O Dispositivo de Proteção contra Sobretensão, ou DPS, é um dos componentes da String Box, equipamento responsável pela proteção da parte de corrente contínua (CC) de um sistema solar fotovoltaico. A String Box é necessária para evitar o desperdício de energia e os riscos de curto-circuitos e de surtos elétricos.
O DPS é um item essencial não apenas para a String Box, mas para as instalações elétricas em geral. Confira a seguir mais detalhes sobre esse componente e como dimensioná-lo corretamente.
O que é o DPS e para que serve?
A String Box de um sistema solar fotovoltaico é composta basicamente pelo invólucro, dispositivo seccionador, dispositivo de proteção contra surtos (DPS), disjuntor ou fusível e cabos para corrente contínua.
O DPS é conectado entre as fases e o aterramento de proteção, e atua protegendo a instalação quando há sobretensão causada por descargas atmosféricas. Também chamado de Dispositivo de Proteção de Surtos, ele funciona pela variação da impedância entre dois pontos: impedância fase-neutro ou fase-terra.
A impedância elétrica refere-se à capacidade de um determinado circuito em resistir ao fluxo de uma corrente elétrica quando aplicada tensão em seus terminais. Normalmente, o DPS deve se comportar como um circuito aberto, sendo praticamente invisível na instalação. Sua função é proteger o inversor contra sobretensões vindas do circuito de corrente contínua.
Quanto há um surto de tensão na instalação, o DPS entra em ação, tornando-se um circuito fechado e desviando a corrente do condutor com sobretensão para o aterramento. Isso ajuda a diminuir a tensão recebida pelos outros equipamentos que estão conectados ao circuito.
Essas sobretensões ou surtos de tensão podem ser causados em decorrência de descargas atmosféricas, descargas diretas ou indiretas, ou manobras na rede. Os fenômenos que causam a sobretensão em um circuito apresentam curvas de tensão e corrente de descarga características.
O DPS é caracterizado de acordo com algumas grandezas. Veremos mais sobre elas a seguir.
Especificações básicas
O DPS pode ser classificado de acordo com seu tipo, sendo Tipo 1, 2 ou 3. Os DPS do tipo 1 servem para proteção de descargas atmosféricas diretas.
Os do Tipo 2 são utilizados principalmente para prevenir os efeitos das sobretensões induzidas por descargas atmosféricas próximas e também de distúrbios na rede elétrica. E o Tipo 3 serve para proteção de equipamentos elétricos mais sensíveis.
Além do tipo do DPS, há algumas outras especificações que podem ser observadas. A Máxima Tensão de Operação Contínua (Uc), por exemplo, estabelece a tensão máxima de operação que o DPS tolera sem interferir para minimizar os efeitos da sobretensão.
Já o Nível de Tensão de Proteção (Up), também conhecido como Tensão Residual, está relacionado à tensão máxima entre as extremidades do DPS no momento em que ele se encontra atuante e comportando corrente de descarga do tipo In ou Iimp (a seguir veremos detalhes sobre elas). É basicamente a maior tensão que os circuitos que estão depois do DPS recebem.
A corrente Iimp mencionada acima diz respeito à Corrente Nominal de Proteção para DPS do Tipo 1. É a corrente máxima de proteção que um DPS dessa classificação pode desviar para o aterramento de proteção.
Seus valores ocorrem tipicamente em descargas elétricas diretas. A corrente do tipo In, por sua vez, é a Corrente Nominal de Proteção para DPS dos Tipos 2 e 3. Se trata do maior valor de corrente que o DPS do Tipo 2 desvia para o aterramento de proteção. O DPS deve suportar essa corrente por ao menos 19 ativações.
Além dessas correntes, há também a Icc ou Isc, que é a máxima corrente de curto-circuito que um DPS com fusível interno ou mini disjuntor é capaz de sustentar.
Em situações nas quais há uma falha no DPS, o mesmo deve estar apto a direcionar a corrente de curto-circuito até que esta seja interrompida (o que pode acontecer pela atuação do próprio DPS, ou por outra proteção existente no circuito).
Para finalizar as especificações do DPS, resta falar sobre a IMAX, sendo esta a corrente máxima que pode desviar para o aterramento de proteção. A capacidade de um DPS desviar a corrente quando esta atinge a IMAX ocorre uma única vez, pois após que isso acontece o DPS geralmente se danifica e não pode ser reutilizado, precisando ser substituído.
Agora que você já tem uma base das grandezas que regem o DPS, confira a seguir a respeito do dimensionamento do equipamento para sistemas solares fotovoltaicos.
Como fazer dimensionamento para sistema fotovoltaico?
O DPS é indispensável em sistemas solares fotovoltaicos para impedir que a descarga atmosférica direta ou indireta cause problemas graves na instalação como um todo.
É preciso que tenha ao menos um DPS localizado entre o arranjo fotovoltaico e o inversor, e um DPS entre o inversor e a rede elétrica, para assim garantir a proteção completa dos equipamentos que compõem o sistema.
Isso é necessário para proteger o inversor de descargas no arranjo fotovoltaico, mas também de sobretensões oriundas da rede externa à instalação. O dispositivo que ficará entre o arranjo e o inversor precisa ser do tipo adequado para operação em tensão contínua.
Além disso, o laço formado pelo cabeamento dos módulos deve ser mínimo para que o efeito de corrente induzida por descarga atmosférica seja o menor possível.
O DPS designado a proteger o inversor do lado CA e do lado CC precisa estar no máximo a 10 metros de distância do inversor. Isso porque, caso ocorra uma descarga atmosférica, há o risco de surgir uma corrente induzida no circuito entre a proteção e o equipamento.
Além disso, vale lembrar que a norma brasileira proíbe que circuitos de corrente alternada e corrente contínua se misturem no mesmo quadro. É preciso ter um quadro apenas para CA, e outro exclusivo para CC.
Tanto o polo positivo quanto o negativo do arranjo fotovoltaico podem carregar corrente induzida por descarga atmosférica, sendo assim é necessário que ambos estejam conectados a um DPS.
Como é de se imaginar, não se deve utilizar DPS para circuitos CA em circuitos CC, e vice-versa, pois o isolamento interno das partes integrantes para dispositivos próprios para CA não é suficiente para garantir uma boa isolação quando utilizado em CC. Essa condição pode favorecer o surgimento de arcos elétricos dentro do dispositivo, ocasionando a queima do componente ou até mesmo um incêndio no sistema.
Como deu para notar, o dimensionamento mal feito de um DPS pode oferecer sérios riscos à instalação do sistema fotovoltaico, à edificação como um todo e a todos que estarão expostos a ele. Por isso, é importante que esse procedimento seja realizado por um profissional devidamente capacitado.
Atualmente, já é possível encontrar no mercado dispositivos desse tipo fabricados especificamente para compor sistemas fotovoltaicos. São equipamentos compatíveis com suas tensões típicas de operação, compostos por terminais elétricos para a conexão dos dois pólos no mesmo dispositivo.
Assim, representam opções mais seguras e com melhor custo-benefício. Se você está enfrentando dificuldades para escolher uma empresa especializada em soluções de energia solar.
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