A medida que los sistemas fotovoltaicos (PV) avanzan hacia voltajes más altos y mayor capacidad, la elección adecuada de los fusibles, un componente importante del sistema de protección de CC, afecta directamente la seguridad, la estabilidad y la vida útil de todo el sistema fotovoltaico. Si la corriente nominal del fusible es demasiado baja, puede explotar con frecuencia debido a las corrientes de funcionamiento normales. Por el contrario, si la corriente nominal es demasiado alta, es posible que el fusible no pueda interrumpir el circuito a tiempo para que se produzca la falla, lo que provocará daños al equipo o incluso incidentes de seguridad. Por lo tanto, la selección correcta de la corriente y tensión nominal de los fusibles fotovoltaicos es un paso importante en el diseño de sistemas fotovoltaicos.
¿Por qué elegir el fusible fotovoltaico adecuado?
Los sistemas solares fotovoltaicos constan principalmente de un conjunto fotovoltaico, cajas combinadoras, inversores, dispositivos de almacenamiento de energía y dispositivos de protección relacionados. Debido a que los conjuntos fotovoltaicos producen corriente continua (CC), que, a diferencia de la CA, no cruza naturalmente el cero, el arco es más difícil de extinguir en caso de un cortocircuito o una falla por sobrecorriente. Por lo tanto, los sistemas fotovoltaicos requieren fusibles fotovoltaicos de CC especialmente diseñados en lugar de fusibles de CA estándar.
La selección adecuada de fusibles puede lograr los siguientes objetivos:
Fallo de cortocircuito de interrupción rápida, protege el conjunto fotovoltaico y el cable de fibra óptica;
Evite la escalada de corrientes de falla y reduzca los riesgos de incendio.
Mejorar la confiabilidad operativa de inversores y equipos combinadores;
Reduzca los costos de mantenimiento y extienda la vida útil general del sistema.
¿Cómo se selecciona la corriente nominal?
La corriente nominal es uno de los parámetros más importantes de los fusibles fotovoltaicos. En la selección se deben considerar la corriente de cortocircuito-, la temperatura ambiente y las condiciones de funcionamiento continuo del conjunto fotovoltaico.
En general, la corriente nominal del fusible debe exceder la corriente operativa máxima del módulo fotovoltaico manteniendo un cierto margen de seguridad. La industria generalmente sigue este principio:
Corriente nominal de la espoleta Mayor o igual a 1,25 × Corriente de cortocircuito del módulo fotovoltaico (Isc)
Por ejemplo, si un módulo tiene una corriente de cortocircuito-de 13 A, el valor de cálculo es:
13A × 1.25 = 16.25A
En este caso, normalmente se elige un fusible fotovoltaico de 20 A en lugar de un modelo de 15 A para evitar disparos perturbadores durante el funcionamiento normal. Si el sistema está instalado en un ambiente de alta temperatura, la capacidad de carga actual-del fusible disminuirá a medida que aumenta la temperatura; por lo tanto, es necesario realizar ajustes en la curva de reducción de temperatura del fabricante. Esto es particularmente importante para proyectos en lugares como desiertos o tejados expuestos a altas temperaturas.
Además, para conjuntos fotovoltaicos con múltiples cadenas en paralelo, se debe considerar una corriente inversa. Si un segmento falla, otro segmento paralelo puede inyectar una gran cantidad de corriente inversa en el segmento de falla; en consecuencia, el fusible debe poder manejar corrientes de funcionamiento normales y al mismo tiempo fundirse rápidamente en caso de una corriente de falla inversa.
¿Cómo seleccionar la tensión nominal?
Además de los parámetros actuales, la tensión nominal es igualmente importante.
La tensión nominal del fusible fotovoltaico deberá ser igual o superior a la tensión continua máxima que pueda producirse en el sistema. De lo contrario, si bien los fusibles pueden explotar, es posible que no sean eficaces para extinguir el arco de CC y representen un grave peligro para la seguridad.
Los niveles de voltaje actuales comúnmente utilizados en los sistemas fotovoltaicos incluyen:
600 VCC
1000 VCC
1500 VCC
En los últimos años, las grandes centrales eléctricas-instaladas en tierra utilizan cada vez más sistemas de 1500 V CC para reducir las pérdidas en las líneas y los costos de los cables y, al mismo tiempo, aumentar la eficiencia de la generación de energía. Por lo tanto, para sistemas de 1500 V, se debe seleccionar un fusible fotovoltaico dedicado con una clasificación de 1500 V CC; No se pueden utilizar productos de 1000 V como alternativa.
En la selección práctica, el voltaje del circuito abierto-del sistema (Voc) debe calcularse teniendo en cuenta la temperatura ambiente mínima local. Debido a que las bajas temperaturas pueden generar un mayor voltaje de salida del módulo, los diseñadores generalmente usan voltajes máximos de circuito abierto, ajustados a la temperatura ambiente más baja, como base de su selección para garantizar que los fusibles funcionen de manera segura en condiciones extremas.
¿Qué otros parámetros técnicos requieren atención?
Además de la corriente nominal y la tensión nominal, se deben tener en cuenta los siguientes factores:
Capacidad rota
La capacidad de desconexión es la corriente de falla máxima que un fusible puede interrumpir de manera segura. Las grandes plantas fotovoltaicas tienden a experimentar grandes corrientes de cortocircuito-, por lo que se deben seleccionar productos con suficiente capacidad de fragmentación para garantizar interrupciones confiables durante las fallas.
Hora-Características actuales
Los fusibles especiales para células fotovoltaicas suelen tener características de protección optimizadas para sistemas fotovoltaicos; están diseñados para resistir las fluctuaciones de corriente normales causadas por el inicio del módulo y los cambios ambientales, y al mismo tiempo actúan rápidamente en caso de falla. Certificación de producto
Los fusibles fotovoltaicos de alta-calidad suelen cumplir estándares internacionales como IEC 60269-6 y UL 248-19 y están certificados como TÜV y CE. Estas certificaciones demuestran que el producto ha sido probado rigurosamente para garantizar una mayor seguridad, confiabilidad y consistencia.
Adaptabilidad ambiental
Los proyectos fotovoltaicos al aire libre están expuestos a altas temperaturas, bajas temperaturas, radiación ultravioleta, altas temperaturas, humedad, niebla salina, polvo y otros entornos hostiles. Por lo tanto, el fusible debe tener una excelente resistencia a la corrosión, resistencia a la intemperie y estabilidad a largo plazo-.
Errores comunes en la selección
Durante la implementación del proyecto, los usuarios suelen cometer los siguientes errores:
Utilice fusibles de CA estándar en lugar de fusibles de CC específicos para fotovoltaica;
Seleccione el fusible únicamente de acuerdo con la potencia nominal del equipo e ignore la corriente de cortocircuito-del módulo.
Seleccione el voltaje nominal por debajo del voltaje CC máximo del sistema;
Ignore la reducción de la capacidad del portador debido a la temperatura ambiente;
No se considera el efecto de la corriente inversa en la configuración de cadenas en paralelo.
Estos problemas pueden afectar la efectividad de la protección e incluso provocar una falla de la protección durante una falla. Por lo tanto, los parámetros del sistema y las normas relacionadas deben observarse estrictamente en el proceso de cálculo y selección de la fase de diseño.
Conclusión:
Si bien los fusibles fotovoltaicos son pequeños elementos de protección, desempeñan un papel crucial a la hora de garantizar el funcionamiento seguro de todo el sistema fotovoltaico. La selección correcta de la corriente y el voltaje nominales no solo puede proteger eficazmente los componentes, inversores y cables fotovoltaicos, sino también reducir la tasa de fallas del sistema y mejorar la eficiencia operativa de la planta. Con la creciente popularidad de los sistemas fotovoltaicos de alto-voltaje de 1500 V y los proyectos de almacenamiento de energía a gran-escala, la selección de fusibles se centrará cada vez más en una alta capacidad de fragmentación, una alta confiabilidad y una estabilidad a largo plazo-. Los diseñadores deben realizar una evaluación integral basada en los parámetros eléctricos del sistema, el entorno operativo y los estándares internacionales para garantizar el funcionamiento seguro y eficiente a largo plazo-de las plantas de energía fotovoltaica.
Preguntas frecuentes
1. ¿Se pueden utilizar fusibles de CA estándar en lugar de fusibles fotovoltaicos?
No. Los fusibles de CA carecen de capacidad de extinción de arco y no pueden cumplir con los requisitos de protección de CC de los sistemas fotovoltaicos.
2. ¿Es más segura la corriente nominal más alta de un fusible fotovoltaico?
No. Una corriente nominal excesiva reduce la sensibilidad de la protección contra sobrecorriente y puede impedir que el circuito se desconecte a tiempo para que falle. Por lo tanto, la corriente nominal debe seleccionarse adecuadamente de acuerdo con la corriente del circuito de cortocircuito-del módulo y las especificaciones de diseño.
3. ¿Por qué los sistemas fotovoltaicos de 1500 V deben utilizar fusibles de 1500 V?
Debido a que el voltaje nominal del fusible no debe ser inferior al voltaje operativo máximo del sistema, de lo contrario, el fusible podría no extinguir eficazmente el arco de CC después de la detonación, poniendo en peligro la seguridad del equipo y del personal.
