Los sistemas fotovoltaicos (PV) funcionan al aire libre durante largos períodos de tiempo, lo que expone componentes como paneles solares, cajas combinadoras, cables de CC e inversores a cortocircuitos-, sobrecargas y fallas en los equipos. A medida que la energía fotovoltaica continúa produciendo corriente CC, cualquier anomalía en el circuito puede provocar corrientes de falla, dañando el conjunto y otros equipos eléctricos.
Como parte clave del sistema de protección fotovoltaica de CC, los fusibles fotovoltaicos se pueden fusionar rápidamente cuando la corriente excede el rango permitido. Esto interrumpirá el circuito de falla, mitigando así el impacto de las corrientes de falla en los paneles solares, inversores y cables de CC.
1.Principio de protección básico de los enlaces fusibles fotovoltaicos
Los fusibles fotovoltaicos suelen instalarse en serie en circuitos fotovoltaicos de CC.
Durante el funcionamiento normal, la corriente pasa a través del fusible dentro de un rango seguro, lo que permite que el dispositivo continúe funcionando. En caso de cortocircuito o desbordamiento anormal, el elemento fusible dentro del dispositivo se calentará debido al efecto térmico de la corriente. Una vez que la corriente alcanza el umbral de funcionamiento del fusible, el elemento se funde y crea un espacio aislante, cortando efectivamente la corriente de falla.
En pocas palabras, las principales funciones de un fusible fotovoltaico son:
Se permite el paso de la corriente normal y el circuito se interrumpe rápidamente durante eventos de sobrecorriente anormales.
Esta protección evita que las corrientes de falla fluyan continuamente a través de equipos como componentes fotovoltaicos, cables de CC e inversores.
2. ¿Cómo protegen los enlaces fusibles fotovoltaicos los paneles solares?
Los paneles solares no son simplemente fuentes de energía aisladas; Por lo general, se conectan varios módulos fotovoltaicos en serie y en paralelo para formar grupos fotovoltaicos.
Si se produce un cortocircuito, una falla de línea u otra anomalía en una cadena, otras cadenas conectadas en paralelo pueden inyectar corriente en el circuito de falla. Sin una protección adecuada contra sobrecorriente, las corrientes de falla podrían persistir y afectar los módulos o líneas comprometidos.
La ubicación estratégica de los cartuchos fusibles fotovoltaicos permite al sistema desconectar el bypass afectado cuando las corrientes de falla alcanzan el umbral de protección, aislando así la línea de falla de la línea de salud.
Así, la protección que proporcionan los fusibles fotovoltaicos para paneles solares queda demostrada en:
Limitar la sobrecorriente anormal;
Reducir el riesgo de daño térmico a módulos y cables;
Aislamiento de líneas fotovoltaicas problemáticas;
Minimice la posibilidad de que la falla se extienda a otras cadenas. Es importante tener en cuenta que los fusibles no se utilizan para reparar todas las fallas del módulo fotovoltaico, sino que funcionan como parte de un sistema de protección contra sobrecorriente de CC.
3. ¿Cómo protegen los fusibles fotovoltaicos al inversor?
El inversor es responsable de convertir la corriente continua generada por el ensamblaje fotovoltaico en corriente alterna y es el componente central del sistema fotovoltaico.
Si se produce un cortocircuito o una corriente anormal en el terminal de entrada de CC del inversor, la corriente de falla continua puede dañar el terminal de entrada de CC y los componentes electrónicos relacionados del inversor.
Después de instalar los fusibles fotovoltaicos adecuados, cuando la corriente de falla excede el límite especificado, los fusibles pueden interrumpir la ruta de corriente continua correspondiente, reduciendo así el riesgo de flujo continuo hacia el inversor.
Por tanto, en los sistemas fotovoltaicos las funciones de protección interna de los fusibles y los inversores se suelen utilizar juntas, no como sustitutos.
4. ¿Por qué los sistemas fotovoltaicos requieren fusibles de CC especiales?
Los sistemas fotovoltaicos son muy diferentes de los sistemas de CA estándar de bajo-voltaje; Una distinción clave es que los arcos de CC no se apagan naturalmente en cero, como lo hacen los arcos de CA.
Por lo tanto, el diseño de los fusibles fotovoltaicos de CC debe adaptarse a las características operativas de los sistemas de CC y cumplir con los requisitos de tensión nominal, capacidad de trituración, estructura de extinción del arco y condiciones de funcionamiento a largo plazo-.
Al comprar fusibles fotovoltaicos, los fusibles de corriente alterna estándar no pueden utilizarse simplemente como sustitutos de productos diseñados específicamente para aplicaciones fotovoltaicas.
Esto es particularmente importante para los sistemas fotovoltaicos que funcionan con voltajes piezoeléctricos de CC más altos, en cuyo caso es necesario verificar que el voltaje nominal de CC del fusible y la capacidad de ruptura cumplan con los requisitos del sistema.
5. ¿Dónde encajan normalmente los fusibles fotovoltaicos?
En un sistema fotovoltaico real, según la estructura y el diseño del sistema, el fusible se puede colocar en diferentes ubicaciones en el esquema de protección de CC.
Las ubicaciones comunes incluyen circuitos de protección de CC asociados con cadenas fotovoltaicas y cajas combinadoras.
Por ejemplo, al configurar varios paneles solares en cadenas paralelas, puede utilizar dispositivos de protección contra sobrecorriente para proteger las ramas. Si ocurre una anomalía, la cadena de falla se puede desconectar para minimizar el impacto de la corriente de falla en el sistema.
Dependiendo de la capacidad y topología de la planta fotovoltaica, las configuraciones de los Fusibles varían, por lo que se debe determinar la ubicación específica de instalación de acuerdo con el diseño eléctrico del sistema.
6. ¿Qué tipo de fallo provoca que se active un fusible fotovoltaico? Los fusibles fotovoltaicos no son componentes diseñados para funcionar con frecuencia en condiciones normales. Si el fusible explota durante el uso, primero se debe identificar la causa raíz de la falla, en lugar de simplemente reemplazarlo con un fusible nuevo.
Las posibles situaciones de detonación de espoleta incluyen:
Pantalones cortos de hilo:
Los cortocircuitos en componentes, cables o conectores fotovoltaicos pueden provocar corrientes anormales.
Fallos del equipo:
Los fallos internos en algunos dispositivos de CC también pueden provocar desbordamientos.
Problemas de aislamiento de cables:
Las anomalías del aislamiento pueden deberse a daños mecánicos, envejecimiento o factores ambientales.
Selección incorrecta de fusibles:
Si la corriente nominal se selecciona demasiado baja, pueden ocurrir disparos perturbadores incluso bajo corriente de trabajo normal (operación accidental).
Por lo tanto, en lugar de simplemente reemplazar y re-electrificar, cuando se descubre un fusible fotovoltaico quemado, se debe inspeccionar la columna de tubería y el circuito correspondiente.
7. ¿Cómo elegir el cartucho fusible fotovoltaico adecuado?
Optar por un fusible fotovoltaico requiere considerar todo el sistema de CC, no solo la corriente nominal del fusible.
Primero, se debe determinar el voltaje operativo de CC máximo del sistema para garantizar que el voltaje nominal del fusible cumpla con los requisitos del sistema.
En segundo lugar, la corriente nominal adecuada debe determinarse de acuerdo con la corriente de funcionamiento normal de la columna de tubos fotovoltaicos, la corriente máxima permitida y las especificaciones del fabricante del equipo.
Además, se deben tener en cuenta los siguientes factores:
tensión nominal;
Corriente nominal;
Capacidad rota;
Características de fusión;
Dimensiones de montaje;
entorno operativo;
Compatibilidad con portafusibles.
Para proyectos fotovoltaicos a gran-escala, también se deben considerar en el diseño la corriente de cortocircuito-del sistema y la coordinación de la protección.
8. Los fusibles fotovoltaicos no pueden sustituir a otros dispositivos de protección.
Cabe señalar que los fusibles fotovoltaicos son sólo un componente del sistema de protección fotovoltaica de CC.
Un sistema fotovoltaico completo normalmente requiere medidas adicionales-basadas en el diseño del sistema-como aislamiento de CC, protección contra sobretensiones, protección de disyuntores y protección interna del inversor.
Los fusibles son los principales responsables de la protección contra sobrecorriente y cortocircuitos-, mientras que funciones como la protección contra rayos, el aislamiento y otras protecciones eléctricas están a cargo de equipos especializados.
Por lo tanto, al diseñar un sistema de protección fotovoltaica, la configuración debe determinarse de manera integral de acuerdo con la estructura eléctrica general del sistema. Resúmenes
Los fusibles fotovoltaicos protegen equipos clave como paneles solares, líneas de CC e inversores al detectar e interrumpir sobrecorrientes anormales.
En caso de un cortocircuito u otra falla por sobrecorriente en una tubería fotovoltaica, una vez que se cumplan las condiciones de operación, el cartucho fusible interrumpirá la línea de falla, minimizando así el daño al equipo causado por las corrientes de falla continuas. Además, los fusibles fotovoltaicos de CC especialmente diseñados pueden cumplir con los requisitos específicos de voltaje de CC y extinción de arco de los sistemas fotovoltaicos.
Al seleccionar fusibles fotovoltaicos, los compradores e integradores de sistemas deben verificar cuidadosamente especificaciones como voltaje nominal de CC, corriente nominal, capacidad de fractura y características del fusible, así como la compatibilidad con el portafusibles; Las especificaciones se basarán en el diseño eléctrico del sistema fotovoltaico real.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Qué equipo protege principalmente un fusible fotovoltaico?
Se utilizan principalmente para la protección contra sobrecorriente y cortocircuito-de cadenas fotovoltaicas (PV) y su circuito de CC, y ayudan a reducir la influencia de corriente anormal en el conjunto fotovoltaico, el cable de CC, el inversor, etc.
Pregunta 2: ¿Se pueden utilizar cartuchos fusibles de CA estándar en lugar de fusibles fotovoltaicos?
No se recomienda. El sistema fotovoltaico funciona con un circuito de CC, por lo que se debe seleccionar un fusible diseñado específicamente para el voltaje de CC y las condiciones de funcionamiento relevantes.
P3: ¿Por qué los fusibles fotovoltaicos explotan con tanta frecuencia?
El quemado frecuente puede deberse a cortocircuitos, fallas en la línea, anomalías en el equipo, problemas de cableado o selección inadecuada de las especificaciones de los fusibles; Primero se deben investigar las causas fundamentales del fallo.
P4: ¿Qué considerar al reemplazar un fusible fotovoltaico?
Primero, desconecte la fuente de alimentación correspondiente de acuerdo con los protocolos de seguridad del sistema y asegúrese de que el voltaje nominal, la corriente nominal, las dimensiones y las características del fusible nuevo cumplan con las especificaciones de diseño original.
P5: ¿Pueden los fusibles fotovoltaicos proteger a los inversores de diversas averías?
No. Los fusibles brindan principalmente protección contra sobrecorriente y cortocircuito-; Los inversores de protección integral requieren una combinación de sus funciones de protección interna y otros dispositivos de protección en el sistema.
