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Sistema de desligamento inteligente de módulos fotovoltaicos

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Sistema de desligamento inteligente de
módulos fotovoltaicos
In t erven ções em geradores fot ovolt aicos, para m an u tenção ou em caso de
in cên dio, im plicam riscos de ch oqu e com t en sões de at é 1000 V. Est e art igo
com para as solu ções de segu ran ça dispon íveis e descreve u m n ovo sist ema
in t eligen te.
Lo tte Ehlers, da Phoe nix Con tact Gm bH ( Ale ma nh a)
Dat a: 04/05/2017
Ed ão : Fo to volt M ar ço 20 17 - Ano 3 - No 9
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Ap otê ncia instalada glob al d as inst alaçõ es ge rado ras f ot ovo ltaicas (F V) at ingiu
re cen teme nte a mar ca d e 3 00 GWp. As p ro jeçõe s o d e q ue esse mer o u ltr ap asse 600
GWp a 202 0. A maior parte d essas instalaçõe s tr at a- se d o t ipo st rin g, ou sér ie f otovo ltaica.
Um ou dive rso s str ing s, cada um f or mad o de mú ltiplos mó dulo s F V, são con ectado s a u m

inver so r. Com os mó dulo s F V ligado s e m sér ie, a t ensão con tín ua do s mód ulos de
cad a str ing se soma e co mpõe a ten o de str ing . Essa te nsão atinge no r malme nte rias
cen ten as d e vo lts, sen do o limite supe r ior em to r no de 10 00 Vcc ( f igu ra 1 ). Para garant ir a
seg ur an ça das pesso as du rante inte r vençõ es nessas instalaçõ es, a no r ma d ete rmina qu e a
ten o f iqu e limitad a a 1 20 Vcc q uando o sistema f or d esligado. Simultaneament e, a soma
de tod as as cor re nt es d e cu rt o - cir cuito de ve ser n o máximo d e 1 2 mA, ou a po tên cia
re man escen te da instalação o pod e ultr ap assar 3 50 mJ.
Quando a produç ão é i nsufi ci e nte
Os r ef er idos limites d os pame tr os e létr icos a s o desligament o d a in stalação po de m ser
ob tidos de diver so s modo s. As soluçõ es atu alment e o f er e cidas inter r ompe m o cabe amen to
do ge r ado r F V cent ralme nte o u n um de te rminado po nto . A cor r ent e cessa, f azend o com que
o r e quisito da no r ma seja em p rincí pio ate nd ido. Contu do , n o siste ma co mp leto de cor r ente
con tín ua pe rman ece uma “t en o de circu ito abe r to” po r tan to, de rias cen ten as de volts
en qu an to a luz solar incid ir so br e os mód ulos.
F ig. 1 Com a lig ação d os m ód ulo s F V em sér ie r esu ltam te nsõ es d e até 10 00 Vcc
Out ra po ssibilidad e se r ia f e char os str ing s em cu rt o - circu ito. Com isso a ten o cai a ze ro e
sat isf az a n or ma. No en tan to , ain da assim p od e f lu ir co r re nte , p or qu e o circu ito n ão f oi
de scon ectado. Essa solução imp lica tamb ém o r isco da pr e sença d e u ma te nsão e levad a
qu an do, d ur an te um ser viço de manut en ção , o cabo de u m str ing f or d esco nect ad o e
inte rr omp er o cur to - cir cuito. Por e sta rao , a no r ma VDE pr be exp re ssamen te qu e o s
str ings sejam man tido s em cu rt ocircu ito por lo ngo s p er íod os [1].
Const ata- se, po rt an to, qu e as solu ções atu ais o pr op or cion am p ro teção su f icient e. Até
po rq ue , além de técn icos e instalado r es, às veze s o utr as pe ssoas sem con he cime nto s de
elet ro técn ica t r ab alh am n uma instalação F V, como, por e xemplo, mar cen eir os e de mais
pr of issionais qu e execu tam re f o rmas na cob er tur a ou na resp ectiva estru tu ra de
suste nt ação. Sem con tar o s bo mbeir os, para o s qu ais, e m caso de incên dio , inu ndação ,
re sgate de pe ssoas e d e mais ope raçõe s, se ap re sen tam situ açõ es de risco de vido a um
po ten cial de f eito n a in stalação. Em co nseq ncia de con tat o d ire to com módu los o u cabo s
de f eitu oso s, po nt es d e co r re nte e ntr e parte s exp ost as d a in stalação , e ág ua de combate a
incên dio ou de inu n dação, as pe ssoas po de m re ceb er cho qu es o u so f r er q ueimad ur as
cau sad as p or arco s e létr icos.
Desc onexã o i ndivi dua l de m ódulos FV
Para qu e a man ute nção e r ep ar os da instalação F V não p re cise se r re alizad a à no ite, ne m
imp lique gastos ad icionais d esp ro po rcio nalme nt e elevad os, o ne cessárias ou tr as me didas
de pr ot eção. O de sligamen to aut omát ico d e cada painel FV individu al evita o r isco de
ten sõe s de co ntato p er igo sas p ar a qu alqu er pesso a, e asseg ur a pr ote ção
inde pe nd ent emen te de conh ecimen tos espe cializad os d e e letr ot écnica.

F ig. 2 O siste ma con siste de unid ade s d e d esliga me nto p ar a cada m ód ulo, e d e u nid ades
de partida que restabelecem a operação do ger ador FV
Diante d esse cenár io, u m sistema den ominado “Solar che ck RSD ( iniciais do inglê s Rap id
Sh ut Down, ou de sligamen to pido ) f oi d esen volvido e pat en teado como so lução int eligen te
para desligame nto segu ro d os mó dulo s FV. O siste ma comp re en de un idades para
de sligamen to dos mó du los F V individu ais, além de un idades de partid a q ue r estabe lecem a
op er ação d a instalação. Seus compo ne nte s o inco rp or ados ao cabe ame nto de cor r ente
con tín ua, sem ne cessidade d e comun icação adicion al por cabo ou por dio. A
parametr ização o u p ro gr amação é ig ualme nte dispe nsável ( f igu ra 2 ).
Cada u nidade de de sligamen to desco ne cta o r esp ectivo mó du lo F V do con junto d o str ing.
O d esligame nto é au tomático qu an do oco r re um d ef e ito o u o inve rso r é desligado . Após o
de sligamen to, tod o o lad o de co r re nte con tín ua do ge rado r F V apr ese nta no máximo a
ten o em vazio d e u m módu lo, p or tanto , na f aixa da extr abaixa te nsão d e se gur ança. Por
isso, o r isco d e ch oq ue elé trico est á e liminado . Caso o de f eito o se localize no str ing ne m
no inver so r, mas n um d ado mód ulo, somen te este mód ulo é d escon ect ad o, e o re stante do
ge rado r FV con tinu a a p ro du zir e ne rg ia.
Func iona l ida de s de segura a a ut omá t ic a
Como as un idades de desligament o d o siste ma aqui apr ese ntado analisam as con diçõe s de
ten o e de cor re nt e n os cabo s de str ing e e m cada mód ulo F V, e las p od em distin guir
diver so s estado s de f u ncion amen to . Segu nd o o pr incíp io d e f ail - saf e , q ualquer d esvio do
estado no rmal de f un cionamento co ndu z a um de sligame nto independentemente de se
tr atar de uma f alha n o cabo do str ing, no módu lo, o u ainda d o d esligamento do inver sor.
Para tanto , as u nidade s de d esl igament o su pe rvision am p er man en temen te o ambien te
elét rico e e f et uam comparaçõe s com as car act er ísticas de op er ação n or mal. De ssa f o r ma,
elas ide ntif icam qu alqu er int er ven ção , aciden te ou dano como desvio d o padr ão e
de scon ectam aut omat icament e o r esp ect iv o mó du lo. O test e e a ide ntif icação da f alha
f un cionam de modo autô nomo em cada mó du lo. Disso r e sulta uma alta re dun ncia, que
au ment a signif icat ivament e a co nf iabilidade d o d esligame nto auto mático, se comparad a
com a d e u m sistema de co mand o cen tralizado . Ademais, tor n a-se d esn ecessár ia a
tr an smissão d e d ad os no sistema, qu e e stá sujeita a er r os p or int er f erên cia ou inter pr e tação
eq uivocada do s pametr os, e aind a r eq ue r alto invest ime nto na instalação.
Além d o modo auto mático, o coman do man ual de d esligame nto também é p ossíve l,
de sligan do - se o inve rso r ou de scon ectando - o da re de . As unid ad es d e d esligame nto dos
módu los F V det ectam essa situação ime diat amen te e iniciam o de sligamen to da instalação
comple ta. Esse pr oce dimen to é r ealizado , p or e xemplo, para man ute nção e r epar os, ou para
inte rve nção d os b ombe iro s, e sempr e an tes de ad en tr ar a instalação co m a d if er en ça de
qu e o sistema em an álise af asta o r isco d e ch oq ue du rante e ssas o pe raçõe s po r me io de
extr abaixa te nsão d e se gu rança.