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Especificação dos DPS
November 29, 2017 | Caio Mateus Rolim de Moura
 Os artigos anteriores abordaram as causas das sobretensões em sistemas
fotovoltaicos, como consiste a proteção interna de um SPDA, as classes e
diferenças entre os DPS do lado em AC e os do lado CC de um sistema
fotovoltaico. Agora será apresentado como os DPS funcionam e os
parâmetros para corretamente especificá-los.
 
 
Funcionamento do DPS
 
  Para compreender o funcionamento do DPS é necessário analisar o que
acontece durante sua operação em tensão nominal, durante a elevação de
tensão e durante o período transitório.
 
1) Operação em Tensão Nominal
 
 Em operação normal, nos terminais do DPS há a tensão nominal do sistema
(Vn), 127/220/380V ou até mais do que isso. Nessa etapa, o DPS apresenta
impedância elevada, portanto é continuamente atravessado por uma
corrente de fuga da ordem de μA, definida como Corrente de Operação
Contínua (Ic).
  Não é desejado que o DPS atue para qualquer sobretensão oriunda de
transientes da rede de distribuição. As concessionárias informam na tarifa de
energia as variações de tensão admissíveis que geralmente estão na faixa de
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mínimo de tensão para o qual o DPS deve atuar.
 
2) Durante a Sobretensão
 
  Durante sua operação, o DPS reduz drasticamente sua impedância para
possibilitar a condução da corrente elétrica para o sistema de aterramento e
manter constante a tensão em seus terminais.
 
3) Regime Transitório
 
 Após a condução da corrente de descarga, durante a fase de amortecimento
em regime transitório, a corrente que passa pelo DPS é chamada de Corrente
Subsequente (If). O máximo valor de If que um DPS consegue conduzir é a
Corrente Subsequente de Interrupção Nominal (Ifi), que representa a
corrente máxima que o DPS é capaz de extinguir no primeiro cruzamento
com o zero da senóide. Se a corrente de curto-circuito do local onde o DPS
está instalado for maior que Ifi, é possível que o DPS não consiga se reabrir,
o que obriga a utilização de fusível ou disjuntor em série com o DPS (para o
lado em CA).
 
 Visto isso, de forma resumida e simplificada, pode-se afirmar que o DPS é
conectado em paralelo com o que queremos proteger (nesse caso o
inversor), e em tensão nominal, o DPS é um contato aberto com impedância
da ordem de alguns GΩ, permitindo que a corrente dos painéis fotovoltaicos
flua até o inversor.
 Ao perceber uma tensão acima do valor permitido, o DPS entra em curto-
circuito, reduzindo sua impedância para valores menores que 1Ω, impedindo
que a sobretensão atinja o inversor de forma a conduzir a corrente pela
terra.
 
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Parâmetros de Especificação dos DPS
Tensão Nominal do Sistema (Vn): Valor de tensão nominal da rede elétrica
que em operação normal, chega aos terminais do DPS.
 
Tensão de Operação Contínua (Vc): Valor mínimo de tensão para o qual o
DPS atua, os valores padrão de mercado são 175V, 275V, 320V, 385V, 460V.
O valor escolhido deve ser baseado na suportabilidade do inversor
fotovoltaico. Não se deve instalar um DPS com Vc  igual a 175V em uma
rede 220/380V por exemplo, pois a própria  Vn  causaria atuação
permanente do DPS.
 
Nível de Proteção (Vp): Valor de tensão de saída do DPS após uma
atuação. É importante garantir que este valor está de acordo com o nível
suportável pela isolação da carcaça do inversor. Quanto menor o  Vp,
melhor é o DPS.
 
Corrente de Operação Contínua (Ic): Valor muito pequeno de corrente de
fuga, que em operação normal, atravessa o DPS.
 
Corrente Nominal de Descarga (In): Popularmente conhecido como o valor
de "kA", é o valor de pico de corrente que o DPS consegue resistir em
suas atuações ao longo da vida útil (no mínimo 15 atuações). Esse valor é
ensaiado com uma forma de onda 8/20 μs.
 
Corrente Máxima de Descarga (Imáx): Valor máximo de pico de corrente
que o DPS conseguiria resistir uma única vez sem se danificar,
geralmente é o dobro do valor de In.
 
Corrente de Impulso (Iimp): Valor de pico de corrente suportável pelo DPS
correspondente à uma descarga atmosférica direta. É ensaiado com a
forma de onda 10/350 μs para os DPS de classe 1.
 
Corrente de Curto-circuito suportável: Valor da corrente de curto-circuito
suportável pelo DPS, que garante que o dispositivo consiga se rearmar
sem a necessidade da proteção de retaguarda.Classe do DPS: Conforme apresentado no artigo da parte 2, os DPS são
divididos em: classe 1, classe 2, classe 3 ou classe 1+2 combinada. As
classes são determinadas conforme a localização do inversor na
instalação.
 
Nos próximos artigos será explicado como harmonizar as classes dos DPSs
em função da presença de SPDA externo na edificação, serão apresentadas
demais medidas de proteção contra sobretensões em sistemas fotovoltaicos
e como são instalados os DPS de acordo com cada esquema de aterramento
elétrico.
 
Autor: Caio Mateus Rolim de Moura
 
Referências:
 
NBR 5410 - Instalações elétricas de baixa tensão.
Finder - Guia para aplicação de Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS).
Embrastec - Guia de Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS).
DPS ABB
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