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A localização do isolador de corrente contínua depende de onde o circuito fotovoltaico deve ser desligado com segurança para manutenção: string, combinador, inversor ou limite do equipamento.
PorShi, MuxiUma chave isoladora CC em um sistema solar fotovoltaico é instalada em duas posições definidas: entre o painel solar e a entrada do inversor (o isolador do lado do painel ou do lado da string) e nos terminais CC do inversor como uma desconexão de serviço dedicada. Ambas as posições criam um ponto de isolamento de corte de carga que permite que as equipes de manutenção desenergizem cada segmento de circuito independentemente. O posicionamento correto é regido pela tensão do sistema, pela corrente de curto-circuito, pela zona do invólucro e pelos requisitos da norma IEC 60364-7-712 e dos códigos de fiação regionais relacionados. Errar a posição - a montante ou a jusante do inversor, ou gabinete interno ou externo - gera riscos de cabos energizados, falhas de arco e falhas nas inspeções de conexão à rede. Este artigo explica cada posição, as variáveis que a alteram e como verificar o modelo correto de chave antes da aquisição.
Em muitos sistemas solares fotovoltaicos conectados à rede, o isolamento CC é planejado em torno de duas posições práticas que devem ser verificadas em relação ao padrão de instalação adotado e ao manual do inversor.
Posição 1 - Isolador CC do lado da matriz. Essa chave é instalada entre a saída do combinador de strings e os terminais de entrada CC do inversor. Sua função é desenergizar o cabo CC de alta tensão que sai da matriz para que a manutenção do inversor, a retificação de falhas no cabo ou o teste de comissionamento possam ser realizados sem condutores energizados entre os painéis e a sala do inversor. O isolador do lado da matriz deve ser classificado para toda a tensão de circuito aberto da matriz (Voc) nas piores condições de temperatura fria, que podem exceder o valor da placa de identificação do STC por uma margem significativa em uma manhã clara de inverno. Ele também deve suportar a corrente de curto-circuito agregada de todas as cadeias paralelas que alimentam o combinador.
Posição 2 - Isolador CC do lado do inversor. Um segundo isolador CC é instalado nos terminais de entrada CC do inversor ou próximo a eles. Esse isolador permite que a equipe de manutenção isole o barramento CC do inversor sem precisar desenergizar toda a matriz ou voltar para um combinador que pode estar em um telhado ou em um compartimento remoto. Muitas normas regionais e manuais de inversores tratam o isolamento do lado da matriz e do lado do inversor como funções de segurança separadas e não como locais intercambiáveis.
Quando ambas as posições são colocadas corretamente, o sistema CC completo pode ser desenergizado em duas operações de comutação controladas, cada uma verificável com um medidor de tensão antes do início do trabalho.
O posicionamento do interruptor do isolador CC segue o caminho do sinal desde as cadeias de matriz até a saída CA do inversor. Entender as condições elétricas nó a nó em cada segmento é o ponto de partida para qualquer decisão de posicionamento.
Em um sistema fotovoltaico de string padrão, o circuito CC passa por quatro nós primários:
Matriz de strings - Combinador de strings - Isolador CC do lado da matriz (posição 1) - Entrada CC do inversor - Isolador CC do lado do inversor (posição 2) - Inversor - Distribuição de CA
Cada ponto de transição apresenta diferentes condições de tensão e corrente. A tensão de circuito aberto da string fotovoltaica em sistemas residenciais típicos geralmente varia de 600 V CC a 1.000 V CC. A corrente máxima do ponto de potência por string normalmente fica entre 8 A e 12 A, dependendo da seleção do módulo, mas a corrente de saída do combinador é igual à soma de todas as correntes de string paralelas, que é o valor que rege a classificação do isolador de Posição 1.
O isolador do lado da matriz na Posição 1 deve interromper a corrente CC de alta tensão sob carga. Essa é uma condição de extinção de arco fundamentalmente diferente da comutação de CA. Um arco de CC não tem um ponto de cruzamento zero natural: ele se mantém continuamente, a menos que o comutador incorpore uma geometria de contato com classificação de CC, uma distância de separação de contato adequada e uma câmara magnética de extinção de arco dimensionada para a tensão e a corrente de operação. Um isolador de uso geral classificado como CA instalado na Posição 1 não pode extinguir esse arco de forma confiável e é uma causa documentada de queima de interruptores e incêndios em gabinetes no setor fotovoltaico.
O Chave isoladora PV DC GF40 é projetado com geometria de contato específica para CC e câmaras de arco-sopro para serviço de circuito de string. A seleção ainda deve ser confirmada com base nos parâmetros reais de tensão, corrente e contagem de polos do projeto, conforme a folha de dados da matriz.
O isolador CC do lado do inversor na Posição 2 é normalmente um interruptor de montagem em porta ou em trilho DIN instalado dentro do gabinete do inversor ou em um gabinete de montagem em painel imediatamente adjacente a ele. Os fabricantes de inversores geralmente especificam uma distância máxima dos terminais CC do inversor - esse requisito do fabricante tem precedência sobre a orientação geral de instalação quando os dois diferem. Quando o inversor inclui uma desconexão CC interna, o instalador deve confirmar se essa chave interna atende ao requisito da norma regional para um ponto de isolamento bloqueável e acessível externamente.
Para obter uma visão mais ampla de como os isoladores PV DC diferem das chaves seccionadoras padrão, consulte O que é uma chave isoladora PV DC?.
Os layouts padrão pressupõem uma passagem de cabo curta e direta de um combinador no telhado para um inversor montado na parede. Os locais reais frequentemente divergem dessa suposição, e cada divergência tem uma consequência de posicionamento definida.
Condição 1 - A tensão da cadeia excede 600 V CC.
Reposicione o isolador do lado do arranjo a menos de 1 m do combinador de string em vez do inversor, reduzindo o comprimento do cabo energizado. Confirme se o interruptor selecionado está classificado para o Voc de temperatura fria total calculado da matriz. O Chave isoladora PV DC GF51 foi projetado para serviços de string fotovoltaica de alta tensão; verifique as classificações com base na folha de dados do projeto.
Condição 2 - O inversor é montado na parede em um ambiente interno.
Coloque um isolador CC adicional no ponto de penetração da parede do edifício para que o cabo interno que vai da penetração até o inversor possa ser desenergizado independentemente sem retornar ao telhado.
Condição 3 - Matriz de telhado em um telhado comercial plano.
Monte o isolador do lado da matriz a 600 mm da borda do limite da matriz, acessível sem cruzar as superfícies energizadas do painel. O acesso de emergência é o requisito principal na maioria dos códigos de construção comercial.
Condição 4 - O comprimento do cabo CC da matriz até o inversor é superior a 10 m.
Considere um ponto de isolamento intermediário no ponto de entrada da rota do cabo no edifício para limitar o comprimento do cabo energizado exposto dentro da estrutura.
Condição 5 - Gabinete externo exposto à chuva ou à névoa salina da costa.
Selecione um gabinete com classificação mínima de IP65 de acordo com a norma IEC 60529 para serviço externo padrão. Para ambientes marinhos ou costeiros com umidade persistente carregada de sal, IP66 ou IP67 é o mínimo adequado. O entendimento das diferenças práticas entre essas classificações é abordado na orientação sobre proteção contra ingresso da IEC 60529.
Condição 6 - Várias cadeias de caracteres alimentando um combinador.
Coloque um isolador de nível de cadeia dedicado em cada entrada do combinador antes do barramento CC comum, além do isolador de saída do combinador. Um único isolador principal na saída do combinador não pode desenergizar com segurança cadeias individuais para o diagnóstico de falhas em nível de cadeia.
Condição 7 - Matriz instalada em uma garagem ou estrutura de montagem no solo.
Posicione o isolador do lado da matriz no perímetro da estrutura em uma altura de montagem acessível às equipes de emergência - normalmente entre 0,6 m e 1,8 m acima do nível final, sujeito aos requisitos das autoridades locais de combate a incêndio.
Condição 8 - Matrizes bifaciais ou divididas no sentido leste-oeste com sub-matrizes paralelas.
Cada subconjunto independente requer seu próprio isolador. Uma única chave do lado do inversor não pode desenergizar fontes de tensão paralelas de forma independente, e o Isc combinado dos subconjuntos paralelos deve ser confirmado em relação à classificação do isolador de saída do combinador.
Quando duas ou mais dessas condições se aplicarem simultaneamente, a regra de colocação mais restritiva terá precedência. Documente qual condição determina a posição final de montagem e inclua esse registro no pacote de comissionamento.
As condições de campo definem onde um isolador pode ser fisicamente instalado. As normas regulatórias definem onde ele deve ser instalado. Ambos os conjuntos de requisitos devem estar alinhados para que um sistema seja aprovado na inspeção de conexão à rede.
| Padrão | Requisito de colocação de chave | Região primária |
|---|---|---|
| AS/NZS 5033:2021 | Define as regras de isolamento do lado da matriz, acessibilidade, gabinete e verificação de tensão máxima; confirma a edição adotada e as emendas locais | Austrália e Nova Zelândia |
| IEC 62548:2016 | Meios de isolamento necessários no lado CC, acessíveis sem ferramentas, posicionados para desenergizar o circuito completo da fonte antes da manutenção do inversor | Internacional, UE, MENA, Sudeste Asiático |
| BS 7671:2018+A2:2022 Reg. 712.537.2 | Define os requisitos de isolamento e acessibilidade do PV DC; confirma os cálculos de posicionamento e classificação em relação ao design do projeto. | Reino Unido |
| NEC 2023 Art. 690.15 | Define os meios de desconexão do circuito de saída fotovoltaico; as regras de desligamento rápido também podem ser aplicadas, dependendo da configuração do arranjo e do edifício | Estados Unidos |
| 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 1000 V CA ou 1500 V CC; os dispositivos de isolamento devem atingir a tensão nominal de isolamento Ui igual ou superior à tensão operacional e abrir todos os polos simultaneamente | Certificação internacional de produtos |
A edição atual da IEC 60947-3 está disponível diretamente no site da Loja virtual da IEC. Os compradores que especificam produtos para projetos de exportação devem confirmar qual edição e emenda são referenciadas na adoção nacional aplicável ou na especificação de aquisição.
Para obter uma explicação detalhada de como a IEC 60947-3 rege o projeto e o teste de chaves seccionadoras, consulte o guia de escopo da IEC 60947-3.
A maioria dos padrões regionais exige um mínimo de IP65 de acordo com a norma IEC 60529 para telhados e posições de montagem externas expostas. As posições submersíveis ou de risco de inundação montadas no solo podem exigir IP67. Confirme a cláusula específica de IP no padrão adotado para a jurisdição do projeto antes de finalizar a especificação do gabinete. A classificação de IP é um parâmetro verificável e certificável - não uma reivindicação de uso geral - e deve ser verificada com base na folha de dados e no certificado do produto para o modelo exato que está sendo instalado.
A escolha do interruptor do isolador CC correto requer o alinhamento de quatro parâmetros interdependentes com as condições reais de cada ponto de instalação.
Calcule a Voc do arranjo na temperatura ambiente mais baixa registrada para o local, não na STC. O Voc de temperatura fria pode exceder o valor STC da placa de identificação em 10% a 15% em uma manhã clara de inverno em altitude. A tensão de isolamento nominal da chave (Ui) deve ser igual ou superior a esse máximo calculado. Especificar somente o valor STC Voc é um erro documentado de subdimensionamento.
Em combinadores de várias strings, a corrente de curto-circuito potencial na saída do combinador é igual à soma do Isc de cada string multiplicada pelo fator de segurança aplicável definido no padrão de instalação - geralmente 1,25 em jurisdições baseadas na IEC. A classificação de corrente do isolador deve cobrir esse valor agregado, não a corrente por string.
Mapeie cada posição de montagem do isolador para sua zona de exposição: externa no telhado (normalmente IP65 no mínimo), exposição direta ao clima ou marinha (IP66 ou IP67) ou sala interna do inversor (IP40 a IP54, dependendo dos requisitos locais). A classificação da zona orienta a seleção do gabinete independentemente das classificações de corrente e tensão do interruptor.
Os sistemas de string CC não aterrados (flutuantes) exigem um isolador de dois polos que abra simultaneamente os condutores positivo e negativo. Um isolador de polo único em um sistema não aterrado deixa um condutor ativo após a comutação, o que não constitui um verdadeiro isolamento. Algumas jurisdições e configurações de sistema exigem comutação de 4 polos para as principais desconexões do combinador CC - verifique o código de fiação aplicável e o manual de instalação do fabricante do inversor.
Para posições em telhados de combinadores de string, o GF40 é uma opção comumente especificada quando os requisitos de tensão, corrente e gabinete correspondem à sua folha de dados. Para o serviço de string comercial de alta tensão, o GF51 cobre essa função onde as classificações do projeto se encaixam. O Interruptor CC solar GF41 é adequado para aplicações de string residenciais e comerciais leves de médio porte. Todas as seleções de modelos finais devem ser comparadas com a folha de dados do produto relevante, o diagrama de fiação e a documentação do certificado para a tensão nominal, a corrente, a contagem de polos e a classe IP aplicáveis ao projeto.
Shieldhz é a marca de exportação da Zhejiang Shihe Electric Co., Ltd. fundada em 2014 e com sede em Yueqing, Wenzhou, Zhejiang - uma reconhecida base de fabricação de componentes elétricos de baixa tensão. As instalações cobrem mais de 5.000 metros quadrados, empregam mais de 100 funcionários e operam mais de 40 máquinas de produção. A base de certificação de produtos inclui CE, TUV, ISO 9001, RoHS, UKCA, CCC, CB e UL, quando aplicável, por família de produtos.
A especificação de um isolador CC para um projeto fotovoltaico envolve mais do que a correspondência de um número de tensão com uma placa de identificação. Veja a seguir como a Shieldhz trabalha por meio de uma revisão estruturada de especificações para projetos de instalação solar.
A primeira verificação alinha a classificação da tensão do interruptor com a Voc calculada para a temperatura fria da matriz, e não com a tensão de entrada nominal do inversor. Para sistemas de string comumente implantados em projetos residenciais e comerciais, esse valor fica entre 600 V CC e 1.000 V CC, embora strings comerciais de alta tensão de 1.500 V CC exijam uma linha de produtos com classificação separada. A Shieldhz confirma a contagem de polos e a classificação de corrente na mesma etapa, usando o diagrama de layout da matriz do comprador ou a tabela de configuração da string.
A posição de montagem - combinador de telhado, gabinete de barramento CC montado no solo ou sala do inversor - determina a classe de IP exigida pela IEC 60529. A Shieldhz mapeia a zona de instalação declarada pelo comprador para a classificação do gabinete na folha de dados do produto e sinaliza qualquer incompatibilidade antes da confirmação do pedido.
Os interruptores isoladores CC têm uma categoria de utilização que rege sua capacidade de interrupção e de produção sob condições de carga CC. A Shieldhz analisa a categoria de utilização no modelo candidato em relação à corrente de falha calculada do sistema e confirma o programa de contato em relação ao diagrama de fiação para a configuração específica de polo e terminal necessária.
Para projetos de exportação, a Shieldhz analisa o pacote de certificação necessário - Declaração de Conformidade CE, relatório de teste TUV ou documentação específica do mercado - em relação ao padrão de instalação regional do comprador antes da confirmação da produção. Diagramas de fiação, desenhos dimensionais e planilhas de dados estão disponíveis para análise do comprador na fase de cotação. Os compradores podem enviar diagramas de layout de string, planilhas de dados do inversor, classificação de zona IP e referências de padrões regionais por meio do canal de consulta da Shieldhz para receber uma recomendação de modelo verificada antes de fazer um pedido. A lista completa Família de produtos de chave isoladora CC pode ser revisado como ponto de partida para a seleção de modelos.
A geometria do contato CA não pode extinguir um arco CC contínuo. O arco não tem cruzamento zero natural e queimará continuamente, causando erosão do contato, queima do interruptor ou incêndio no compartimento. Ação corretiva: especifique um interruptor com uma categoria de utilização de CC e uma classificação de tensão confirmada em relação ao Voc de temperatura fria da matriz. Verifique a capacidade de interrupção de CC na folha de dados do produto, não apenas a classificação de CA na placa de identificação.
O uso de um invólucro de interruptor interno IP20 ou IP40 em uma posição externa ou semi-exposta no telhado permite a entrada de umidade que degrada a resistência do isolamento, promove o rastreamento e causa falhas de aterramento. Ação corretiva: especifique um invólucro à prova de intempéries na classe IP apropriada para a zona de instalação - IP65 como padrão mínimo, IP66 ou IP67 para ambientes marinhos ou com alta incidência de chuva.
Esse é um erro de leitura do diagrama de linha única que deixa os condutores de string energizados durante a manutenção do inversor. O isolador CC do lado da matriz deve ser posicionado entre a saída do combinador de string e os terminais de entrada CC do inversor - a montante do inversor, não no lado da saída do inversor.
Classificar o switch para Isc de string única sem levar em conta a agregação de string paralela causa sobrecorrente contínua que acelera a erosão do contato. Ação corretiva: calcule o Isc total na saída do combinador - 1,25 multiplicado pelo Isc por string multiplicado pelo número de strings paralelas - e selecione um switch classificado com esse valor ou acima dele. Confirme o fator de segurança exato especificado no padrão de instalação aplicável.
A suposição de que o isolador do lado do arranjo atenda a ambas as funções impede que a equipe de manutenção isole o barramento CC do inversor sem desenergizar todo o arranjo. Ação corretiva: instale um isolador CC separado nos terminais CC do inversor ou imediatamente adjacente a eles como um ponto de desconexão distinto e bloqueável.
Um isolador de polo único em uma cadeia CC não aterrada deixa um condutor energizado após a comutação e não atinge o isolamento verdadeiro. Ação corretiva: use um isolador de dois polos que abra simultaneamente os condutores positivo e negativo, desenergizando totalmente o circuito, independentemente da configuração do aterramento.
Não. Os isoladores com classificação AC não são adequados para circuitos de string fotovoltaicos. A geometria dos contatos e as câmaras de extinção de arco são projetadas para condições de carga CA em que a corrente cruza naturalmente o zero duas vezes por ciclo, extinguindo o arco. Um arco CC não tem cruzamento zero e se manterá continuamente até que os contatos falhem ou o invólucro do interruptor queime. Somente interruptores com uma categoria de utilização de CC e uma classificação de tensão confirmada em relação à tensão de circuito aberto do arranjo devem ser usados em qualquer posição de CC em um sistema fotovoltaico.
Os requisitos de distância de colocação variam de acordo com a norma e a alteração local. Alguns mercados definem uma distância fixa do ponto de junção da matriz, enquanto a orientação baseada na IEC geralmente usa o princípio de colocar o isolamento o mais próximo possível da fonte. Os projetos BS 7671 e NEC têm seus próprios requisitos de distância, acessibilidade e desligamento rápido. Sempre confirme a regra de distância exata no padrão adotado pela jurisdição do projeto e documente a posição como instalada no registro de comissionamento.
As posições externas e em telhados geralmente usam IP65 ou superior de acordo com a norma IEC 60529, dependendo da exposição. Locais sujeitos a névoa salina costeira, chuvas fortes ou lavagem periódica sob pressão podem precisar de gabinetes com classificação IP66 ou IP67. Confirme se o padrão adotado pela autoridade local ou a especificação do projeto estabelece uma classificação acima de IP65 antes de finalizar a especificação do gabinete.
Geralmente sim, porque as duas posições têm funções de segurança distintas. O isolador do lado da matriz desenergiza a passagem do cabo da string. O isolador do lado do inversor permite que a equipe de manutenção trabalhe no inversor sem retornar à matriz, perturbar o combinador ou desenergizar todo o sistema desnecessariamente. Confirme o requisito final com base no padrão de instalação adotado e no manual do inversor.
A abordagem padrão é multiplicar a classificação Isc do módulo pelo fator de segurança aplicável - geralmente 1,25 em mercados baseados na IEC - e, em seguida, multiplicar pelo número de strings paralelas que alimentam o combinador. O isolador deve ser classificado como igual ou superior ao resultado. Confirme o fator de segurança exato especificado na norma nacional ou IEC aplicável, pois alguns mercados usam um multiplicador mais alto. Use o valor Isc da folha de dados do módulo no STC como o valor de entrada, e não a corrente de entrada máxima do inversor.
Os sistemas fotovoltaicos comerciais e em escala de serviços públicos frequentemente operam tensões de string acima de 1.000 V CC para reduzir a corrente do cabo, minimizar os custos da seção transversal do cabo e reduzir a corrente de entrada do inversor por string. Um isolador classificado apenas para 1.000 V CC não pode suportar ou interromper com segurança essas tensões mais altas. A tensão nominal de isolamento (Ui) deve ser igual ou superior à tensão operacional máxima em todos os pontos do circuito. Verifique a tensão nominal na folha de dados e no certificado do produto, não apenas no nome do produto ou na descrição do catálogo.
Em sistemas de cadeia CC não aterrados (flutuantes), um isolador de polo único deixa um condutor energizado após a abertura da chave. Esse condutor permanece em uma tensão relativa ao terra, o que não constitui um verdadeiro isolamento e cria um risco latente de choque e falha de arco durante o trabalho subsequente. A solução correta para sistemas não aterrados é um isolador de dois polos que abre simultaneamente os condutores positivo e negativo, desenergizando totalmente o segmento do circuito, independentemente da configuração de aterramento do sistema.
