Aterramento placa solar: messa à terra dos painéis fotovoltaicos é fundamental para segurança e eficiência
O aterramento dos painéis fotovoltaicos é um aspecto importante para a segurança, a funcionalidade e a confiabilidade do sistema fotovoltaico
Os sistemas fotovoltaicos são geralmente instalados em telhados ou em campo aberto e, em consequência dessa posição exposta, estão particularmente sujeitos ao risco de raios e sobretensões. A falha de um sistema devido a danos por sobretensão resulta, por um lado, em uma perda de receita durante o período de reparação e, por outro, na necessidade de arcar com custos adicionais, por exemplo, devido à substituição do inversor ou de um painel defeituoso.
Na fase de projeto de um sistema fotovoltaico, é necessário prever, quando necessário, a proteção das diferentes seções do sistema contra sobrecorrentes e sobretensões de origem atmosférica.
O aterramento, em particular, é um componente essencial para a segurança dos sistemas fotovoltaicos, tanto para proteger as pessoas quanto os equipamentos elétricos, considerando a exposição desses sistemas a condições atmosféricas variáveis e a presença de correntes elétricas significativas. Trata-se de um aspecto fundamental a ser considerado para garantir a segurança e a durabilidade do sistema.
Para ter certeza de incluir todos os dispositivos de proteção necessários, prevendo também os descarregadores de sobretensão nas diferentes seções do sistema, utilize um software fotovoltaico que permite obter automaticamente o esquema unifilar do sistema fotovoltaico projetado, no qual será necessário apenas escolher as proteções a serem inseridas e em que ponto posicioná-las.
Índice
O que é um sistema de aterramento?
O sistema de aterramento é um sistema de segurança essencial para qualquer instalação elétrica, projetado para garantir a proteção do próprio sistema e, principalmente, a segurança das pessoas que o utilizam.
Seu objetivo é proteger os usuários do risco de choque elétrico, estabelecendo uma conexão elétrica segura entre o solo e as partes do sistema que, embora normalmente não estejam ativas, podem se tornar eletricamente carregadas em caso de falhas ou mau funcionamento.
Em essência, o aterramento mantém o potencial elétrico das partes metálicas ao nível do solo, impedindo que haja diferenças de tensão entre elas ou em relação ao solo.
O que se entende por aterramento de painéis fotovoltaicos?
No contexto de um sistema fotovoltaico, o aterramento pode se referir tanto às massas (como a estrutura metálica dos módulos) quanto ao sistema elétrico de produção (por exemplo, as células fotovoltaicas). Um sistema fotovoltaico pode ser aterrado apenas se houver uma separação galvânica em relação à rede elétrica, geralmente realizada por meio de um transformador.
Embora um sistema fotovoltaico isolado possa parecer mais seguro para as pessoas que poderiam entrar em contato com partes ativas, na realidade, a resistência de isolamento em relação ao solo das componentes ativas não é infinita.
Consequentemente, uma pessoa pode ser atravessada por uma corrente que se fecha através da resistência de isolamento. Essa corrente aumenta à medida que a tensão em relação ao solo do sistema e suas dimensões aumentam, pois uma maior extensão reduz a resistência de isolamento em relação ao solo.
Além disso, o envelhecimento dos isolantes e a presença de umidade ao longo do tempo diminuem ainda mais essa resistência. Portanto, em sistemas de grande porte, uma pessoa em contato com uma parte ativa pode sofrer um choque elétrico. Assim, a vantagem dos sistemas isolados em relação aos conectados ao solo é significativa apenas para sistemas de pequeno porte.
Aterramento de painéis fotovoltaicos: sistemas com transformador
Nos sistemas com transformador, além da análise do sistema fotovoltaico isolado ou aterrado, é necessário diferenciar as massas a montante e a jusante em relação ao sentido da energia elétrica produzida pelo sistema fotovoltaico para a proteção contra contatos indiretos.
Massas a montante do transformador (sistema IT)
Em um sistema com sistema IT, as partes ativas estão isoladas do solo, enquanto as massas estão conectadas ao solo.
A resistência de aterramento (Ra) deve satisfazer a seguinte relação (CEI 64-8):
Ra ≤ 120/Id
onde Id é a corrente de primeira falha a terra, não conhecida a priori, mas geralmente muito pequena em sistemas de dimensões modestas.
No caso de dupla falha a terra, sendo o gerador fotovoltaico um gerador de corrente, a tensão assumida pelas massas interconectadas deve ser inferior a:
Icc · Reqp ≤ 120V
onde:
- Icc é a corrente de curto-circuito das células afetadas;
- Reqp é a resistência do condutor que conecta entre si as massas afetadas pela falha.
Massas a montante do transformador (sistema TN)
Neste tipo de sistema, as partes ativas e as massas estão conectadas ao mesmo sistema de aterramento (sistema de aterramento da instalação utilizada). Dessa forma, está-se em presença de um sistema TN lado contínuo. Em caso de falha a terra, ocorre um curto-circuito como nos sistemas TN habituais, mas essa corrente pode não ser detectada pelos dispositivos de máxima corrente porque a característica dos sistemas fotovoltaicos é gerar correntes de falha com valores não muito superiores à corrente nominal.
Masses a jusante do transformador
Consideremos um sistema de conexão entre rede e usuário do tipo TT. Nesse contexto, as massas da instalação de utilização estão protegidas por um interruptor diferencial, situado no início da instalação, que garante a segurança tanto em relação à rede elétrica quanto ao gerador fotovoltaico.
Não é possível colocar massas entre a rede e o gerador fotovoltaico, pois isso violaria o requisito normativo de que todas as massas de uma instalação de utilização em um sistema TT devem ser protegidas por meio de um interruptor diferencial.
Para as massas a montante, como por exemplo aquelas do transformador ou do inversor integrado ao transformador, é necessário inserir um diferencial que possa detectar eventuais correntes de fuga provenientes tanto da rede quanto do gerador fotovoltaico.
Em caso de falha à terra, a intervenção do diferencial provoca a entrada em stand-by do inversor devido à interrupção da alimentação da rede. Se, por outro lado, o sistema de conexão rede-usuário for do tipo TN, tanto a alimentação da rede quanto a do gerador fotovoltaico não requerem o uso de interruptores diferenciais, desde que as correntes de falha no lado alternado ativem prontamente os dispositivos de proteção contra sobrecorrentes, respeitando os tempos previstos pela normativa.
Aterramento de placas solares: instalações sem transformador
Na ausência do transformador de separação entre a instalação fotovoltaica e a rede, a própria instalação fotovoltaica deverá ser isolada da terra em suas partes ativas e se torna uma extensão da rede de alimentação, a qual geralmente possui um ponto de aterramento (sistema TT ou TN).
No lado CC, uma falha à terra nas massas determina a intervenção do interruptor diferencial colocado a jusante do inversor. Após a intervenção do diferencial, o inversor entra em stand-by por falta de tensão da rede e a falha permanece alimentada pelo gerador fotovoltaico.
