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Os pontos de isolamento da cadeia, do combinador e do inversor protegem diferentes etapas do serviço. O mapeamento do caminho da corrente contínua evita a instalação incorreta do isolador.
PorShi, MuxiOs pontos de isolamento CC em combinadores e inversores de strings fotovoltaicos são posições de comutação definidas em que o circuito CC é totalmente desconectado, criando um estado desenergizado e seguro ao toque para manutenção ou resposta a falhas. Eles interrompem o fluxo de corrente dos strings solares, que normalmente operam entre 600 V CC e 1.500 V CC, antes que a corrente atinja o equipamento ou o pessoal a jusante. A seleção e a colocação correta desses pontos de isolamento determinam se uma instalação fotovoltaica atende aos requisitos das normas IEC 60364-7-712, IEC 60947-3:2020+AMD1:2025 ou NEC Artigo 690. Este artigo explica como cada ponto de isolamento funciona, quais componentes ele contém, como o combinador de string e as desconexões CC do inversor diferem e como verificar o isolamento com segurança no campo.
Em uma instalação solar ligada à rede, a energia CC flui de strings fotovoltaicas individuais por meio de uma caixa combinadora de strings, ao longo de um cabo tronco CC e para os terminais de entrada CC do inversor. Cada um desses pontos de transição representa uma possível zona de exposição a falhas. Um ponto de isolamento de CC, implementado como uma chave isoladora ou seccionadora classificada, cria uma lacuna de circuito aberto verificada nesse caminho.
Para combinadores de string, o ponto de isolamento normalmente está localizado na saída do combinador, permitindo que as equipes de serviço desconectem a corrente agregada do string antes de acessar os porta-fusíveis, os dispositivos de proteção contra surtos ou os terminais de fiação. No caso dos inversores, um isolador CC integrado ou montado externamente é posicionado entre a saída do combinador e o barramento CC do inversor, atendendo aos requisitos da norma IEC 60364-7-712 e dos códigos nacionais equivalentes.
Um ponto de isolamento é funcional somente quando seus componentes são classificados para os parâmetros operacionais reais de CC. Em sistemas residenciais de telhado, isso normalmente significa um seccionador classificado para 1.000 V CC com uma capacidade de interrupção compatível com a corrente máxima de curto-circuito dos strings combinados. Em matrizes em escala de serviços públicos operando a 1.500 V CC, os requisitos são consideravelmente mais exigentes, pois a energia do arco CC aumenta significativamente em tensões mais altas.
Shieldhz's Faixa de chave do isolador PV DC é projetado especificamente para essas funções de isolamento, em que a classe de tensão, a configuração dos polos e a classificação IP do gabinete devem estar alinhadas com o ambiente de instalação.
Um combinador de string fotovoltaico agrega a saída CC de vários strings solares conectados em série em uma única alimentação antes que a energia chegue ao inversor. Cada string normalmente opera em tensões de circuito aberto entre 600 V CC e 1.500 V CC, e a função do combinador é somar as correntes do string em paralelo, mantendo cada fonte eletricamente distinguível para fins de proteção e manutenção.
Quando as cadeias de caracteres são colocadas em paralelo nos barramentos positivo e negativo do combinador, suas correntes se somam diretamente. Um sistema com oito strings, cada uma fornecendo 10 A no ponto de potência máxima, produz 80 A nos terminais de saída do combinador. Esse comportamento aditivo segue a Lei de Corrente de Kirchhoff. A consequência prática é que, se uma string desenvolver uma falha, como uma falha de aterramento ou uma incompatibilidade parcial de sombreamento, ela pode se tornar um dissipador de corrente reversa das strings saudáveis em vez de uma fonte.
Para evitar um fluxo destrutivo de corrente reversa, cada entrada de string é protegida por um fusível CC conectado em série, classificado para a corrente reversa máxima que a fiação do string pode suportar. Um fusível que se abre sob estresse de corrente reversa deve interromper um arco de CC sem reiniciar, uma tarefa mais exigente do que a interrupção de CA porque não há cruzamento natural de zero de corrente.
Além da fusão, os combinadores bem projetados incorporam uma desconexão por string para cada entrada. Em uma instalação comercial no telhado, isso permite que a equipe de manutenção isole uma string com baixo desempenho para teste sem desenergizar toda a matriz ou desligar o inversor. A saída do combinador também carrega um isolador CC principal que cria um ponto aberto verificado entre o barramento do combinador e os terminais de entrada CC do inversor. Esse isolador principal deve ser classificado para a tensão total da string combinada e a corrente agregada.
Juntos, o fusível por string, a desconexão por string e um isolador de saída do combinador formam uma arquitetura de isolamento em camadas que satisfaz os requisitos de proteção contra falhas e de trabalho seguro de acordo com os códigos de instalação aplicáveis.
Dica de campo - comissionamento de cordas: Ao comissionar um novo combinador, meça a tensão de circuito aberto de cada string individualmente antes de fechar qualquer fusível de string e, em seguida, compare os valores. Uma leitura de string mais de 5% abaixo da Voc calculada geralmente sinaliza um erro de sombreamento, polaridade ou contagem de módulos antes que o circuito seja carregado.
Dica de campo - verificação do fusível: Nunca presuma que um fusível queimado tenha eliminado totalmente a cadeia do barramento. Sondar os dois lados do porta-fusível com um medidor classificado como CAT III ou CAT IV antes de entrar na cavidade do fusível, pois um fusível com falha pode manter continuidade parcial e ainda apresentar tensão.
Dica de campo - redução de temperatura: Em gabinetes de alta temperatura ambiente acima de 45 graus C no combinador, reduza a ampacidade do fusível de acordo com a curva de redução do fabricante. A redução insuficiente é uma das causas mais comuns de abertura incômoda do fusível durante o pico de irradiação no verão.
Cada ponto de isolamento CC em um combinador de string fotovoltaica ou circuito de inversor contém um conjunto definido de componentes que trabalham juntos para criar uma zona de desconexão segura e com capacidade de manutenção. A seleção de cada componente é regida pelos mesmos padrões subjacentes que definem o próprio ponto de isolamento.
O principal elemento de comutação em qualquer ponto de isolamento de CC é uma chave seccionadora de CC ou um isolador de CC. Diferentemente dos disjuntores CA, as chaves classificadas como CC devem interromper a corrente sem o cruzamento natural do zero que extingue os arcos CA. Para combinadores em nível de string, os isoladores são normalmente selecionados para lidar com tensões de circuito aberto de até 1.000 V CC ou 1.500 V CC, com uma classificação de corrente contínua correspondente à corrente combinada do string. A IEC 60947-3:2020+AMD1:2025 aplica-se a chaves, seccionadores, chaves seccionadoras e unidades de combinação de fusíveis para circuitos de distribuição e motores, com tensão nominal de até 1.000 V CA ou 1.500 V CC, e suas categorias de utilização definem o serviço de abertura e fechamento que cada dispositivo deve demonstrar.
Para obter informações sobre como essa norma se aplica aos seccionadores fotovoltaicos, a visão geral da IEC 60947-3 é um ponto de partida útil antes de verificar as folhas de dados de produtos individuais.
Os porta-fusíveis de string ocupam o nível da caixa combinadora, posicionados no condutor positivo de cada string. Os porta-fusíveis devem ser classificados para tensão CC. Os suportes de fusíveis classificados para CA não são intercambiáveis devido às diferenças de extinção de arco. As classificações de corrente e tensão do fusível devem ser confirmadas na folha de dados do módulo e na documentação de configuração da matriz antes da seleção.
Os dispositivos de proteção contra surtos de CC do tipo II são instalados nos barramentos do combinador para conter as sobretensões transitórias causadas por raios ou eventos de comutação. Os SPDs são conectados linha a linha e linha a terra, com uma tensão operacional máxima contínua que excede a tensão máxima de circuito aberto do sistema. As classificações são verificadas na folha de dados do SPD em relação ao Voc específico da matriz para a faixa de temperatura do local de instalação.
As barras de barramento positivas e negativas em uma caixa combinadora agregam vários condutores de string em uma única alimentação de saída. As barreiras isoladas mantêm as distâncias de fuga de acordo com a norma IEC 60664-1 para o grau de poluição aplicável. A classificação do barramento é confirmada pela folha de dados do fabricante do gabinete e do barramento para cada configuração de combinador.
Tanto um ponto de isolamento do combinador de strings quanto uma desconexão CC do inversor interrompem a corrente CC em um sistema fotovoltaico, mas suas funções divergem de maneiras que determinam diretamente quais classificações de componentes, categorias de comutação e rótulos de conformidade se aplicam a cada posição.
| Parâmetro | Isolamento do combinador de cordas | Desconexão CC do inversor |
|---|---|---|
| Localização | Dentro ou adjacente à caixa combinadora, a montante do barramento CC | Nos terminais de entrada CC do inversor, entre o barramento CC e o inversor |
| Tensão nominal típica | Voc por string multiplicado pelo fator de segurança aplicável, geralmente até 1.000 V CC | Full array Voc; até 1.000 V CC para residencial ou comercial, até 1.500 V CC para escala de serviços públicos |
| Classificação típica de corrente | Isc de cadeia única; dimensionado de acordo com o OCPD em cada entrada de cadeia | Corrente combinada da matriz; classificada para a corrente de entrada CC total do inversor |
| Finalidade da comutação | Isola cadeias de caracteres individuais para manutenção, eliminação de falhas ou coordenação de OCPD | Cria um estado de desligamento no nível do sistema para desenergizar com segurança o lado CC do inversor para manutenção ou desligamento de emergência |
| Padrão aplicável | IEC 60947-3; Artigo 690.15 do NEC | IEC 60947-3; IEC 62109-1; NEC Artigo 690.13 |
| Acesso do operador | Normalmente, um eletricista qualificado durante o comissionamento ou a resposta a falhas | Deve ser acessível e operável por socorristas sob provisões de desligamento rápido; rotulado de acordo com o código de instalação |
Em uma instalação comercial em telhado, os isoladores combinadores de string são selecionados com base em parâmetros individuais de string, enquanto a desconexão CC do inversor deve ser classificada para a corrente combinada total que entra no inversor, um valor que pode exceder 50 A CC em configurações de matriz mais altas.
O Chave isoladora PV DC GF40 é adequado para locais de combinadores de string, onde as classificações de tensão e corrente por string devem ser verificadas em relação à folha de dados do módulo específico e à configuração da matriz antes da seleção.
Ponta de campo - status do condutor do lado do inversor: Mesmo com a desconexão CC do inversor aberta e a exibição do inversor isolada, os condutores no lado da matriz da desconexão permanecem energizados durante a luz do dia. Sempre verifique com um medidor os terminais do lado da linha da desconexão antes de trabalhar em qualquer condutor a montante.
Dica de campo - alimentações múltiplas em escala de serviços públicos: Os inversores em escala de serviços públicos geralmente têm vários combinadores de entrada CC alimentando um único barramento CC. Confirme qual alimentação específica do combinador você isolou e coloque um dispositivo de bloqueio pessoal antes de presumir que todo o lado CC do inversor está desenergizado.
Dica de campo - tempo de desligamento rápido: Nos casos em que a NEC 690.12 for aplicável, verifique se a tensão CC do lado do inversor cai para o nível necessário dentro do intervalo de tempo especificado durante o comissionamento, usando um medidor de registro de dados no barramento CC em vez de confiar apenas na exibição de status do próprio inversor.
A verificação em campo do isolamento CC no combinador de strings e na entrada CC do inversor deve ser realizada somente por pessoal qualificado em eletricidade, usando a declaração de método do local, instrumentos calibrados e o procedimento de segurança do projeto. Um artigo de blog não pode substituir o procedimento local de bloqueio/etiquetagem ou a avaliação de risco do instalador.
Antes de qualquer teste de campo, o pessoal qualificado deve confirmar a categoria do EPI, a categoria da tensão do instrumento, as etapas de bloqueio/etiquetagem e o método de teste de isolamento do procedimento do projeto e do código elétrico local. A categoria do medidor, a tensão de teste e os limites de aceitação devem vir do plano de comissionamento aprovado e não de uma lista de verificação genérica do blog.
Etapa 1 - Medição pré-isolamento: Com todos os fusíveis da string do combinador intactos e o inversor em funcionamento, registre a tensão do barramento CC ao vivo entre os terminais positivo e negativo na saída do combinador. Documente o valor como linha de base.
Etapa 2 - Abra o isolador CC do combinador: Coloque a chave do isolador CC na posição OFF.
Etapa 3 - Confirme o colapso da tensão na saída do combinador: Coloque as pontas de prova do multímetro nos terminais do lado da carga do isolador. Uma leitura igual ou próxima a 0 V CC confirma que a chave interrompeu o barramento. Uma leitura residual acima de 5 V CC indica uma possível falha de comutação ou um caminho de realimentação paralelo que requer investigação antes de prosseguir.
Etapa 4 - Abra o isolador de entrada CC do inversor: Opere a desconexão CC do lado do inversor. A Isolador CC com classificação PV com uma categoria de utilização apropriada para circuitos de fonte fotovoltaica de acordo com a norma IEC 60364-7-712 é a escolha padrão para essa posição.
Etapa 5 - Verifique se há tensão zero nos terminais CC do inversor: Confirme uma leitura igual ou inferior a 1 V CC nos terminais de entrada positivo e negativo do inversor antes de remover qualquer conexão.
Etapa 6 - Teste de resistência do isolamento: Realize o teste de resistência de isolamento somente de acordo com o procedimento de comissionamento aprovado, usando a tensão de teste, o tempo de imersão e o limite de aceitação especificados para a classe de tensão do sistema. As leituras anormais devem ser investigadas antes da reenergização.
Os técnicos executam as etapas de 1 a 6 sequencialmente para cada string, tratando cada string como independentemente energizado até que sua medição individual confirme o isolamento.
A conformidade regulatória nos pontos de isolamento CC não é uma caixa de seleção pós-instalação. As classificações de tensão, os requisitos de rotulagem e as regras de acessibilidade definidas pela NEC 690 e pela IEC 60364-7-712 devem ser resolvidos durante a seleção do componente, antes que um único condutor seja terminado.
| Requisito | Artigo 690 do NEC (EUA) | IEC 60364-7-712 (Internacional) |
|---|---|---|
| Local da desconexão | Em cada circuito de fonte fotovoltaica, circuito de saída e entrada CC do inversor; à vista ou com trava | Nos pontos de conexão da matriz e entre a matriz e o inversor; acessível a pessoas autorizadas |
| Etiquetagem | Marcado com tensão CC nominal máxima, corrente nominal máxima e DESCONEXÃO DO SISTEMA FV | Marcado com tensão nominal, corrente e polaridade; etiquetas de advertência para condutores CC energizados |
| Classificação da tensão | Classificado para a tensão CC máxima do sistema; aplica-se o limite residencial, a menos que o equipamento listado o exceda | Classificado por Voc do sistema multiplicado pelo fator de segurança aplicável de acordo com a norma IEC 60664-1 |
| Classificação atual | Deve interromper a corrente máxima de curto-circuito sob carga | Deve carregar e interromper Isc com a categoria de utilização apropriada de acordo com a IEC 60947-3 |
| Acessibilidade | Acessível a pessoas qualificadas; é necessária uma posição aberta com trava | Acessível a pessoas qualificadas ou instruídas; recomenda-se a provisão de bloqueio |
| Agrupamento | As desconexões do combinador de cordas podem ser agrupadas; cada circuito pode ser identificado individualmente | O isolamento individual de string é permitido no nível do combinador; as matrizes agrupadas devem permitir a desenergização individual |
A norma IEC 60364-7-712 exige equipamentos com classificação não inferior a 1,25 vezes Voc. Para uma string em que os valores de Voc em nível de módulo são confirmados a partir da folha de dados do fabricante, esse cálculo deve ser concluído para a pior condição de baixa temperatura no local da instalação antes que uma classe de tensão de desconexão seja confirmada.
Para isoladores CC com classificação fotovoltaica projetados para atender a ambas as estruturas, a classificação aplicável é Categorias de utilização da IEC 60947-3 definem se uma chave pode simplesmente transportar corrente contínua ou se também deve fazer e interromper um circuito CC carregado. A seleção de uma chave seccionadora classificada para a categoria de utilização DC-22B garante que o dispositivo seja verificado para o serviço de abertura e interrupção carregado, que é a condição presente ao abrir uma cadeia fotovoltaica ativa na entrada do combinador ou do inversor.
Compreender o escopo completo do o que é uma chave isoladora PV DC antes de especificar um produto é uma primeira etapa importante para confirmar que o dispositivo selecionado corresponde tanto à estrutura regulatória quanto ao dever de comutação real.
Shieldhz é a marca de exportação da Zhejiang Shihe Electric Co., Ltd. fundada em 2014 e sediada em Yueqing, Wenzhou, província de Zhejiang. A empresa opera uma fábrica de mais de 5.000 metros quadrados com mais de 100 funcionários e 40 máquinas de produção. As certificações disponíveis em toda a linha de produtos incluem ISO 9001, CE, TUV, RoHS, UL, UKCA, CCC e CB, com aplicabilidade confirmada por modelo específico e mercado-alvo.
A especificação de um interruptor de isolamento CC para um combinador fotovoltaico ou entrada CC de inversor requer a confirmação de vários parâmetros antes que um modelo seja combinado. Para cada consulta, a equipe de engenharia da Shieldhz trabalha com o comprador nas seguintes entradas.
Tensão máxima de circuito aberto: A tensão nominal de isolamento Ui do interruptor selecionado deve atender ou exceder a Voc do painel fotovoltaico calculada sob a pior condição de baixa temperatura no local da instalação. Isso é verificado na folha de dados do fabricante do módulo junto com o documento de configuração do conjunto.
Corrente CC máxima por polo: A capacidade de interrupção na categoria de utilização CC operacional é confirmada em relação à corrente combinada da string ou à corrente de entrada CC total do inversor, dependendo da posição do ponto de isolamento. A classificação relevante é extraída da folha de dados do produto para o modelo específico em consideração.
Contagem de polos: As configurações de dois polos são padrão para circuitos de string não aterrados. As variantes de quatro polos são especificadas quando os condutores positivo e negativo exigem isolamento simultâneo. O diagrama de fiação da caixa combinadora ou da entrada CC do inversor é revisado para confirmar qual configuração se aplica.
Gabinete e classificação IP: As caixas combinadoras para montagem no telhado e no solo em ambientes externos normalmente exigem proteção de entrada IP65 ou IP66 de acordo com a norma IEC 60529. Ambientes costeiros ou quimicamente agressivos podem exigir especificações adicionais do material do gabinete. A Shieldhz confirma a classe IP com base na documentação de teste do produto, e não em uma declaração genérica.
Pacote de documentação de certificação: A marcação CE, a avaliação de componentes fotovoltaicos da TUV ou a evidência de conformidade específica do mercado são confirmadas com base nos relatórios de teste e números de certificados disponíveis do modelo selecionado antes da cotação. Os compradores que especificam projetos listados na UL ou com a marca UKCA recebem a confirmação de quais modelos possuem a marca relevante na documentação atual.
Diagrama de fiação e desenho de montagem: A Shieldhz fornece o diagrama de fiação aplicável e o desenho de montagem em painel ou trilho DIN como parte do pacote de documentação para cada modelo confirmado. Para os construtores de caixas combinadoras e de painéis OEM, esse pacote de desenhos é incluído com a folha de dados na fase de cotação.
O interruptor do isolador CC GF40 PV e Interruptor CC solar GF41 estão entre os modelos mais comumente combinados para o serviço de isolamento de saída de combinador e nível de string. A chave isoladora PV DC GF51 é frequentemente especificada para posições de entrada DC do inversor, onde é necessária uma classificação de corrente combinada mais alta. Todas as combinações de modelos estão sujeitas aos parâmetros do sistema do comprador e às classificações confirmadas na folha de dados para o lote de produção específico.
Se estiver dimensionando um ponto de isolamento CC para uma caixa combinadora fotovoltaica ou entrada CC do inversor, forneça a tensão do sistema, a classificação de corrente por polo, o requisito de polo, a classe IP do gabinete, a certificação de destino e o padrão de instalação. A equipe de engenharia da Shieldhz confirmará o modelo correto, o programa de contato, o diagrama de fiação, o desenho de montagem e o pacote de documentação para a sua aplicação.
Um isolador CC cria uma lacuna de circuito aberto verificada para desenergizar um circuito para um trabalho seguro, mas não foi projetado para interromper automaticamente a sobrecorrente no nível de falha. Um disjuntor CC oferece comutação e proteção automática contra sobrecorrente, disparando em condições de curto-circuito ou sobrecarga sem intervenção manual. Na maioria dos projetos de combinadores de strings fotovoltaicas, ambos estão presentes: fusíveis ou disjuntores por string lidam com a proteção contra sobrecorrente, enquanto o isolador de saída do combinador e a desconexão CC do inversor lidam com o dever de isolamento de manutenção.
Os dispositivos com classificação CA não são adequados para o serviço de isolamento CC. Os arcos de CC não têm o cruzamento zero de corrente natural que permite que os dispositivos de CA os extingam de forma confiável. O uso de um interruptor classificado como CA em um ponto de isolamento de CC corre o risco de arco contínuo, soldagem de contato e possível incêndio sob condições de falha. A folha de dados do produto e a marcação da categoria de tensão/utilização devem confirmar a adequação para CC antes que um dispositivo seja instalado em qualquer ponto de isolamento fotovoltaico.
Um combinador de string bem especificado inclui um ponto de isolamento por entrada de string, geralmente um fusível em vez de uma chave seccionadora completa, além de um isolador CC principal na saída do combinador. As matrizes maiores também podem incluir isolamento de seção de barramento intermediário para permitir a desenergização parcial durante a manutenção sem desligar todo o combinador.
As instalações externas em telhados e no solo geralmente usam IP65 ou superior, dependendo da exposição. Ambientes costeiros ou com alta umidade podem exigir IP66 ou materiais de gabinete adicionais resistentes à corrosão. A classe IP necessária é determinada pela avaliação do ambiente de instalação e confirmada pela documentação de teste do produto. Uma explicação detalhada das diferenças entre IP65, IP66 e IP67 está disponível no guia de classificação de IP da IEC 60529.
A energia do arco em um circuito CC aumenta com a tensão porque uma diferença de potencial mais alta sustenta a coluna de plasma em uma lacuna de contato mais ampla e por uma duração maior. A 1.500 V CC, um interruptor de isolamento deve extinguir um arco que contém muito mais energia do que a 600 V CC, razão pela qual a classe de tensão é o primeiro parâmetro verificado durante a seleção de componentes. Esse também é o motivo pelo qual a norma IEC 60947-3 define categorias de utilização e condições de teste separadas para diferentes classes de tensão.
Muitos planos de operação e manutenção incluem a verificação funcional programada dos pontos de isolamento CC, com verificações adicionais após um evento de falha, queda de raio ou distúrbio físico significativo na matriz. O teste de resistência do isolamento pode ser incluído no mesmo plano de manutenção para detectar a degradação do condutor antes que ele se transforme em uma falta à terra. O intervalo específico deve ser confirmado pelo plano de O&M, pelos requisitos do proprietário e pelas regras elétricas locais de cada instalação.
O DC-22B, de acordo com a norma IEC 60947-3:2020+AMD1:2025, define um dever de comutação que inclui a criação e a interrupção de cargas CC resistivas e indutivas mistas sob corrente de carga, o que abrange as condições presentes na abertura de um circuito de string fotovoltaico ativo. Uma chave classificada apenas para DC-21B é verificada para comutação de carga resistiva, mas não é avaliada para o dever de interrupção indutivo mais exigente encontrado nos pontos de isolamento do combinador e do inversor fotovoltaico. A confirmação da categoria de utilização a partir da folha de dados do produto é uma verificação de especificação obrigatória para qualquer chave de isolamento PV DC.
