário um método exclusivo para o dimensionamento de fusíveis em sistemas FV.

QUANDO FUSAR, QUANDO NÃO FUSAR

A exigência de proteção de sistemas fotovoltaicos contra condições de sobrecorrente está definida no Artigo 690.9(A) do NEC. Fusíveis são necessários para proteger cabos e módulos fotovoltaicos contra falhas linha-fase, linha-terra e descasamento. O único objetivo é evitar incêndios e abrir com segurança um circuito com falha caso ocorra um evento de sobrecorrente. No entanto, existem algumas situações em que o uso de fusíveis não é necessário e são definidas pelo seguinte:

Série única de cordas (fusão não necessária)

Duas cordas em paralelo (fusão não necessária)

Três ou mais cordas em paralelo (fusão necessária)

Selecione fusíveis adequados para partes do sistema

Normalmente, em um sistema de energia solar completo, o fusível pode ser adicionado entre diferentes componentes, como do conjunto de painéis solares ao controlador de carga, controlador-banco de baterias, banco de baterias-inversor.

Para cada parte das unidades, os requisitos de fusíveis podem ser diversos, as classificações específicas dependem de quanta amperagem vem dessas unidades e fios.

Fusão de painéis solares

Normalmente, os painéis solares com mais de 50 watts possuem fios de calibre 10, capazes de suportar até 30 amperes de corrente. Quando há mais de 3 painéis conectados em paralelo, cada um com capacidade de até 15 amperes, um curto-circuito em um deles pode levar todos os 40 a 60 amperes para o painel em curto-circuito. Isso fará com que os fios que levam a esse painel excedam em muito os 30 amperes, causando o risco de incêndio no par de fios. No caso de painéis em paralelo, é necessário um fusível de 30 amperes para cada painel. Se os seus painéis forem menores que 50 watts e usarem apenas fios de calibre 12, serão necessários fusíveis de 20 amperes.

Fusão de caixa paralela/combinadora

Em um sistema paralelo, é utilizada uma caixa combinadora que contém os fusíveis/disjuntores de cada painel. Ao dimensionar esse fusível/disjuntor "combinado", precisamos primeiro determinar a pior corrente que fluirá com base em nossos painéis específicos.

Se tomarmos como exemplo o painel de 195 watts e 12 V da seção de introdução e observarmos a corrente de curto-circuito (Isc), veremos que ela é classificada em 12,23 amperes.

O Código Elétrico Nacional (NEC) também exige que um fator de 25% seja adicionado se a carga for contínua, de modo que o número sobe para 15,28 amperes por painel. Se houver 4 painéis neste conjunto paralelo, a corrente combinada pode, teoricamente, chegar a 61,15 amperes.

Um conjunto de fios de 8 AWG (mínimo) da caixa combinadora ao controlador de carga em nosso exemplo é suficiente, pois ele suporta 60 amperes. Um fusível ou disjuntor de 60 amperes deve ser usado neste caso para proteger este conjunto de fios. Isso também se alinha à capacidade máxima do controlador de carga selecionado.

Controlador de carga para fusível/disjuntor da bateria

Com um controlador de carga modulado por largura de pulso (PWN), a corrente de pior caso que flui de e para o controlador é a mesma, portanto, o fusível e o tamanho do fio podem ser compatíveis. Por exemplo, recomendamos um fusível/disjuntor de 60 A para o controlador de carga PWM de 60 A, instalado entre a unidade e o banco de baterias.

Fusível/disjuntor da bateria para inversor

A fiação e o fusível da bateria para o inversor são essenciais, pois é por onde fluirá a maior parte da corrente. Semelhante ao caso do controlador de carga, o fio e o fusível recomendados devem ser obtidos no manual do inversor. Já preparamos um porta-fusível em seu cabo positivo, capaz de suportar 50 amperes de corrente. Um inversor de onda pura de 12 V e 600 watts típico consome até 50 amperes continuamente; nesse caso, é necessário um cabo com capacidade de 55-60 A. Um fio 6 AWG é o mínimo necessário.