O DPS em sistemas fotovoltaicos desempenha um papel crucial na proteção e segurança. Para minimizar acidentes e reduzir os riscos associados à eletricidade, é essencial que toda instalação elétrica receba a devida atenção e cuidados específicos, tanto para os equipamentos quanto para os profissionais envolvidos.
A movimentação das placas solares, o trabalho dos especialistas e a correta montagem do sistema devem ser orientados por normas de segurança. O planejamento é vital nesse contexto: é necessário assegurar que os trabalhadores disponham de dispositivos de proteção, especialmente durante instalações em telhados, além de garantir que ninguém esteja exposto a riscos nas redondezas.
Ademais, é fundamental usar produtos de qualidade e verificar se as proteções contra surtos estão devidamente instaladas para evitar acidentes. Neste artigo, vamos explicar o que é o DPS, qual seu papel dentro de um sistema elétrico e por que existem requisitos específicos para o DPS em sistemas fotovoltaicos que precisam ser considerados durante a instalação da energia solar.
Índice
O que é um DPS?
DPS refere-se a “Dispositivo de Proteção contra Surtos”, e como o nome sugere, sua função é resguardar a instalação e os equipamentos conectados dela contra picos de tensão que podem surgir e provocar danos.
Os surtos elétricos geralmente ocorrem devido a descargas atmosféricas, ou seja, quando um raio atinge ou se aproxima de um sistema elétrico. É importante destacar que o raio não precisa atingir diretamente o sistema; a descarga pode ocorrer em locais distantes, mas ainda assim afetar indiretamente através do campo eletromagnético gerado e transmitido por condutores metálicos.
Embora as descargas atmosféricas sejam uma das causas mais frequentes, elas não são as únicas responsáveis pelos surtos. Esses eventos também podem ser provocados por manobras na rede elétrica ou religamentos feitos pela concessionária, além do uso inadequado dos dispositivos.
Assim sendo, o DPS atua para neutralizar esses surtos, redirecionando a tensão para a terra em um curto espaço de tempo, evitando que o sistema fique sobrecarregado com uma tensão superior àquela que consegue suportar. O dispositivo é instalado entre a fase e a terra e se fecha em um curto-circuito quando necessário, desviando a corrente para o aterramento.
Esses dispositivos estão disponíveis em três classes diferentes (I, II e III), cada uma adequada para uma finalidade específica e local de instalação.
Como funciona
Conectado entre as fases e o aterramento de proteção, o DPS elétrica (Dispositivo de Proteção de Surtos) é vital para a proteção das instalações elétricas em casos de surtos elétricos originados por descargas atmosféricas.
O mecanismo de ação do dispositivo se baseia na alteração da impedância( dificuldade de passagem de corrente) entre dois pontos específicos, como a impedância fase-neutro ou fase-terra. Em condições normais, o DPS se mantém como um circuito aberto, não interferindo na instalação.
Ao detectar um surto de tensão, o DPS rapidamente se transforma em um circuito fechado, redirecionando a corrente do condutor afetado para o aterramento, reduzindo assim a tensão observada pelos demais equipamentos no circuito.
O que pode provocar surtos de tensão?
Surtos de tensão podem ocorrer devido a descargas atmosféricas, sejam elas diretas ou indiretas, além de manobras na rede elétrica. Esses fenômenos produzem curvas características de tensão e corrente associadas à descarga.
As descargas atmosféricas podem atingir tensões de centenas de milhares de volts e correntes em torno de 30 kA. A forma de onda da corrente mais comum para esse tipo de descarga é chamada 10/350, que indica um tempo de 10 microssegundos para a subida da curva e 350 microssegundos para chegar a 50% do pico da intensidade.
Os surtos podem ser causados por descargas diretas ou indiretas, manobras na rede elétrica ou outros eventos elétricos. Para cada categoria de surto, existe um Dispositivo Protetor contra Surtos (DPS) específico, classificado como Tipo 1, Tipo 2 ou Tipo 3, com base na forma da onda de corrente e tensão resultante do surto.
DPS elétrica ideal para cada situação
Os DPSs apropriados para reduzir os impactos das sobretensões são categorizados como Tipo 1. As descargas diretas costumam acontecer quando um raio atinge um sistema de pára-raios, resultando em correntes e tensões elevadas que podem afetar o sistema elétrico do edifício. Esses dispositivos são mais indicados para áreas urbanas periféricas e zonas rurais, que estão mais suscetíveis a descargas atmosféricas diretas.
Por outro lado, os surtos que vêm da rede elétrica ou são induzidos por descargas elétricas distantes apresentam uma curva de onda com subida de 8 microssegundos e descida de 20 microssegundos, conhecida como 8/20. O DPS indicado para essas situações é o Tipo 2, que protege contra correntes induzidas por descargas atmosféricas indiretas nos edifícios.
O Tipo 3 é sugerido para proteger dispositivos sensíveis a sobretensões, oferecendo segurança em ambientes onde há risco de choque elétrico. Esses dispositivos são instalados perto de equipamentos conectados à rede elétrica, dados ou telefonia, proporcionando proteção adicional.
As sobretensões cobertas por esse dispositivo podem ser causadas pela conexão e desconexão de cargas, operação de bancos de capacitores, curtos-circuitos e oscilações indesejadas na tensão da rede externa.
Caracterização
Não é possível usar DPS projetados para circuitos de corrente alternada em sistemas de corrente contínua e o contrário também é verdadeiro. O isolamento interno dos componentes destinados à corrente alternada não fornece uma proteção adequada quando aplicado em corrente contínua.
Essa deficiência de isolamento pode resultar em arcos elétricos dentro do dispositivo, o que pode provocar a queima do componente ou até mesmo um incêndio. Em razão da sua estrutura interna, o dispositivo de proteção contra surtos pode falhar ao final de sua vida útil, levando a um curto-circuito entre as fases protegidas e o aterramento.
Para prevenir esse curto-circuito, alguns dispositivos são equipados com um fusível ou mini-disjuntor interno, que irá atuar se essa falha acontecer.
LEIA MAIS: Corrente alternada e contínua: Para que servem e diferenças
Características técnicas do DPS incluem:
- Uc: Tensão máxima de operação contínua, indicando o limite de tensão suportado pelo DPS sem ativação da sua proteção;
- Up: Nível de tensão de proteção, representando a máxima tensão entre os terminais do DPS quando ativo e conduzindo corrente de descarga;
- Iimp: Corrente nominal de proteção para DPS tipo 1, sendo a corrente máxima que o dispositivo pode direcionar ao aterramento;
- In: Corrente nominal para DPS dos Tipos 2 e 3, indicando o valor máximo de corrente que o dispositivo pode desviar ao aterramento, suportando essa corrente por um número mínimo de ativações;
- Icc ou Isc: Corrente máxima de curto-circuito que um DPS com proteção interna pode suportar.
Obrigatoriedade de uso
A norma brasileira ABNT NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão – regula os sistemas elétricos com tensão alternada até 1000 V ou tensão contínua até 1500 V.
Todas as instalações elétricas que se encaixam nas diretrizes da norma devem cumprir as exigências estabelecidas. A norma determina que é necessário garantir a proteção de pessoas, animais e propriedades que possam ser afetadas por ocorrências de sobretensão.
Dimensionamento em sistemas fotovoltaicos
Finalmente, o dimensionamento apropriado de DPS em sistemas fotovoltaicos é fundamental para evitar danos causados por descargas atmosféricas, seja direta ou indiretamente, protegendo todos os componentes essenciais do sistema.
Além disso, é muito importante considerar que o uso de DPS elétrica não é intercambiável entre sistemas de corrente alternada e corrente contínua devido à diferença na isolação interna dos componentes. No fim de sua vida útil, o DPS pode falhar, causando curto-circuito. Para prevenir essa situação, alguns modelos incluem fusíveis ou minidisjuntores internos.
LEIA MAIS: Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos
Dimensionamento de DPS para sistema fotovoltaico
O objetivo da utilização de dispositivos de proteção contra surtos (DPS) em sistemas fotovoltaicos é prevenir que descargas atmosféricas, sejam diretas ou indiretas, causem danos à instalação. Para garantir a proteção total dos equipamentos, é necessário ter pelo menos um DPS entre o arranjo fotovoltaico e o inversor, assim como um DPS entre o inversor e a rede elétrica.
Essa configuração protege o inversor tanto de descargas no arranjo fotovoltaico quanto de sobretensões provenientes da rede externa. O DPS que deve ser instalado entre o arranjo e o inversor precisa ser adequado para operação em tensão contínua.
Para minimizar os efeitos da corrente induzida por descargas atmosféricas, é importante que o laço feito pelos cabos dos módulos seja o menor possível.
Além disso, o DPS que protege o inversor nos lados CA e CC não pode estar situado a mais de 10 metros do equipamento, pois durante uma descarga atmosférica pode ocorrer corrente induzida no circuito entre a proteção e o inversor.
É importante ressaltar que as normas proíbem a mistura de circuitos CA e CC no mesmo quadro elétrico.
Devemos ter um quadro exclusivo para CA e outro apenas para CC. Como os pólos positivo e negativo do arranjo fotovoltaico podem acumular corrente induzida por descargas atmosféricas, ambos devem estar conectados a um DPS.
Atualmente, já existem dispositivos DPS projetados especificamente para sistemas fotovoltaicos, compatíveis com suas tensões operacionais típicas e com terminais elétricos adequados para conexão dos dois polos no mesmo aparelho.
Conclusão
A utilização de DPS elétrica é muito importante para garantir a segurança e o retorno a longo prazo do seu investimento. Sendo um dispositivo indispensável em qualquer tipo de instalação de sistemas fotovoltaicos para assegurar a vida útil de todos os equipamentos.
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