Como um operador de usina fotovoltaica reduziu o tempo de inatividade do lado CA em 40% com o contator CJX2 da SINGI

Contexto do cliente

Um operador de usina solar no sul da Espanha gerencia 45 MW de geração fotovoltaica distribuída em 25 locais. A empresa fornece serviços de EPC e de O&M de longo prazo para sistemas de telhado comerciais e industriais, com foco em maximizar o rendimento energético e minimizar paradas não programadas. Cada local utiliza caixas combinadoras CA para conectar múltiplos inversores string à rede de média tensão. Os contatores CA dentro dessas caixas são componentes críticos para o seccionamento e a comutação seguros.

A crescente concorrência no mercado solar espanhol havia comprimido as margens de lucro. O operador precisava reduzir os custos operacionais enquanto mantinha alta disponibilidade para seus contratos de compra de energia (PPAs). Qualquer tempo de inatividade não planejado se traduzia em receita perdida e penalidades contratuais.

Desafios e pontos de dor

Ao longo de dois anos, o operador registrou uma média de 14 falhas de contator por ano em toda a sua frota. As falhas incluíam queima de bobina, soldagem de contatos e travamento mecânico. Esses problemas ocorriam durante os quentes meses de verão, quando o estresse térmico e as flutuações de tensão da rede eram mais elevados.

Cada falha exigia o deslocamento de uma equipe e causava de 4 a 8 horas de parada do inversor. O custo direto de reparo foi em média US$ 340 por evento, mas a receita de energia perdida era três vezes maior. Em um incidente grave, um contator soldado causou um curto-circuito entre fases que danificou um inversor string, custando US$ 4.800 em reparos e componentes de substituição.

Os contatores existentes, fornecidos por uma marca de baixo custo, não atendiam às exigências ambientais das instalações fotovoltaicas externas. Seus invólucros IP20 permitiam a entrada de poeira e umidade, acelerando o desgaste dos contatos. A faixa da bobina também era estreita, obrigando o operador a usar transformadores externos para as tensões de controle, o que adicionava complexidade e pontos de falha.

Por que o contator CA da série CJX2 da SINGI?

Após uma avaliação comparativa, o operador pré-selecionou três marcas de contatores. Uma marca europeia premium oferecia alta confiabilidade, mas com um custo unitário 60% maior. Uma marca regional tinha preço mais baixo, mas não passou no teste de resistência térmica. O Contator CA Série CJX2 da SINGI, parte da Série FV, atendia a todas as especificações técnicas a um preço 20% inferior à opção premium.

Os principais fatores de decisão incluíram:

• Conformidade com a IEC 60947-4-1, garantindo uma vida elétrica nominal de 1,2 milhão de operações e uma vida mecânica de 10 milhões de operações.
• Uma ampla faixa de bobinas (CA 24–480 V e CC 24–220 V) que eliminou a necessidade de transformadores adicionais e simplificou o estoque.
• Supressores de surtos integrados e um design de terminais vedados que melhorou o desempenho em ambientes poeirentos e úmidos.
• Dimensões compactas e acessórios modulares, incluindo blocos de contatos auxiliares e relés térmicos de sobrecarga, que permitiram adaptações nos layouts de painéis existentes sem modificação.

O operador também valorizou a documentação técnica da SINGI, que incluía especificações claras de torque e diagramas de fiação que estavam ausentes nos manuais do fornecedor anterior.

Processo de implementação

A implantação foi concluída ao longo de três meses. A equipe de implementação seguiu uma abordagem estruturada:

1. Auditoria no local: Cada local foi avaliado quanto às classificações dos contatores existentes, ao nível de tensão da bobina e às condições ambientais. Uma lista detalhada de substituição foi criada.
2. Teste de amostras: Cinco unidades foram instaladas no local com mais falhas e monitoradas por 30 dias. Nenhuma falha foi registrada, e as temperaturas das bobinas ficaram 15 °C mais frias do que as dos componentes antigos.
3. Substituição por fases: Uma janela de parada programada de duas semanas por local foi usada para substituir todos os 450 contatores. A equipe concluiu o trabalho nos fins de semana para evitar perdas por corte de geração.
4. Verificação da fiação e do torque: Todas as conexões foram apertadas conforme a especificação do fabricante, e supressores de surtos de bobina foram instalados para proteger contra picos de tensão.
5. Programação e monitoramento: O sistema SCADA foi atualizado para registrar a contagem de operações dos contatores e alarmar sobre padrões de comutação incomuns.

Uma dificuldade típica foi a variação dos layouts de painéis entre os locais. Algumas caixas combinadoras tinham espaço livre limitado, tornando a instalação desconfortável. O tamanho compacto do CJX2 permitiu que a equipe mantivesse toda a fiação e os cabos inalterados, evitando o custo de furar novamente e estender as barras coletoras.

Resultados quantificáveis

Doze meses após a substituição, o operador comparou o desempenho com a referência dos dois anos anteriores. Os resultados foram significativos:

• A taxa de falhas de contatores caiu de 12% ao ano para 1,8% — uma redução de 85%.
• O tempo de parada do lado CA foi reduzido em 40% (de uma média de 23 horas por local por ano para 13,8 horas).
• Os custos de manutenção e reparo caíram US$ 28.000 por ano, incluindo mão de obra, peças e receita de energia perdida.
• Os danos ao inversor causados por falhas de contatores foram eliminados — nenhuma falha entre fases foi registrada após a melhoria.

O operador também mediu um ganho de eficiência global de 0,2% devido à menor resistência de contato e à reduzida potência de manutenção da bobina, o que se traduziu em $3.500 adicionais de receita anual de energia em toda a frota.

Depoimento do cliente

"Éramos céticos em relação a mudar para uma marca menos conhecida, mas o SINGI CJX2 superou nossas unidades anteriores em todos os indicadores. A taxa de falhas agora é insignificante, e o suporte da equipe SINGI foi excelente. Padronizamos esse contator para todas as novas instalações." — Gerente de Operações, Proprietário de Ativos Solares

Lições e recomendações

Este projeto oferece várias lições práticas para outros operadores de usinas solares:

• Avalie os contatores com base no custo total do ciclo de vida, não no preço unitário. O custo inicial mais alto de um produto confiável é compensado pela economia com falhas e produção perdida.
• Preste atenção às classificações ambientais. Contatores em ambientes fotovoltaicos externos precisam de vedação robusta e resistência à corrosão; uma unidade com classificação IP20 é insuficiente.
• Padronize uma única marca e modelo de contator em todos os locais. Isso simplifica o estoque de peças de reposição, o treinamento e a solução de problemas.

Se o projeto fosse repetido, a equipe teria realizado um levantamento mais minucioso da tensão das bobinas nos locais mais antigos antes de fazer o pedido. Alguns locais exigiam unidades com bobina CC, que não foram incluídas no primeiro lote, causando duas semanas de atraso. Essa lição agora faz parte da lista de verificação de compras da empresa.

Referências

IEC 60947-4-1. Aparelhagem de manobra e controle de baixa tensão - Parte 4-1: Contatores e partidas de motor [S]. 2020.

IEC 60364-7-712:2017 Instalações elétricas de baixa tensão — Parte 7-712: Sistemas de alimentação de energia solar fotovoltaica [S]. 2017.