Protección contra rayos para paneles solares: guía técnica
Las instalaciones fotovoltaicas poseen características específicas que las hacen particularmente vulnerables a los rayos. Sus grandes superficies metálicas, el extenso cableado y su frecuente ubicación en zonas elevadas o al aire libre las hacen susceptibles tanto a impactos directos de rayos como a sobretensiones inducidas. Por lo tanto, una protección integral y adecuada es esencial para garantizar la producción continua de energía y la seguridad del personal.
¿Por qué las instalaciones solares están expuestas a los rayos?
Contrariamente a la creencia popular, los paneles solares no atraen más rayos que cualquier otra superficie de la misma altura. Sin embargo, su configuración particular crea vulnerabilidades específicas.
- Gran superficie metálica conductora expuesta a campos electromagnéticos
- Cables largos de CC entre los paneles y el inversor: las antenas son propensas a sufrir sobretensiones inducidas
- Inversores y sistemas de monitorización: electrónica sensible a transitorios
- Instalación en azotea o al aire libre: exposición directa
- Estructuras de chasis metálicos: riesgo de corriente de rayo si la conexión a tierra es deficiente
Por lo tanto, una protección eficaz requiere dos niveles complementarios: protección externa (pararrayos) contra impactos directos y protección interna ( protector contra sobretensiones ) contra sobretensiones inducidas.
Se requiere doble protección: pararrayos + Protector Contra Sobretensiones (SPD)
La norma IEC 62305 distingue claramente entre los dos niveles de protección. Además, la norma IEC 61643 complementa esta distinción al cubrir específicamente protector contra sobretensiones para instalaciones de baja tensión.
- Protección externa (IEC 62305-3): pararrayos que capta el impacto directo, conductor de bajada, sistema de puesta a tierra
- Protección interna (IEC 62305-4 e IEC 61643): protector contra sobretensiones sobretensiones de CC en el lado del panel, protector contra sobretensiones de CA
- Conexión equipotencial entre las estructuras metálicas y el sistema puesta a tierra
- Se respeta la distancia de separación entre la fuente de alimentación de baja tensión (LPS) y el cableado eléctrico
Por lo tanto, ambas protecciones son complementarias y no intercambiables. Un protector contra sobretensiones por sí solo no protege contra un impacto directo; un pararrayos por sí solo no protege contra sobretensiones inducidas por un rayo lejano.
Protector contra sobretensiones de CC: protección lateral para paneles solares
El lado de corriente continua (CC) de una instalación fotovoltaica es particularmente vulnerable. De hecho, los cables de CC que conectan los paneles al inversor, con longitudes que pueden alcanzar varias decenas de metros, actúan como auténticas antenas para las sobretensiones inducidas.
- Tipo 1 (T1) CC : requerido si el pararrayos está instalado en el techo; protege contra descargas parciales de rayos.
- Tipo 2 (T2) CC : protección contra sobretensiones inducidas; debe instalarse en una caja de conexiones o antes del inversor.
- Tensión de protección residual inferior a la tensión de resistencia del inversor (generalmente ≤ 1,5 kV CC)
- Corriente de descarga nominal In adaptada a la configuración de la instalación
Además, protector contra sobretensiones de CC deben dimensionarse de acuerdo con la tensión máxima de la cadena solar (Uoc × número de módulos).
Protector contra sobretensiones de CA: protección para UPS y red eléctrica
El inversor es el corazón electrónico del sistema fotovoltaico. Por lo tanto, su protección contra sobretensiones de corriente alterna es igualmente fundamental.
- Tipo 1+2 (T1+T2) CA : en la cabecera del cuadro de distribución principal de baja tensión (TGBT) si el edificio está equipado con un pararrayos.
- Tipo 2 (T2) CA : en un cuadro de subdistribución o directamente aguas arriba del inversor.
- Tipo 3 (T3) CA : protección fina en la salida del inversor, cerca del equipo de monitorización.
- Coordinación T1+T2+T3 según IEC 62305-4 y NF C 17-100
Tipos de Protector Contra Sobretensiones según la norma IEC 61643-11
La norma IEC 61643-11 define las categorías de protector contra sobretensiones para instalaciones de baja tensión. Por lo tanto, elegir el tipo correcto es fundamental para una protección eficaz.
- Tipo 1 (T1) — probado con una forma de onda de corriente de 10/350 µs (Iimp) — primer nivel de protección
- Tipo 2 (T2) — probado con forma de onda de corriente de 8/20 µs (Imax) — protección secundaria
- Tipo 3 (T3) — protección delgada en la salida del equipo — onda combinada
- Criterio clave: tensión de protección residual mínima posible
Puesta a tierra de estructuras metálicas
La puesta a tierra de las estructuras que soportan los paneles solares es un requisito tanto de seguridad como normativo. Además, determina la eficacia de todo el sistema de protección.
- Todos los componentes metálicos de los soportes del panel están conectados a tierra mediante conductores adecuados.
- Resistencia de tierra objetivo ≤ 10 Ω (medida y documentada)
- Estacas de tierra hechas de acero inoxidable o chapado en cobre, según el tipo de suelo.
- Conexión equipotencial entre el chasis, el pararrayos y el panel eléctrico
¿Cuándo es necesario un pararrayos para una instalación solar?
La norma IEC 62305-2 establece el método para determinar si es necesario un pararrayos. En concreto, esto depende de la densidad local de rayos (Ng), la superficie de la instalación y el nivel de riesgo aceptable.
- Instalaciones aisladas al aire libre: alto riesgo, a menudo se requiere pararrayos
- Instalaciones en azoteas de edificios ya equipados con un sistema de protección contra incendios (LPS): integración de los paneles en el área protegida existente
- Instalaciones urbanas en azoteas planas: evaluación caso por caso
- Si el pararrayos está en el tejado: se recomiendan puntas simples que cumplan con la norma IEC 62305
Normas aplicables
- IEC 62305 — Protección contra rayos (4 partes: generalidades, gestión de riesgos, daños físicos, sistemas eléctricos)
- IEC 61643-11 — Protector Contra Sobretensiones de baja tensión
- IEC 61643-32 — Guía de aplicación para protector contra sobretensiones para instalaciones fotovoltaicas
- NF C 15-100 — Instalaciones eléctricas de baja tensión (requisitos franceses para protector contra sobretensiones)
- NF C 17-100 — Protección contra los efectos indirectos de los rayos
Gestione la instalación con LPS Manager
Tras la instalación de la protección contra rayos, la gestión documental y las inspecciones periódicas son fundamentales. LPS Manager permite centralizar todo el archivo de la instalación fotovoltaica: diagramas, protector contra sobretensiones, mediciones de tierra, informes de inspección y alertas de mantenimiento.
- Guía de instalación completa con fotos y referencias de productos
- Recordatorios automáticos para las inspecciones anuales
- Informes PDF conformes a la norma IEC 62305 generados con un solo clic
- Integración con Strike Radar para alertas posteriores al impacto.
Preguntas frecuentes
¿Los paneles solares atraen los rayos?
No, los paneles solares no atraen más rayos que cualquier otra superficie de la misma altura. Sin embargo, su gran superficie metálica y sus largos cables los hacen particularmente vulnerables a las sobretensiones provocadas por rayos cercanos, incluso sin un impacto directo sobre la instalación.
¿Qué protector contra sobretensiones debo elegir para una instalación solar?
Para una instalación fotovoltaica, se deben instalar protector contra sobretensiones de CC en la caja de conexiones o aguas arriba del inversor (Tipo 2 como mínimo, Tipo 1+2 si hay un pararrayos), y protector contra sobretensiones de CA se deben instalar aguas arriba del inversor en el lado de la red (Tipo 2 como mínimo). La tensión de protección residual Up debe ser inferior a la tensión de resistencia del inversor.
¿Cómo proteger una instalación solar de los rayos?
La protección completa de una instalación solar requiere: (1) una evaluación del riesgo de rayos según IEC 62305-2, (2) si es necesario, un pararrayos IEC 62305 con conductor de bajada y sistema de puesta a tierra ≤ 10 Ω, (3) protector contra sobretensiones CC y CA según IEC 61643, y (4) puesta a tierra equipotencial de todos los marcos metálicos.
¿Es suficiente un protector contra sobretensiones para proteger una instalación solar?
Un protector contra sobretensiones por sí solo protege contra sobretensiones inducidas, pero no contra un impacto directo de un rayo. Si la evaluación de riesgos según la norma IEC 62305-2 indica que se requiere un pararrayos, ambas protecciones deben combinarse. Por el contrario, si el riesgo de un impacto directo es bajo, el protector contra sobretensiones por sí solo puede ser suficiente para la protección electrónica.
¿Qué resistencia de puesta a tierra se requiere para una instalación solar?
La resistencia de tierra debe ser lo más baja posible, con un valor objetivo ≤ 10 Ω de acuerdo con la norma IEC 62305-3. En suelos resistivos (arcilla seca, roca), se puede lograr este valor mediante el uso de múltiples varillas de tierra interconectadas o conductores de tierra horizontales enterrados.
¿Las instalaciones solares en tejados requieren un pararrayos?
No necesariamente. La evaluación de riesgos según la norma IEC 62305-2 lo determinará. Si el edificio ya cuenta con un Sistema de Protección Local (SPL), los paneles deben integrarse en el área protegida existente. Si el edificio no dispone de uno, la evaluación de riesgos determinará si se requiere un SPL, teniendo en cuenta la instalación de los paneles.
¿Cómo se informa de un rayo que ha caído sobre una instalación solar?
En caso de sospecha de impacto de rayo, se recomienda llamar a un técnico cualificado para que inspeccione toda la instalación. Strike Radar puede verificar si realmente se ha producido un impacto cerca del lugar y documentar el suceso para fines de seguro.
