INFORMAÇÕES PRELIMINARES
Este artigo tem como objetivo orientar e guiar de forma simples para o entendimento e resolução do problema de sobretensão de CA durante os horários de maior geração fotovoltaica.
VERIFICAÇÃO PRELIMINAR DE PARÂMETROS
Estes ajustes definem valores e método de conexão do inversor nas instalações CA.
Norma do país
Deve ser selecionada a norma do país adequada para a localidade, se tratando de Brasil temos a ABNT NBR 16149.
Output Mode
Seleciona o tipo de saída, se possuir neutro deve se selecionar “3 phase-4 wire”, e caso não possua neutro seria “3 phase-3 wire”.
Isolation Mode
É possível selecionar como “input ungrounded whit TF” caso tenha um transformador próprio destinado apenas para o inversor, ou caso não tenha, deve ser selecionado “input ungrounded whitout TF”.
O EFEITO ELÉTRICO
Para entendermos a elevação de tensão quando o inversor esta gerando maior potência, precisamos olhar para a LEI DE OHMS, que diz:
V = I x R
Ou seja, tensão é igual a, corrente X resistência.
O inversor solar é um gerador de corrente, que converte a energia CC das placas em energia CA e é sincronizado na tensão do circuito... mas porque a tensão sobe então?
Sabemos que cabos, disjuntores, trafos... não deveriam ter resistência, porém, na prática existem varias situações onde eles oferecem uma resistência alta, podendo ser apenas uma destas peças, ou até a soma delas.
Esta resistência a passagem da corrente, é o que gera a elevação de tensão.
Imagine o circuito CA todo como sendo uma resistência única, conforme representado nos desenhos a seguir:
Agora imagine que esse valor de resistência esta alto, acima do ideal, o que ocorre com a relação da LEI DE OHMS?
O “I” seria a corrente máxima do inversor (valor de datasheet);
O “R” seria o valor de resistência do circuito conforme representado acima;
E o “V” seria o resultado da multiplicação de I x R:
Então, se “I” é um valor fixo, e “R” for maior que o ideal, veja que o resultado é um “V” maior...
Exemplos:
50 Amperes x 1 Ohms = 50V
50 Amperes x 0,1 Ohms = 5V
Este valor de tensão calculado acima seria somado ao valor de tensão que chega ao inversor, por exemplo, 220V fase-neutro, somado a 50V no primeiro exemplo, dariam 270V, este é um exemplo bem agudo, mas bem comum de se presenciar.
COMO IDENTIFICAR
Cabos:
· Comece avaliando a bitola de cabos, desde o inversor até a rede elétrica, todo o percurso da energia, bitolas abaixo do recomendado para a corrente do circuito geram valores altos de resistência.
· Distancia de cabos muito longos, devendo então ser calculada a queda de tensão dos cabos (explicado mais abaixo).
· Cuidar com o uso de cabos de alumínio, deve ser bem dimensionado.
Componentes:
· Avalie também o dimensional de trafo, se tem capacidade plena de transferência da corrente necessária, trafo com dimensional muito em cima do valor gera um aumento de tensão igual a sua impedância (Valor de Z, indicando em % na placa do transformador).
· Disjuntores, fusíveis... se dão conta desta corrente também.
Conexões:
· Conexões, conectores, emendas... procure por contatos ruins, falso contato, ligações cobre-alumínio inadequadas, na duvida faça um reaperto cauteloso em tudo.
Tensão da rede:
· Valores de tensão elevados facilitam muito o problema. Avalie a tensão da rede, se mesmo com inversor desligado apresenta um valor alto, a norma brasileira ABNT NBR 16149 define as tensões com base em 220V ou 110V, sendo limites de 20% abaixo e 10% acima destes valores: por exemplo, 220V teria limites de 176V até 242V.
Avaliação térmica:
· Utilizar uma câmera térmica para identificar pontos de aquecimento indevido em componentes, contatos, conexões ou cabos, assim indicando um ponto a ser revisado.
Concessionaria de energia:
· É possível que o trafo geral da rua ou instalações não estejam dando conta, verificar com a concessionária da localidade para avaliar. Localidades com muita geração solar, ou com instalações antigas tendem a mostrar este efeito.
Problema em uma fase apenas:
· A elevação de tensão pode aparecer em uma fase apenas, fato que pode ser constatado medindo-se as fases individualmente, ou olhando pelos aplicativos de monitoramento, levando a analise unicamente para esta fase.
QUEDA DE TENSÃO NOS CABOS, COMO CALCULAR?
Resistividade dos materiais:
ρ cobre puro = 0,0181
ρ alumínio = 0,03075
Nota: Se houver um datasheet do cabo com valores da resistência, utilizar os valores informados pelo fabricante para uma maior precisão nos cálculos.
R = (p x L) / S
Exemplo: Resistencia de um cabo de alumínio de 100m de 6mm2
R= (0,03075 x 100) / 6 = 0,5125 ohms.
Nota: Em sistemas monofásicos, precisa considerar no comprimento total do cabo a soma da fase + neutro. No sistema trifásico, você considera apenas o comprimento do cabo de cada fase.
Corrente no cabo:
I = P / U
Também é possível fazer uma medição da corrente para ter um valor com maior precisão ou o ideal é utilizar o valor da corrente máxima de saída conforme datasheet do inversor.
Exemplo:
Inversor solar trifásico de 30KW com uma tensão de 380VCA.
Potência por fase = 30.000 / 3 = 10.000
Tensão por fase = 380 / 1.73 = 220V
Corrente por fase = 10.000 / 220 = 45A
Tensão no cabo:
V = I x R
Para os dados do exemplo acima teremos:
V = 45 x 0,5125 = 23V
Teríamos um aumento de 23V em cada fase devido a tensão nos cabos, elevando a tensão para 403Vca quando em geração plena se não houver cargas próximos consumindo a energia gerada.
Temos que considerar também a perda de potência nos cabos.
Para este mesmo exemplo, seria:
P = U x I
P = 23 x 45 = 1.03kW por fase
Potência total dissipada nos cabos: 1.03 x 3 = 3.09kW
Ou seja, dos 30kW gerados pelo inversor, 3kW são perdidos nos cabos, 10% do total gerado.
TÉCNICA DE IDENTIFICAÇÃO MEDINDO TENSÃO EM PONTOS DIFERENTES
Para se poder identificar até onde a tensão sobe, e onde não sobe mais, afim de identificar até onde vai o problema... podemos medir a tensão em certos pontos chave.
Durante operação, medir a tensão logo abaixo do inversor, nos bornes dele de preferencia. A tensão vai subir até certo valor e desarmar, devido a sobretensão.
Novamente, durante operação, medir a tensão na entrada da residência. Se o problema estiver nas instalações residenciais, a tensão não irá subir, conforme exemplo abaixo.
Desta forma, sabemos que o problema é nas instalações internas e não na rede elétrica.
Caso a tensão durante geração se eleve tanto no inversor como também na rede elétrica em valor igual ou semelhante, temos então que a rede elétrica da localidade esta insuficiente para a geração solar instalada. Sendo assim é necessário contato com a concessionaria de energia para avaliação e solução do problema.
TÉCNICA DE IDENTIFICAÇÃO MEDINDO A TENSÃO SOBRE OS COMPONENTES
Outra técnica válida é medir a tensão durante a geração, em vários pontos da instalação, a fim de identificar um ponto onde a tensão suba de forma indevida.
A ideia é medir os componentes inicialmente, como disjuntores, trafos, fusíveis, e depois medir cabos curtos se houver, bornes se houver...
Digamos que o problema seja o disjuntor, é isso que você vai perceber ao medir a tensão durante geração:
Lembrando que vale medir as 3 fases uma de cada vez, sempre durante geração.
Se o disjuntor estivesse bom, não haveria tensão ao se realizar a medição acima representada.
