7 de maio de 2021

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Norma IEC 63227: proteção de sistemas FV contra surtos e descargas atmosféricas

Com a publicação da IEC 62337:2020 uma lacuna foi preenchida, já que ela é uma norma válida no Brasil

Autor: 16 de abril de 2021abril 30th, 2021Artigos técnicos
Norma IEC 63227: proteção de sistemas FV contra surtos e descargas atmosféricas

A viabilidade técnico-econômica da geração fotovoltaica depende da proteção dos sistemas fotovoltaicos contra os efeitos das descargas atmosféricas diretas ou indiretas. 

No Brasil este objetivo é alcançado pela aplicação das normas técnicas ABNT NBR 5419:2015, ABNT NBR 16690:2019, IEC 61643-32 e pela IEC 63227:2020, que em conjunto apresentam uma série de medidas para evitar ou limitar os danos provocados pelos raios.

Na ausência de uma norma ABNT sobre um tema específico, deve-se utilizar as normas IEC, organização da qual o Brasil faz parte. Uma boa notícia para os profissionais do setor fotovoltaico é a publicação da já citada norma IEC 63227:2020, dedicada à proteção de SFV contra descargas atmosféricas e surtos de tensão.

Inicialmente, alguém que deseje proteger um sistema fotovoltaico contra descargas atmosféricas deve conhecer bem a norma ABNT NBR 5419:2015, porque os principais aspectos da PDA (Proteção contra Descargas Atmosféricas) estão nela presentes e serão utilizados quando se consulta a norma IEC 63227:2020, que é direcionada especificamente para o projeto da PDA de sistemas fotovoltaicos. 

Pela sua extensão, local de instalação e características construtivas, os sistemas fotovoltaicos são muito vulneráveis às descargas atmosféricas e exigem medidas de proteção muito bem elaboradas. 

Como a potência de um sistema fotovoltaico é diretamente proporcional à área ocupada pelos seus módulos e a probabilidade de um objeto ser atingido por uma descarga atmosférica também é proporcional à área ocupada por ele (área de exposição equivalente) [1], quanto maior for a potência de um sistema fotovoltaico maior será a probabilidade de ele ser atingido diretamente por um raio.

Figura 1 - O número de descargas atmosféricas que atinge uma usina solar é diretamente proporcional a sua área.

Figura 1 – O número de descargas atmosféricas que atinge uma usina solar é diretamente proporcional a sua área

A norma IEC 63227:2020 possui 42 páginas e está dividida em oito partes, cinco anexos e a bibliografia. Ela trata do SPDA (Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas) e das MPS (Medidas de Proteção contra Surtos), protegendo com isso tanto a estrutura do sistema fotovoltaico quanto os seus circuitos e componentes eletroeletrônicos. 

Devido à presença de semicondutores tanto nos módulos fotovoltaicos, quanto nos inversores solares, os sistemas fotovoltaicos são extremamente vulneráveis ao efeito do  impulso eletromagnético da descarga atmosférica (LEMP – Lightning Electromagnetic Impulse), que pode alcançar a distância de até 2 km do ponto de impacto do raio, causando tensões e correntes induzidas, que transferirão para o sistema fotovoltaico uma energia que os seus componentes podem não suportar. 

Entre os vários pontos apresentados pela norma IEC 62337:2020, vale ressaltar a relação entre a distância de um SPDA isolado e o sistema fotovoltaico, que em muitas situações deverá ser maior que a distância de segurança “S”; além dos critérios utilizáveis para se determinar quando um DPS (Dispositivo de Proteção contra Surtos) será de classe I ou classe II, ou a necessidade de aplicação de blindagens e roteamento de cabos como formas de MPS. 

O primeiro passo para se aplicar a norma IEC 63227:2020 nos projetos de SFV é lê-la por inteiro, do princípio ao fim, sem se deter em cada item. Uma noção geral do texto da norma será necessária para a posterior compreensão de seus pontos específicos. 

Não é possível entender algumas determinações sobre o posicionamento dos captores, por exemplo, sem que se entenda a filosofia da distância de segurança. Ao mesmo tempo, cabe aqui relembrar que uma norma não é um guia e muito menos um livro texto, pois ela mais informa do que explica. 

Muitas das suas recomendações foram escritas para profissionais que conhecem razoavelmente sobre descargas atmosféricas, surtos de tensão e DPS [2], entre outros assuntos. 

Por esse motivo, vale reforçar que não é possível fazer um projeto de PDA para um sistema fotovoltaico se não se sabe como fazer um projeto de PDA para outros tipos de edificações.

Figura 2 - DPS são fundamentais para a proteção de um SFV contra os efeitos das descargas atmosféricas diretas ou indiretas

Figura 2 – DPS são fundamentais para a proteção de um SFV contra os efeitos das descargas atmosféricas diretas ou indiretas

A questão relativa a PDA em sistemas fotovoltaicos é uma maior inter-relação entre o SPDA e as MPS em arranjos fotovoltaicos, já que seu principal componente, os módulos, contêm semicondutores, sensíveis aos efeitos do LEMP. 

Enquanto em uma estrutura convencional cabos e equipamentos encontram-se principalmente na Zona de Proteção contra Raios (ZPR) 1, em instalações fotovoltaicas esses mesmos elementos estarão na ZPR 0B

Por esse motivo, de forma semelhante ao que ocorreu com a telefonia celular, os SFV representarão um teste de fogo para quem trabalha com a PDA, porque o que for feito terá que ser bem feito, ou as descargas atmosféricas inviabilizarão técnica e economicamente esses sistemas.

Figura 3 - Muitas falhas em sistemas fotovoltaicos se devem a descargas atmosféricas. Fonte: firehouse.com

Figura 3 – Muitas falhas em sistemas fotovoltaicos se devem a descargas atmosféricas. Fonte: firehouse.com

A proteção contra descargas atmosféricas de sistemas fotovoltaicos ainda é algo negligenciado no Brasil, apesar de estatísticas internacionais apontarem que elas são responsáveis por aproximadamente 26% das falhas que acontecem nesses sistemas. 

Em relação à falta de conhecimento sobre a aplicação da PDA em sistemas fotovoltaicos, a publicação da IEC 63227:2020 representa uma solução para esse problema, já que suas informações servirão como base para novos projetos e a disseminação dos seus conceitos beneficiará todo o segmento fotovoltaico. 

Mas vale ainda ressaltar que nenhuma norma será eficaz se não for estudada e posteriormente aplicada. Caso essa norma siga a máxima brasileira “lei que pega e lei que não pega”, teremos enormes prejuízos no país com sistemas fotovoltaicos apresentando falhas temporárias ou permanentes — algo que nenhum profissional da área deseja que aconteça.   

A publicação de um texto sobre a proteção de sistemas fotovoltaicos contra as descargas atmosféricas também é um objetivo da CE (comissão de estudos) 003:064.010 da ABNT, que revisa a edição de 2015 da norma ABNT NBR 5419. 

Com a publicação da IEC 63227:2020 uma lacuna foi preenchida, já que ela é uma norma válida no Brasil, além de ser reconhecida internacionalmente. 

Entretanto, muitos profissionais brasileiros não leem em inglês e o preço de aquisição de uma norma IEC ainda é muito elevado, o que pode dificultar a aceitação e a utilização desta importante norma no mercado fotovoltaico brasileiro.  

Referências

1) SUETA, Hélio Eiji. O Setor Elétrico. A área de exposição equivalente segundo a Parte 2 da ABNT NBR 5419:2015. Revista O Setor Elétrico, edição 113. Junho de 2015.

2) VILLALVA, Marcelo. Stringbox com DPS é necessária ou não? O que diz a NBR16690? Canal Solar.

Sergio Roberto Santos

Sergio Roberto Santos

Engenheiro Eletricista na Lambda Consultoria. Experiência como engenheiro de instalações elétricas e em indústrias como vendedor técnico e engenheiro de vendas.

Um comentário

  • Avatar Flávio Granato Pereira disse:

    Boa a reportagem! Trabalhei 22 anos na area de infraestrutura de telecomunicações e vi muitos estragos causados por descargas atmosféricas. Também tive a oportunidade de participar de muitos treinamentos de “Como fazer uma proteção eficiente” e vi resultados práticos positivos, quando bem aplicados e bem feitos, daquilo que se aprendeu na teoria. VAMOS PROTEGER NOSSO SISTEMA FV!

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