Proteção contra raios para painéis solares — Guia técnico

As instalações fotovoltaicas possuem características específicas que as tornam particularmente vulneráveis ​​a descargas atmosféricas. Suas grandes superfícies metálicas, extensa fiação e, frequentemente, localização em áreas elevadas ou a céu aberto, as tornam suscetíveis tanto a descargas atmosféricas diretas quanto a sobretensões induzidas. Portanto, uma proteção abrangente e adequada é essencial para garantir a produção contínua de energia e a segurança do pessoal.

Por que as instalações solares ficam expostas a raios?

Contrariamente à crença popular, os painéis solares não atraem raios mais do que qualquer outra superfície da mesma altura. No entanto, sua configuração específica cria vulnerabilidades particulares.

• Grande superfície metálica condutora exposta a campos eletromagnéticos
• Cabos CC longos entre os painéis e o inversor — antenas propensas a surtos induzidos
• Inversores e sistemas de monitoramento — eletrônica sensível a transientes
• Instalação em telhado ou campo aberto — exposição direta
• Estruturas de chassis metálicos — risco de corrente de raio se o aterramento for inadequado

Portanto, uma proteção eficaz requer dois níveis complementares: proteção externa (para-raios) contra impactos diretos e proteção interna ( descarregador sobretensões ) contra sobretensões induzidas.

Proteção dupla necessária: Para-raios + Descarregador Sobretensões (DPS)

A norma IEC 62305 distingue claramente entre os dois níveis de proteção. Além disso, a norma IEC 61643 complementa essa distinção, abordando especificamente os dispositivos de proteção descarregador sobretensões para instalações de baixa tensão.

• Proteção externa (IEC 62305-3): para-raios para captação de impacto direto, condutor de aterramento, sistema de aterramento
• Proteção interna (IEC 62305-4 e IEC 61643): descarregador sobretensõesno lado do painel, descarregador sobretensõesCA
• Ligação equipotencial entre as estruturas metálicas e o sistema ligação à terra
• A distância de separação entre a fonte de alimentação de baixa tensão (LPS) e a fiação elétrica é respeitada

Assim, as duas proteções são complementares e não intercambiáveis. Um descarregador sobretensões por si só, não protege contra descargas diretas; um para-raios, por si só, não protege contra surtos induzidos por um raio distante.

Descarregador Sobretensões DC — Proteção Lateral do Painel Solar

O lado CC de uma instalação fotovoltaica é particularmente vulnerável. De fato, os cabos CC que conectam os painéis ao inversor, com comprimentos que podem chegar a várias dezenas de metros, atuam como verdadeiras antenas para sobretensões induzidas.

• Tipo 1 (T1) CC : necessário se o para-raios for instalado no telhado — protege contra descargas atmosféricas parciais.
• Tipo 2 (T2) CC : proteção contra sobretensões induzidas — deve ser instalado em uma caixa de junção ou antes do inversor.
• Tensão de proteção residual Up inferior à tensão suportável do inversor (geralmente ≤ 1,5 kV CC)
• Corrente de descarga nominal adaptada à configuração da instalação

Além disso, os descarregador sobretensões CC devem ser dimensionados de acordo com a tensão máxima do conjunto de painéis solares (Uoc × número de módulos).

Descarregador Sobretensões corrente alternada — Proteção do inversor e da rede elétrica

O inversor é o coração eletrônico do sistema fotovoltaico. Portanto, sua proteção contra sobretensões CA é igualmente crítica.

• Tipo 1+2 (T1+T2) CA : no topo do quadro de distribuição principal de baixa tensão (TGBT) se o edifício estiver equipado com para-raios.
• Tipo 2 (T2) CA : em um quadro de distribuição secundário ou diretamente a montante do inversor.
• Tipo 3 (T3) CA : proteção fina na saída do inversor, próximo ao equipamento de monitoramento
• Coordenação T1+T2+T3 de acordo com IEC 62305-4 e NF C 17-100

Tipos de Descarregador Sobretensões conforme IEC 61643-11

A norma IEC 61643-11 define as categorias de descarregador sobretensões para instalações de baixa tensão. Portanto, a escolha do tipo correto é crucial para uma proteção eficaz.

• Tipo 1 (T1) — testado com forma de onda de corrente de 10/350 µs (Iimp) — primeiro nível de proteção
• Tipo 2 (T2) — testado com forma de onda de corrente de 8/20 µs (Imax) — proteção secundária
• Tipo 3 (T3) — proteção fina na saída do equipamento — onda combinada
• Critério fundamental: menor tensão de proteção residual possível (Up)

Ligação à terra

ligação à terra é uma exigência tanto de segurança quanto regulamentar. Além disso, determina a eficácia de todo o sistema de proteção.

• Todos os componentes metálicos dos suportes do painel são conectados à terra por meio de condutores de descida adequados.
• Resistência de aterramento alvo ≤ 10 Ω (medida e documentada)
• Estacas de fixação no solo feitas de cobre ou aço inoxidável, dependendo do tipo de solo.
• Ligação equipotencial entre chassi, para-raios e painel elétrico

Quando é necessário um para-raios para uma instalação solar?

A norma IEC 62305-2 fornece o método para determinar se um para-raios é necessário. Especificamente, isso depende da densidade de raios local (Ng), da área da superfície da instalação e do nível de risco aceitável.

• Instalações isoladas em campo aberto — alto risco, frequentemente requer para-raios
• Instalações em telhados de edifícios já equipados com um sistema de proteção contra surtos de luz (LPS) — integrando os painéis na área protegida existente
• Instalações urbanas em telhados planos — avaliação caso a caso
• Se o para-raios estiver no telhado, uso de estacas simples em conformidade com a norma IEC 62305 .

Normas aplicáveis

• IEC 62305 — Proteção contra raios (4 partes: generalidades, gestão de riscos, danos físicos, sistemas elétricos)
• IEC 61643-11 — Descarregador Sobretensõesde baixa tensão
• IEC 61643-32 — Guia de aplicação para descarregador sobretensõesCC
• NF C 15-100 — Instalações elétricas de baixa tensão (requisitos franceses para descarregador sobretensões)
• NF C 17-100 — Proteção contra os efeitos indiretos de raios

Gerencie a instalação com o LPS Manager

Após a instalação de sistemas de proteção contra raios, o gerenciamento de documentos e as inspeções periódicas são essenciais. O LPS Manager permite a centralização de todo o arquivo da instalação fotovoltaica: diagramas, referências às descarregador sobretensões, medições de aterramento, relatórios de inspeção e alertas de manutenção.

• Guia de instalação completo com fotos e referências do produto
• Lembretes automáticos para inspeções anuais
• Relatórios em PDF em conformidade com a norma IEC 62305 gerados com um clique
• Integração com o Strike Radar para alertas pós-impacto

Perguntas frequentes

Os painéis solares atraem raios?

Não, os painéis solares não atraem raios mais do que qualquer outra superfície da mesma altura. No entanto, sua grande área metálica e cabos longos os tornam particularmente vulneráveis ​​a surtos de energia causados ​​por descargas atmosféricas próximas, mesmo sem impacto direto na instalação.

Qual descarregador sobretensões devo escolher para uma instalação solar?

Para uma instalação fotovoltaica, descarregador sobretensões CC devem ser instalados na caixa de junção ou a montante do inversor (Tipo 2 no mínimo, Tipo 1+2 se houver um para-raios), e descarregador sobretensões CA devem ser instalados a montante do inversor no lado da rede (Tipo 2 no mínimo). A tensão residual de proteção Up deve ser inferior à tensão suportável do inversor.

Como proteger uma instalação solar contra raios?

A proteção completa de uma instalação solar requer: (1) uma avaliação de risco de raios de acordo com a IEC 62305-2, (2) se necessário, um para-raios IEC 62305 com condutor de aterramento e sistema de aterramento ≤ 10 Ω, (3) descarregador sobretensões CC e CA de acordo com a IEC 61643 e (4) ligação à terra equipotencial de todas as estruturas metálicas.

Um descarregador sobretensões é suficiente para proteger uma instalação solar?

Um descarregador sobretensões por si só, protege contra surtos induzidos, mas não contra descargas atmosféricas diretas. Se a avaliação de risco da norma IEC 62305-2 indicar a necessidade de um para-raios, as duas proteções devem ser combinadas. Por outro lado, se o risco de uma descarga direta for baixo, o descarregador sobretensões por si só, pode ser suficiente para a proteção eletrônica.

Qual a resistência de aterramento necessária para uma instalação solar?

A resistência de aterramento deve ser a mais baixa possível, com um valor alvo ≤ 10 Ω, de acordo com a norma IEC 62305-3. Em solos resistivos (argila seca, rocha), múltiplas hastes de aterramento interligadas ou condutores de aterramento horizontais enterrados podem atingir esse valor.

As instalações solares em telhados requerem um para-raios?

Não necessariamente. A avaliação de risco segundo a norma IEC 62305-2 determinará isso. Se o edifício já estiver equipado com um Sistema de Proteção Local (SPL), os painéis devem ser integrados à área protegida existente. Caso contrário, a avaliação de risco determinará se um SPL é necessário, levando em consideração a adição dos painéis.

Como reportar um raio que atingiu uma instalação solar?

Em caso de suspeita de queda de raio, recomenda-se chamar um técnico qualificado para inspecionar toda a instalação. O Strike Radar pode verificar se realmente ocorreu uma queda de raio nas proximidades e documentar o evento para fins de seguro.