Já parou para se perguntar o que são surtos elétricos? Todo mundo associa surtos elétricos a descargas atmosféricas. Sim, as descargas são surtos elétricos, mas não somente elas. Surtos elétricos são frutos de descargas atmosféricas, do liga/desliga de maquinas indutivas (elevadores, ar condicionados, motores entre outros) e das manobras realizadas pela concessionária de energia. Realmente os mais danosos são aqueles das descargas atmosféricas que costumam “torrar” nosso equipamento em uma única vez. Todos os outros, no entanto, tem dano no curto prazo menor, mas são extremamente prejudiciais no longo prazo. Por serem de menor intensidade, vão lentamente destruindo a capacidade interna dos equipamentos de se proteger e começam a degradar as partes fundamentais dos mesmos. De todos os surtos gerados na rede, 80% são provenientes de maquinas indutivas!
Os surtos elétricos tendem a ser mais catastróficos em semicondutores e estes estão presentes em todas as partes do sistema de geração fotovoltaica. O silício presente nos módulos, quando recebe um surto elétrico, começa a perder eficiência, os inversores seguem o mesmo caminho podendo chegar a queimar rapidamente. Dá pra ser categórico aqui: um sistema de geração fotovoltaica que não é protegido por DPS (Dispositivo de Proteção contra Sobretensões) não chega aos seus 25 anos de vida.
Existem normas que regem as especificações dos DPS em sistemas fotovoltaicos, como a IEC 61643-31 e EN 50539-11 e aqui é onde temos que ficar bem atentos: DPS para corrente alternada (AC) é diferente de DPS para corrente contínua (CC).
Tudo bem, mas então como faço e aonde coloco os DPSs na minha instalação?
1) O primeiro ponto a ser protegido é a entrada principal da residência do cliente, na caixa junto ao padrão de energia ou, caso não exista, na primeira caixa disponível
a. Se for uma instalação em zona rural, área industrial ou em alto de montanha, é preciso instalar um DPS Classe I/II (O mais comum é o 275V 12,5/60kA)
b. Se for uma instalação em zona urbana, basta um DPS Classe II (a sugestão aqui fica para o 275V 45kA)
2) Supondo que você não vá interferir no resto da instalação elétrica do seu cliente, o próximo ponto é logo antes do inversor (as tão famigeradas AC Box).
a. Aqui, como já nos protegemos de todo tipo de surto proveniente da rede elétrica, seja por manobra da companhia, descarga na rede ou afins, podemos trabalhar com um DPS de menor capacidade e, consequentemente, custo. Vamos com o 275V 20kA. A exceção fica para zonas rurais aonde a instalação fotovoltaica seja muito distante da instalação do DPS do item 1. Neste caso, vale repetir a instalação do 275V 12,5/60kA)
3) O próximo passo é a proteção do lado CC. Por que proteger aqui, se a rede até a saída CA do meu inversor está protegida e não há nada entre os painéis e o inversor? As descargas elétricas não geram apenas surtos aonde o raio cai. O raio tem um campo eletromagnético capaz de induzir corrente em qualquer estrutura metálica que esteja a quilômetros de distância e que tenha mais de 15 metros de comprimento. Então, se temos uma descarga atmosférica próxima de uma instalação, os cabos entre o inversor e os painéis, que sempre tem mais de 15 metros, tem indução de correntes por campo eletromagnético e essas correntes podem chegar a quilo ampères. Por isso a necessidade de ter DPSs dentro da String Box.
4) Nesse ponto os micro inversores levam vantagem, pois como estão próximos dos painéis não requerem instalação de DPSs no lado CC, mas é preciso que a AC Box esteja instalada próxima dos mesmos (menos de 15 metros, preferencialmente)
5) Não vou entrar aqui na questão de usinas que tem a estrutura dos painéis conectada ou atuando como para-raios. Aqui o projeto é bem mais profundo e precisa ser tratado caso a caso.
Um conceito muito importante na instalação de DPSs é que os mesmos devem estar sempre externos ao equipamento a ser protegido. Primeiramente porque depois de um tempo atuando os mesmos vão precisar ser substituídos. Segundo, porque todo surto elétrico é um ruído de alta frequência e tem um campo eletromagnético poderoso. Por isso, manter esses surtos distantes dos equipamentos é um fator muito importante. Recomenda-se evitar ao máximo inversores que possuem proteção interna, exatamente pela proximidade da proteção com os circuitos eletrônicos e nos casos aonde isso não possa ser feito, não hesite em usar uma string box associada.
Entender e avaliar os problemas potenciais de um sistema fotovoltaico nos seus 25 anos de vida é fundamental para que continuemos a ter um mercado sólido e passar confiança para os nossos clientes.
