4 de mayo de 2019 - Canal Energía solar

No hay duda de que la energía solar fotovoltaica es una de las formas de generación de energía más prometedoras en Brasil. Todos los sistemas solares fotovoltaicos son cada vez más accesibles y el mercado muestra altas tasas de crecimiento. Los consumidores están cada vez más interesados en sus beneficios. Los fabricantes invierten cada vez más en nuevas tecnologías, desarrollando productos con mayor eficiencia y menor coste. Los distribuidores de equipos aumentan sus stocks y ofrecen más productos y opciones al mercado. Finalmente, se produce un aumento importante de profesionales y empresas que operan en el sector. Todos estos factores contribuyen a que el mercado sea cada vez más competitivo. Sin embargo, este crecimiento acelerado –combinado con el desconocimiento de gran parte de los consumidores– permite la entrada de empresas y profesionales no preparados, lo que pone en riesgo la calidad de los proyectos y servicios. Instalaciones eléctricas. Todas las instalaciones eléctricas, especialmente los proyectos de generación de energía, requieren supervisión por parte de un técnico competente y calificado. El incumplimiento de esta norma puede poner en riesgo los bienes materiales y la vida de las personas que decidan instalar un sistema fotovoltaico. Un ejemplo de un problema que puede ocurrir se ve en la imagen a continuación, que muestra el resultado de un incendio que se inicia en los terminales de entrada del inversor fotovoltaico. Descripción del suceso Se trata de un sistema solar compuesto por un inversor de 40kW y 125 módulos fotovoltaicos. . Luego de su entrada en operación, el sistema requirió mantenimiento debido a la baja eficiencia reportada por el cliente. Al llegar al sitio de instalación, el equipo de mantenimiento apagó el disyuntor que conecta el inversor a la red AC (corriente alterna) y también. El interruptor seccionador DC (corriente continua) integrado en el inversor. Teóricamente, apagando estos dos interruptores se habrían cumplido las condiciones de seguridad necesarias para el mantenimiento del sistema. El siguiente paso sería desconectar los conectores MC4 (entradas del módulo fotovoltaico) de la parte inferior del inversor. El primer intento de desconexión generó un arco eléctrico y fue suficiente para provocar casi instantáneamente un incendio en la zona. ¿Qué pudo haber pasado si el sistema estaba apagado tanto en el lado AC como en DC Análisis técnico de los hechos El inversor utilizado en el sistema tiene 8 entradas de string y 2 entradas MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia), además de fusibles y un integrado? Interruptor seccionador CC. En la Figura 1 a continuación mostramos el diagrama eléctrico de una de las entradas MPPT del inversor, donde verificamos la existencia de 4 entradas para la conexión de strings fotovoltaicos. Figura 1: -Una de las entradas MPPT del inversor. El interruptor seccionador se sitúa después de los buses donde se conectan los strings en paralelo, como podemos ver en las Figuras 1 y 2. De esta forma, desconectar el interruptor de CC mantiene energizados los buses de entrada y en consecuencia las cadenas permanecen conectadas eléctricamente entre sí, como vemos en la figura siguiente. Sin embargo, esto no debería ser un problema. Figura 2 - Strings con diferente número de módulos conectados a las barras positivas y negativas de una de las entradas MPPT del inversor Luego de extinguir el incendio, se realizó una inspección técnica al sistema y se identificó en el proyecto la siguiente configuración, con los strings conectado a la entrada MPPT2:MPPT2ST1 - 17 módulos;ST2 - 16 módulos;ST3 - 15 módulos;ST4 - 15 módulos Se puede observar claramente que el arreglo estaba compuesto por cadenas que contenían un número diferente de módulos fotovoltaicos y conectados en paralelo, como se muestra en la Figura 2. Esta situación debe evitarse y está prohibida por las normas de diseño de instalaciones eléctricas fotovoltaicas. Cualquier diseñador o instalador bien preparado sabe que no se deben colocar diferentes strings en paralelo, ya sea con diferente número o tipo de módulos. Corriente inversa. La conexión en paralelo de diferentes strings provoca una diferencia de potencial entre los strings con más módulos (mayores voltajes) y los. cadenas con menos módulos (voltajes más bajos). Con la diferencia de potencial y la existencia de un camino, existe circulación de corriente inversa en los módulos de las cadenas más pequeñas. Esta situación se ilustra en la Figura 3, donde vemos un ejemplo (diferente a la configuración del caso estudiado) en el que no existe. Son tres cadenas con 16 módulos y 1 cadena con 14 módulos conectados en paralelo. Como indica la figura, las cadenas de 16 módulos suministrarán corriente eléctrica en su sentido normal, mientras que la cadena de 14 módulos recibirá corriente en el sentido inverso. Figura 3: El paralelismo de cadenas con diferente número de módulos puede hacer que circule corriente inversa en la cadena más pequeña. La corriente inversa en los módulos solares, aunque no deseada, puede ocurrir en sistemas fotovoltaicos cuando existe alguna desigualdad entre las cadenas conectadas en paralelo. Incluso con cadenas idénticas, puede ocurrir corriente inversa si hay una diferencia en la incidencia de la radiación solar sobre las cadenas. Así, las cadenas con menos luz (sombreadas o sucias, por ejemplo) tendrán voltaje reducido y recibirán corriente inversa impuesta por más. cuerdas iluminadas. Para evitar este problema, es necesario utilizar fusibles en serie con las cuerdas en cualquier proyecto fotovoltaico en el que haya tres o más cuerdas en paralelo. ¿Cuál fue la causa del accidente de un circuito eléctrico de corriente continua bajo carga, condición muy? propicio para la generación del arco eléctrico, que fue lo que provocó el incendio. Había corriente circulando entre las propias cuerdas, incluso con el inversor apagado, estando las cuerdas más pequeñas bajo corriente inversa, como se ilustra en la Figura 4. Apagar el disyuntor de CA y el seccionador de CC no pudo evitar la existencia de corriente eléctrica en los módulos en este caso. Figura 4: Corrientes inversas dividiéndose entre cadenas con menos módulos Como se comentó anteriormente, el incendio fue causado por la presencia de corriente en el circuito durante el seccionamiento al retirar el conector. En un sistema bien diseñado, con cadenas del mismo tamaño, no debería circular corriente a través de los módulos fotovoltaicos. En rigor, la causa del accidente fue un error de diseño, un error muy básico cuya explicación sólo puede fundamentarse. por falta de preparación de quién lo diseñó y también de quién instaló el sistema. El suceso en cuestión no es un accidente, sino un error técnico. ¿Por qué los fusibles no funcionaron en este caso? Los fusibles en serie con los strings presentes en el interior del inversor podrían haberse activado impidiendo la existencia de corriente en el sistema. Los módulos fotovoltaicos están especificados para soportar una corriente inversa que suele ser el doble de la corriente nominal de cortocircuito, es decir, alrededor de 18 A en los módulos actualmente disponibles en el mercado. La corriente de interrupción de los fusibles debe situarse por debajo de este valor (18 A) y obviamente por encima. el valor nominal de la corriente de cortocircuito (9A). Tipicamente, fusíveis com corrente de interrupção nominal de 12A seriam usados neste projeto, suficientes para proteger os módulos caso ocorressem correntes reversas acima de 12A.Em um sistema fotovoltaico corretamente projetado, com strings de iguais características, a circulação de corrente reversa é possível, mas poco provable. A menos que las condiciones de irradiación solar sean muy diferentes entre las cadenas, la corriente inversa no fluirá y, de hecho, es muy raro que esto suceda. ¿Qué pasó entonces en este proyecto? Analizando el circuito de la Figura 4, vemos que hay corrientes circulando por todos los módulos, siendo las cadenas más pequeñas continuamente un camino para el paso de la corriente eléctrica suministrada por las más grandes. De esta manera, incluso con idénticas condiciones de irradiación solar, siempre habrá algo de corriente circulando por los módulos. Los fusibles podrían haber actuado si tuviéramos un mayor número de cuerdas, generando condiciones para la creación de corrientes inversas de alta intensidad. Sin embargo, en este caso las corrientes inversas se dividieron entre las cadenas más pequeñas, provocando corrientes ciertamente inferiores a 12 A, valor de interrupción de los fusibles. Aun así, en caso de arco eléctrico, ¿por qué no funcionaron los fusibles? La respuesta es sencilla: no es función de los fusibles proteger el circuito contra los arcos eléctricos. Si la intensidad del arco eléctrico es inferior a la corriente de interrupción del fusible, éste ni siquiera notará la existencia del arco. Es un error común pensar que los fusibles presentes en los circuitos fotovoltaicos (del lado de CC) previenen accidentes como este. La función de los fusibles es prevenir sobrecorrientes en los circuitos (para proteger los módulos) y no tiene relación con la extinción de arcos eléctricos. Conclusión: Existen errores evidentes de diseño y ejecución en este caso práctico. La raíz del problema residía en la conexión en paralelo de cadenas con diferente número de módulos, un grave error conceptual que cualquier diseñador o instalador bien preparado no debería cometer. Es fundamental que las características eléctricas de las cadenas conectadas en paralelo sean las mismas (la desviación máxima permitida es del 5 % en cualquier variable: potencia, tensión o corriente). Además, la inclinación de instalación y el acimut de los módulos de cuerdas paralelas deben ser los mismos (también con una desviación máxima permitida de funcionamiento del 5%). El sistema estaba mal diseñado, mal instalado y no fue puesto en servicio (inspeccionado) antes de la puesta en servicio. Desgraciadamente, el consumidor que adquiere una instalación fotovoltaica no sabe que está siendo perjudicado por malos profesionales, poco preparados, que perjudican la imagen del mercado de la energía solar fotovoltaica. Aún con todos estos fallos de diseño e instalación, un equipo cualificado se pone en marcha. contratado para inspeccionar el proyecto seguramente habría detectado y señalado los fallos del sistema y habría evitado el incendio. Este texto fue publicado en el área de artículos de Linkedin del autor y se reproduce aquí con su consentimiento. Su contenido fue editado, complementado y revisado por el equipo editorial deCanal

Noticias

Estudio de caso: incendio en inversor solar fotovoltaico