A ameaça de interrupção e danos ao equipamento, causados por picos de sobretensões transitórias é muito real e pode ter consequências graves no fornecimento de eletricidade a utilizadores residenciais, comerciais e industriais.

Proteção abrangente, disponibilidade contínua

A proteção contra sobretensões para instalações fotovoltaicas tem sempre dois lados. Tanto no lado da tensão contínua (CC) como no lado da tensão alternada (CA), podem ocorrer sobretensões no sistema. A proteção contra sobretensões protege todos os lados de forma fiável e abrangente. As linhas de dados existentes também podem ser integradas com segurança na ligação equipotencial com dispositivos de proteção adequados.

As centrais solares fotovoltaicas (FV) são suscetíveis a picos de tensão, que podem causar danos dispendiosos aos equipamentos e resultar em interrupções temporárias no fornecimento de energia. Os dispositivos de proteção contra sobretensão (DSTs) são componentes essenciais nas estações solares de redes inteligentes, garantindo a fiabilidade do sistema e protegendo os equipamentos eletrónicos contra sobretensões transitórias causadas por descargas atmosféricas, operações de comutação ou falhas. A sua aplicação aumenta tanto a segurança como a eficiência operacional dos sistemas solares ligados a redes inteligentes.

Possíveis fontes de danos causados por raios, de acordo com a norma IEC 62305

Fontes de danos (S1 a S4): os maiores picos de tensão na rede de baixa tensão são causados por descargas atmosféricas. O alto conteúdo energético das sobretensões causadas por raios, quando um raio atinge diretamente o sistema externo de proteção contra raios, uma linha aérea de baixa tensão ou mastros altos, geralmente causa interrupções totais no fornecimento de energia aos consumidores conectados e danos ao isolamento. No entanto, os picos de tensão induzidos nos cabos de fornecimento de energia ou dados também podem atingir valores muito superiores aos da tensão nominal de funcionamento. As sobretensões de comutação, que na verdade não causam picos de tensão tão elevados como as descargas atmosféricas, ocorrem com muito mais frequência e podem resultar em falhas imediatas do sistema. Muitas vezes, as falhas ocorrem apenas após um atraso, pois o processo de envelhecimento dos componentes eletrónicos nos dispositivos afetados, desencadeado por transientes menores, causa danos insidiosos. São necessárias várias medidas de proteção diferentes, conforme descrito.

Causa menor, efeito maior: danos causados por picos

A nossa dependência de equipamentos elétricos e eletrónicos continua a aumentar, tanto na nossa vida profissional como privada. Equipamentos críticos, como inversores e redes de dados em unidades fotovoltaicas solares, são vitais para a transferência em tempo real de informações que há muito se tornaram indispensáveis. Não são apenas os raios que representam uma ameaça latente para esses sistemas. Cada vez mais frequentemente, os aparelhos eletrónicos atuais são danificados por sobretensões causadas por descargas remotas de raios ou operações de comutação em sistemas elétricos maiores. Durante tempestades, também são libertados instantaneamente grandes volumes de energia. Estes picos de tensão podem penetrar num edifício através de todos os tipos de ligações condutoras e causar danos enormes. A avaria desses equipamentos implica certamente grandes despesas.

Raios diretos atingem um edifício

Se um raio atingir o sistema externo de proteção contra raios ou estruturas de telhado ligadas à terra capazes de transportar corrente elétrica (por exemplo, antena de telhado), a energia do raio pode ser desviada com segurança para o potencial do solo. No entanto, isso não foi feito apenas com um sistema de proteção contra raios: devido à sua impedância, todo o sistema de terra do edifício é elevado a um alto potencial. Este aumento de potencial faz com que a corrente do raio seja dividida pelo sistema de ligação à terra do edifício e também pelos sistemas de alimentação de energia e cabos de dados para os sistemas de ligação à terra adjacentes (edifício adjacente, transformador de baixa tensão). Valor de ameaça: até 200 kA (10/350).

Sobretensões de comutação no sistema de baixa tensão

As sobretensões de comutação são causadas por operações de ligar e desligar, pela comutação de cargas indutivas e capacitivas e pela interrupção de correntes de curto-circuito. Particularmente quando instalações de produção, sistemas de iluminação ou transformadores são desligados, os equipamentos elétricos localizados nas proximidades podem ser danificados. Valor da ameaça: vários kA (8/20).

Impacto de raio direto numa linha aérea de baixa tensão

Um impacto de raio direto numa linha aérea de baixa tensão ou cabo de dados pode acoplar altas correntes parciais de raio num edifício adjacente. Os equipamentos elétricos em edifícios no final da linha aérea de baixa tensão correm um risco particular de danos causados por sobretensões. Valor de ameaça: até 100 kA (10/350).

Que tipos de impulsos existem?

Durante uma tempestade, correntes elétricas de alta intensidade podem derivar para o solo. Se um edifício com proteção externa contra raios for atingido diretamente, ocorre uma queda de tensão no barramento do sistema de ligação equipotencial de proteção contra raios, o que representa uma sobretensão em relação ao ambiente distante. Este aumento de potencial representa uma ameaça para os sistemas elétricos (por exemplo, fornecimento de tensão, sistemas telefónicos, TV cabo, cabos de controlo, entre outros) que são encaminhados para o edifício. Correntes de teste adequadas para diferentes protetores contra raios e sobretensão foram definidas em normas internacionais.

As correntes de raios que podem ocorrer durante um impacto direto de raio podem ser imitadas com a corrente de sobretensão da forma de onda 10/350 μs. A corrente de teste de raios imita tanto o rápido aumento quanto o alto conteúdo energético dos raios naturais. Os descarregadores de corrente de raio tipo 1 e tipo 1+2, assim como os componentes externos de proteção contra raios, são testados com essa corrente.

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