Resumo: Os sistemas solares fotovoltaicos exigem disjuntores com classificação para CC para lidar com a interrupção de arco em corrente contínua e com as altas tensões do sistema. O
SGB-80 DC MCB da
7 circuitos, instalação embutida com tampa transparente A série FV é projetada para proteção confiável contra sobrecorrente e curto-circuito em arranjos fotovoltaicos, caixas combinadoras e inversores. Este artigo examina os requisitos técnicos para MCBs CC em aplicações solares, as principais características do SGB-80 e os critérios de escolha para engenheiros e profissionais de compras.
Estrutura do artigo: Este artigo aborda as necessidades específicas de proteção dos circuitos CC em usinas solares, os parâmetros críticos de um disjuntor em miniatura CC, a tecnologia de extinção de arco utilizada no SINGI SGB-80 DC MCB, as orientações práticas de instalação e as normas internacionais pertinentes. Uma seção de perguntas frequentes responde às dúvidas mais comuns dos compradores, seguida de uma recomendação de produto.
Por que os sistemas solares FV precisam de disjuntores em miniatura CC dedicados?
A corrente alternada (CA) tem um cruzamento natural por zero a cada semiciclo, o que ajuda a extinguir os arcos quando um disjuntor abre. A corrente contínua (CC) dos painéis solares não tem esse cruzamento por zero — a corrente flui continuamente. Isso torna a interrupção do arco CC mais difícil. Um disjuntor em miniatura (MCB) CA padrão não pode interromper com segurança um circuito CC sob condições de falha; o arco pode se sustentar, causando danos aos equipamentos ou incêndio. Disjuntores em miniatura CC como o SGB-80, são projetados com câmaras de arco profissionais, bobinas de sopro magnético e materiais de contato para forçar a extinção do arco. Em sistemas fotovoltaicos, as tensões de string alcançam de 600 V CC a 1500 V CC, e as correntes de curto-circuito podem ser elevadas. Um MCB CC dedicado deve ser usado em cada ponto de proteção: em caixas combinadoras, entradas CC do inversor e circuitos de armazenamento em bateria.
Observação: A norma IEC 60947-2 para aparamenta de baixa tensão inclui valores nominais de CC e requisitos de ensaio. O SINGI SGB-80 DC MCB está em conformidade com esta norma, garantindo desempenho confiável em aplicações FV.
Quais características técnicas um MCB CC para FV deve ter?
A escolha de um MCB CC para energia solar exige a avaliação de vários parâmetros:
- Tensão nominal (Ue): Deve ser igual ou superior à tensão máxima do sistema (600 V, 1000 V ou 1500 V CC). O SGB-80 está disponível em configurações de até 1500 V CC.
- Corrente nominal (In): Escolhida com base na corrente da string e nos fatores de derating. Os valores nominais comuns variam de 1 A a 63 A para o SGB-80.
- Capacidade de interrupção (Icu): A corrente de falta máxima que o disjuntor pode interromper na tensão nominal. Em sistemas fotovoltaicos, o típico é de 10 kA a 25 kA. O SGB-80 oferece até 20 kA a 1000 V CC.
- Configuração de polos: Devido à alta tensão de CC, os disjuntores são conectados em série (por exemplo, 2 polos para 1000 V). O SGB-80 oferece opções de 1P, 2P, 3P e 4P com conexão em série interna para valores nominais de tensão mais altos.
- Método de extinção do arco: Procure designs que utilizem ímãs permanentes, grades de arco cerâmicas ou bobinas de sopro magnético. O SGB-80 utiliza uma estrutura exclusiva de sopro magnético combinada com uma câmara de arco de alto desempenho para alongar e resfriar o arco.
- Unidade de disparo termomagnética: Garante a proteção contra sobrecarga (bimetal térmico) e a proteção contra curto-circuito (solenoide magnético). O SGB-80 apresenta curvas de disparo precisas (B, C, D) para adequar-se aos tipos de carga.
| Parâmetro | SGB-80 DC MCB | MCB CA típico |
|---|
| Nível de tensão nominal | Up to 1500 VDC | 230/400 VAC |
| PARÂMETRO TÉCNICO | Até 20 kA @ 1000 VDC | 6-10 kA @ 230 VAC |
| Extinção do arco | Sopro magnético + grade | Câmara de extinção de arco (CA) |
| Polos em série | 2 polos para 1000 V | Um polo para 230 V |
| Corrente residual nominal de não atuação(mA) | Caixa combinadora FV, inversor, armazenamento | Distribuição CA |
Como a série SGB-80 alcança uma extinção de arco confiável em circuitos CC?
A extinção do arco em um disjuntor CC baseia-se no alongamento e no resfriamento do arco até que a resistência da separação se torne alta o suficiente para interromper o fluxo de corrente. O SINGI SGB-80 DC MCB incorpora vários elementos de projeto:
- Bobina de sopro magnético: Quando ocorre uma falta, a alta corrente gera um campo magnético que empurra o arco para dentro da câmara de arco, alongando-o.
- Placas guia de arco e grade cerâmica: O arco é forçado a passar por uma pilha de placas de aço (grade de arco) que divide o arco em segmentos menores, aumentando a queda total de tensão e resfriando o arco.
- Efeito de desionização: O material e a geometria da grade ajudam a desionizar o plasma do arco, acelerando a recuperação dielétrica após a passagem por zero da corrente (forçada a zero pela tensão do arco).
- Contatos de dupla interrupção: Cada polo utiliza dois espaçamentos de contato em série, o que dobra a tensão do arco e melhora a capacidade de interrupção.
Esses recursos garantem que o SGB-80 possa interromper com segurança correntes CC até sua capacidade de interrupção nominal. Estudos de simulação recentes sobre o movimento do arco em MCBs CC (por exemplo, baseados em modelos magnetohidrodinâmicos) confirmam que otimizar a intensidade do campo de sopro e a geometria da câmara melhora o desempenho de interrupção — princípios aplicados no design do SGB-80.
Quais considerações de instalação são importantes para MCBs CC em aplicações FV?
A instalação correta dos MCB de CC em sistemas solares afeta tanto a segurança quanto o desempenho:
- Polaridade: Como alguns disjuntores CC são sensíveis à polaridade, assegure a direção correta da fiação. O SGB-80 foi projetado como um MCB CC não polarizado, o que significa que pode ser conectado em qualquer orientação sem afetar o desempenho — reduzindo erros de instalação.
- Redução de capacidade: A temperatura ambiente dentro das caixas combinadoras pode ultrapassar 50 °C. O SGB-80 possui uma tabela de derating por temperatura para ajustar a corrente nominal.
- Conexão em série: Ao utilizar vários polos em série para uma tensão mais alta, a fiação interna vem configurada de fábrica. Os instaladores devem conectar a linha e a carga aos terminais designados; o disjuntor interliga os polos internamente.
- Proteção do invólucro: Para instalações ao ar livre, o SGB-80 pode ser instalado em invólucros com classificação IP65 ou superior, com tamanhos de prensa-cabo adequados.
- Coordenação com fusíveis: Em arranjos fotovoltaicos, os MCB CC são usados em combinação com fusíveis de string para proporcionar seletividade. As características de disparo do SGB-80 permitem a coordenação com fusíveis fotovoltaicos padrão.
Quais certificações e normas se aplicam aos MCBs CC em sistemas fotovoltaicos?
Para os mercados globais, os MCBs CC devem atender a normas de produto específicas:
- IEC 60947-2: A norma principal para disjuntores de baixa tensão, incluindo valores nominais de CC. Define os requisitos de tensão nominal, capacidade de interrupção, proteção contra sobrecorrente e rigidez dielétrica.
- UL 489 (suplemento CC): Na América do Norte, a UL 489 abrange os disjuntores em caixa moldada, com requisitos adicionais para aplicações CC (por exemplo, suportabilidade à tensão CC e contenção de arco). O SGB-80 é certificado pela UL 489 para CC.
- IEC 60898-1: Embora seja destinada a CA, alguns disjuntores com classificação CC também podem estar em conformidade com esta norma para uso residencial.
- IEC 60947-3 (Parte 3): Para seccionadoras e interruptores de corte em carga, mas alguns disjuntores CC combinam as funções de comutação e proteção.
O SINGI SGB-80 possui certificações como CE, CB e UL, adequadas para especificações de projetos fotovoltaicos globais. Também está em conformidade com a diretiva de baixa tensão (2014/35/UE).
Perguntas frequentes
Não. Os disjuntores CA não são projetados para interromper arcos CC. O uso de um disjuntor CA em um circuito CC pode resultar em arco sustentado, danos ao equipamento e incêndio. Use sempre um MCB com classificação CC, como o SGB-80.
Um MCB CC de 1 polo é classificado para tensões mais baixas (por exemplo, até 250 V CC). Para tensões de sistema mais altas (600 V, 1000 V, 1500 V), 2 ou mais polos são conectados em série dentro do disjuntor para aumentar a suportabilidade à tensão. O SGB-80 utiliza 2 polos para 1000 V e 3-4 polos para 1500 V.
Comece pela corrente de curto-circuito máxima da string (Isc) e multiplique por 1,25 (para serviço contínuo). Em seguida, considere o derating por temperatura ambiente. Por exemplo, uma string com Isc=10 A a 25 °C pode precisar de um MCB de 16 A se for instalada em um ambiente a 50 °C.
Sim. O SGB-80 é independente de polaridade e pode ser utilizado tanto em sistemas aterrados (por exemplo, negativo aterrado) quanto não aterrados (flutuantes). Atende aos requisitos de extinção de arco CC para arranjos aterrados conforme a UL 1699B.
A capacidade de interrupção (Icu) é a corrente de falta máxima que o disjuntor pode interromper em sua tensão nominal. Se a corrente de curto-circuito disponível exceder a Icu, o disjuntor pode falhar. Em sistemas fotovoltaicos, a Icu deve ser superior à corrente de falta máxima possível, 10-20 kA para inversores de string.
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Referências
[1] IEC 60947-2:2019. Aparamenta de baixa tensão – Parte 2: Disjuntores. Comissão Eletrotécnica Internacional.
[2] Zhang Y, et al. Simulation study on arc motion process of DC miniature circuit breakers. Journal of Applied Physics, 2023, 134(15): 155104. DOI: 10.1063/5.0174184.
[3] UL 489. Molded-Case Circuit Breakers, Molded-Case Switches and Circuit-Breaker Enclosures. Underwriters Laboratories, 2021.
