Quando nos deparamos com seccionamento de energia, seja ela em corrente alternada ou corrente contínua, podemos imaginar que existe apenas um tipo de produto que realiza o chaveamento e isso serve para ambos os casos, correto ? Errado! Este artigo quer demonstrar as principais diferenças existentes em alguns tipos específicos de produtos do mercado, suas características e, principalmente, suas aplicações quando lidamos com instalações em sistemas de energia fotovoltaica.
Qualquer desconexão em corrente contínua (DC) com carga é muitas vezes mais perigosa do que uma desconexão em corrente alternada (CA). Isso se deve ao fato de que em uma onda senoidal de corrente alternada, em 60Hz por exemplo, sabemos que a própria natureza da onda senoidal faz com que, a cada um ciclo, ocorra um fornecimento de corrente ou tensão sempre passando duas vezes pelo ponto 0° da curva. Com isso, podemos dizer que mesmo que um interruptor seccionador comute no pico da carga e um arco seja formado, o fornecimento irá reduzir para 0V (volt) num determinado instante e o arco será extinto.
Já uma carga em corrente contínua (DC), ilustrado na figura 1, por outro lado, não varia com tempo e mantém um nível contínuo de fornecimento de corrente, diferentemente da carga em (AC), a energia que estará sendo consumida nunca irá passar para um nível de 0V (volt) e se manterá constante até que ocorra uma falha na alimentação do sistema ou que queime a área atingida até a completa extinção do produto ou equipamento.
Apresentaremos características técnicas das chaves seccionadoras em corrente alternada, características técnicas e construtivas do interruptor seccionador aplicado em sistemas fotovoltaicos e o interruptor de emergência que é muito utilizado nos EUA, denominado “interruptor fireraptor”
Chave seccionadora é um dispositivo que tem como função, isolar as partes de um circuito ou de um sistema. Sabe-se, por exemplo, que em algumas situações, a chave seccionadora que é utilizada em subestações de cabines primárias ou rede de distribuição, não é aconselhável realizar a abertura com carga pois podem ocorrer eventos indesejados como o arco elétrico.
A figura 2 abaixo ilustra uma chave seccionadora trifásica utilizada em cabines primárias para circuitos em corrente alternada.
Importante ressaltar, conforme a norma ABNT NBR 5410:2004, no item (6.3.7.3), que um dispositivo seccionador ou interruptor seccionador, em circuitos de corrente alternada, pode ser aberto com carga ativa mas é importante conhecer a tabela 1 abaixo que ilustra a tensão de impulso suportável em função da tensão nominal.
Já a figura 3 ilustra um interruptor seccionador como parte integrante de uma string box que é aplicado em sistemas de energia solar fotovoltaico no lado DC do sistema, para meios de manobras e comissionamento conforme ABNT NBR 16274 (atualmente em revisão) e ABNT NBR 16690:2019.
É importante salientar que string box não protege contra arco, o arco pode acontecer dentro do inversor, nos cabos e em qualquer trecho do circuito do sistema. A string box é um elemento de passagem de seccionamento do circuito e o interruptor seccionador é apenas um componente dessa caixa de proteção.
Apesar da maioria das string-boxes terem interruptores seccionadores desse tipo, alguns fabricantes não recomendam a atuação deles antes de desligar o inversor através do seu menu ou botão específico para esta função. Caso não se faça esse procedimento de desligar o inversor, podem ocorrer danos no “trem de potência” do circuito eletrônico do inversor. Sabemos que durante um incêndio, a última preocupação será com os IGBT´s (Insulated-gate bipolar transistor) do inversor e acontece que durante uma vistoria de sinistro, esse tipo de operação incorreta poderá ser detectada e os prejuízos não serão cobertos pela garantia. Recomendamos que antes de qualquer instalação, entrar em contato com o fabricante do inversor para verificar qual é a maneira adequada para realizar o comissionamento.
A tabela 2 abaixo ilustra a necessidade da aplicação do dispositivo ou interruptor seccionador em sistemas fotovoltaicos do lado DC, conforme ABNT NBR 16690:2019 – “Requisitos de meios de manobras em instalações de arranjos fotovoltaicos”.
A distribuidora Ecori, por exemplo, é uma organização que comercializa as melhores e mais modernas tecnologias fotovoltaicas existentes no mercado mundial. Ela comercializa string box e presa pela qualidade, fazendo uma minuciosa validação dos componentes antes de iniciar qualquer comercialização. Importante sabermos que segundo as normas ABNT´s NBR 16274 e 16690 se faz necessário o uso de string-box em um sistema fotovoltaico para meios de manobras e seccionamento.
Nas próximas seções, apresentaremos características técnicas de cada dispositivo de seccionamento.
1 – CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE CHAVES SECCIONADORAS CA DE CABINES PRIMÁRIAS
1a – Características técnicas e operacionais das chaves seccionadoras conforme ABNT NBR 7571:2011
Tensões nominais: a tensão nominal das seccionadoras, expressa em (kV), aplicáveis em redes elétricas de distribuição, devem ser entre 15 e 36,2 kV.
Corrente nominal: a corrente nominal das seccionadoras, em ampéres, aplicáveis a rede elétrica de distribuição nas concessionárias, devem ser de 630 A.
Níveis de isolamento e corrente suportável nominal: Os níveis de isolamento e corrente suportável nominal, são indicados na tabela 3 abaixo:
1b – Características construtivas das chaves seccionadoras conforme ABNT NBR 7571:2011.
Características gerais:
Característica em dimensões e desenho da chave seccionadora conforme ABNT NBR 7571:2011.
Legenda: 1.Contato Articulado; 2.Lâmina; 3.Pino de União das Lâminas; 4.Anel de Abertura; 5.Rebite ; 6.Mola do Anel de Abertura; 7.Mola do Anel de Abertura 8.Lingüeta; 9.Rebite; 10.Gancho de Abertura; 11.Contato Fixo; 12. Mola do Contato Articulado; 13. Parafuso M10; 14. Porca M10; 15. Contra Porca M10; 16. Pino da Mandíbula; 17. Espaçador das Lâminas; 18. Mola do Contato Principal; 19. Retentor da Mola; 20. Barreira Térmica;
2 – CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS E CONSTRUTIVAS DO INTERRUPTOR SECCIONADOR APLICADO EM SISTEMAS FOTOVOLTAICOS.
A empresa IMO Precision Controls oferece uma gama de interruptores seccionadores projetados especificamente para uso em instalações solares fotovoltaicas de acordo com EN 60364-7-712. Esse tipo de tecnologia faz com que os contatos elétricos sejam extintos rapidamente, com extinção de arcos elétricos próximo dos 3ms (milisegundos), utilizando para isso uma câmara de supressão do contato incorporada ao produto.
Outro exemplo de utilização dos interruptores seccionadores, podem ser observados com os inversores da fabricante SolarEdge. A SolarEdge utiliza os melhores interruptores seccionadores do mundo baseados em pesquisas e experiências norte-americanas. Os interruptores seccionadores da SolarEdge seguem as normas “NFPA (National Fire Protection Association)” e a norma “NEC 2014/2017” norte-americana que exigem nos sistemas fotovoltaicos a capacidade de detectar e eliminar arcos elétricos através do desligamento automático do inversor.
Na fig. 12, exemplos de inversores fotovoltaicos da fabricante Solaredge que necessitam de string box e, consequentemente, de interruptores seccionadores para ajudar na manobra para comissionamento conforme ABNT NBR 16274. Lembrando que antes de qualquer desligamento, é necessário desligar primeiro o inversor via menu do aparelho.
Logo, na fig.13, um exemplo de inversor da SolarEdge com a unidade de conexão integrada com o interruptor seccionador de segurança DC.
3 – DESCRIÇÃO DO INTERRUPTOR FIRERAPTOR
O interruptor FireRaptor é um dispositivo de emergência que realiza o desligamento em situações de emergência. É um tipo de componente elétrico de segurança que foi projetado para evitar eventos indesejados como incêndios em telhados e em usinas de solo. A ilustração abaixo demonstra a utilização de um interruptor FireRaptor.
Em tempo, podemos concluir que é necessário um estudo criterioso para meios de manobras em sistemas de energia solar fotovoltaica, sempre atentos e em consonância com a recomendação de uso do interruptor seccionador, conforme as ABNT´s NBR´s 16690 e 16274.
Referências Bibliográficas:
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16690:2019. Instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos – Requisitos de projeto.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16274:2014 – Sistemas fotovoltaicos conectados à rede — Requisitos mínimos para documentação, ensaios de comissionamento, inspeção e avaliação de desempenho.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410:2004 – Instalações elétricas de baixa tensão
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7571:2011 – Seccionadores – Características técnicas e dimensionais
EQUATORIAL ENERGIA. Normas e padrões de chaves seccionadoras. Disponível em:<https://pa.equatorialenergia.com.br/wp-content/uploads/2019/10/ET-004-EQTL-Normas-e-Padroes-Chave-Seccionadora-Unipolar-Chave-Faca.pdf>. Acesso em: 10 mar. de 2021.
IMO. IMO Mini Solar Isolators (SIM). Disponível em: <https://www.imopc.com/products/91000000>. Acesso em: 05 abr. de 2021.
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION. IEC 60364-7-712 – Electrical installations of buildings – Part 7-712: Requirements for special installations or locations – Solar photovoltaic (PV) power supply systems
MAMEDE, João Filho. Manual de equipamentos elétricos. 3ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005.
SOLAR EDGE. Application Note SolarEdge SafeDC. Disponível em:<http://www.votum.cz/pdf/clanky/se_application_safedc.pdf>. Acesso em: 25 mar. de 2021
SOLAREDGE. Riscos e Soluções de Segurança em Sistemas Fotovoltaicos. White Paper. Disponível em <https://www.solaredge.com/sites/default/files/fire_safety_white_paper_prt_bra.pdf>. Acesso em: 15 mar. de 2021
Prof. Esp. William Cambuhi de Oliveira
Fundador da Célula Energia Cursos e Treinamentos, Engenheiro de Controle e Automação e Pós-Graduado em Engenharia Eletrotécnica e Sistemas de Potência pelo UNISAL. Possui mais de 10 anos de experiência com projetos elétricos em distribuição conforme a ABNT NBR´s: 5410:2004, 5419:2015, 16690:2019 e 16274:2014 . Também participa da reunião da ABNT/CB-003/CE 003 082 001 “Sistemas de conversão fotovoltaicas de energia solar”. Professor e palestrante na área de energia solar fotovoltaica e projeto elétrico de distribuição e dimensionamento de componentes elétricos
ECORI
A Ecori é líder e pioneira no Brasil em MPLE. É o maior distribuidor APsystems do mundo e foi a primeira distribuidora a embarcar a tecnologia SolarEdge para o país. A Ecori pesquisa e distribui as melhores e mais modernas tecnologias fotovoltaicas existentes no mercado mundial. Compartilha, treina e participa dos principais grupos, eventos e fóruns fomentando o desenvolvimento do setor. A Ecori busca desempenho superior e segurança nos equipamentos e componentes que comercializa, oferece suporte técnico e mercadológico para revendas e integradores. Mas, acima de tudo a Ecori tem um compromisso: levar a energia solar ao alcance de todos, impactando positivamente pessoas e meio ambiente.
Fundada em 2006, A SolarEdge desenvolveu a solução do inversor CC otimizada que mudou a forma como a energia é captada e gerenciada nos sistemas fotovoltaicos (FV). A solução do inversor inteligente SolarEdge maximiza a geração enquanto reduz o custo da energia produzida pelo sistema fotovoltaico e possibilita o retorno do investimento em um menor prazo de tempo. Desenvolvendo habilidades de engenharia de ponta e com um incansável foco em inovação, a SolarEdge desenvolve soluções smart energy que energizam nossas vidas e impulsionam o progresso.
