PROBLEMAS COMUNS NO SISTEMA FV - SOBRETENSÃO CA – Amara Solar

SÉRIE: PROBLEMAS EM INSTALAÇÕES - SOBRETENSÃO

Os inversores fotovoltaicos possuem cada vez mais tecnologias embarcadas e facilidades de monitoramento/detecção de problemas, com diversos tipos de alertas para cada possível anomalia que ele identifica. Com isso, suas indicações facilitam a analise por parte dos técnicos responsáveis para correção do mesmo. Porém uma maior quantidade de informações a respeito do sistema pode não representar uma vantagem, caso a pessoa responsável pela analise não souber os conceitos por tras de cada um dos erros.

Nos manuais dos equipamentos, por exemplo, há listas com diversos códigos de erro, como pode ser visto abaixo. Porém, aqui abordaremos os três mais comuns que chegam ao suporte técnico, onde todos indicam anormalidades na instalação e que necessitam de uma analise/correção em campo. Grande parte dos erros citados e apresentados nos alertas dos inversores dizem respeito a um problema na instalação e não no inversor, que apenas o identificou. Lembrando que os códigos variam para cada fabricante, porém o conceito por trás da causa do erro é o mesmo para a grande maioria dos alertas gerados.

Entre os de maior ocorrência em sistemas FV que chegam ao suporte técnico, estão sobretensão CA, ilhamento e baixa resistência de isolamento, onde cada um será abordado de forma exclusiva em uma série de três artigos, começando por este, onde trataremos do erro de sobretensão, sem dúvidas a demanda mais comum.

O erro de sobretensão, quando a ocorrência é no lado da concessionária (tensão alternada), representa que o inversor está medindo, na sua entrada, um valor de tensão por fase maior do que o configurado para proteção no inversor. Todo equipamento deste tipo possui uma tensão nominal de atuação e uma faixa limite de variação, definido por normas e reoluções como da ANEEL – Agencia Nacional de Energia Elétrica, que regulamenta o setor no Brasil, assim como contido na ABNT – Associação Brasileira de normas técnicas.

Segundo estas, todo inversor fotovoltaico deve, obrigatoriamente, entrar em proteção e se desligar caso os valores da tabela abaixo sejam atingidos:

Tensão mínima de operação	Tensão nominal de operação	Tensão máxima de operação
0,8 x V_nom (80% de V_nom)	V_nom	1,1 x V_nom (110% de V_nom)

Ou seja, em uma rede elétrica com tensão nominal sendo 220V, o inversor atuará por proteção de sobretensão ao chegar em 242V e subtensão em 176V. Isso deveria ser pouco comum, porém ocorre com enorme frequencia em diversas instalações no Brasil. E qual a razão disto?

Há alguns motivos que podem originar um erro por sobretensão. Um menos comum, e simples de resolver, é quando o setup foi configurado de maneira equivocada. Por exemplo, digamos que a rede onde o sistema foi instalado é monofásica rural 254V, comum no Brasil. Caso seja selecionado a opção informada anteriormente (V_nom = 220V), obviamente o sistema não irá operar, pois a tensão nominal (254V) já é maior do que o valor de proteção configurado, sendo necessário realizar o ajuste correto dos valores de proteção.

Porém, os casos mais corriqueiros não dizem respeito a isso, e sim a real elevação de tensão CA que chega ao inversor, sendo isto causado por uma das duas seguintes opções: rede elétrica da concessionária precária ou problemas internos na instalação CA do sistema fotovoltaico. Contudo, antes de entrar no detalhe de cada uma, vamos entender como a sobretensão ocorre. A variação da tensão está relacionada a corrente que será transportada entre os pontos da instalação, ou de forma geral, entre o gerador e a carga. Podemos ilustrar da seguinte forma:

O ponto onde consta o gerador, no nosso caso representa o inversor fotovoltaico. A carga pode ser o próprio consumo interno do cliente ou, em casos onde há um excedente de geração, a energia adicional é transportada para a concessionária, atendendo consumidores vizinhos. Em ambos, ao transportar a energia entre dois pontos, temos uma variação de tensão devido a impedância/resistência existente no trecho, sendo obtida pela 1ª Lei de Ohm:

V=Vgerador-Vcarga=Zeq*I

Onde Z_eq é a impedância equivalente do circuito e I a corrente circulando por ele.

Ou seja, quanto maior for a minha corrente circulando, e quanto maior a impedância (resistência) do circuito, maior será a variação da tensão. Por isso é tão comum os problemas de sobretensão ocorrerem principalmente nos horários de pico do sistema fotovoltaico – É quando temos o maior valor de corrente elétrica circulando por este trecho. E pelo mesmo motivo, nos momentos de menor geração ou no caso do inversor desligado, a tensão elétrica medida está “normal”. Claro, não há corrente circulando, consequentemente não há variação na tensão elétrica entre os pontos.

E como não é viável muito menos interessante reduzirmos a corrente injetada (reduzir potência), temos que entender o porque a impedância está alta a ponto de desarmar o equipamento por sobretensão. Como dito anteriormente, isto se deve a instalação elétrica interna que referencia o inversor, ou a rede elétrica da concessionária de energia. No primeiro caso, um trecho muito longo de cabeamento CA, sem a adequada seção do cabo, alguma emenda ou conexão nos quadros que possa estar com mal aperto, gerando uma alta resistência (ponto quente), tudo isso pode ocasionar uma elevação considerável de tensão. Ou ainda, algo muito comum de ocorrer: Você (ou o eng. responsável pela obra) dimensionou corretamente a seção de cabo para o inversor, revisou todas as conexões até o quadro interno do cliente, e está tudo certo. Porém, qual a qualidade e confiabilidade da rede existente, conectando o quadro geral do seu cliente até o padrão de entrada? Pode ser que ai esteja o problema.

Já nos casos de o problema estar na rede da concessionária, é bem comum de ocorrer principalmente em redes rurais, redes fim de linha, com menor qualidade e confiabilidade na mesma. Geralmente são redes elétricas mais antigas, com menos manutenção da equipe, etc. Quando “sofrem” uma injeção alta de corrente vinda dos inversores, não suportam transmitir essa energia por longo trecho, com qualidade satisfatória para manter os níveis elétricos exigidos por norma.

Como dito no inicio, o erro de sobretensão em 99,9% dos casos será um problema na instalação, não no inversor. Então, o primeiro passo é buscar identificar qual a origem/causa da sobretensão na rede elétrica. Muitos instaladores partem direto para uma ampliação do range de proteção do inversor, visto que a grande maioria suportam tensões mais elevadas, chegando a valores como 270V por exemplo. Porém isso tem algumas implicações:

Nem sempre essa elevada faixa de tensão fará o inversor trabalhar em seu ponto ótimo, reduzindo eficiência do sistema;
Se há um problema na instalação, cedo ou tarde isso pode se agravar e, mesmo com o ajuste de sobretensão, o erro continuar ocorrendo, perdendo rendimento;
A tensão, quando ajustada, será elevada como um todo na instalação. Então há risco da queima de equipamentos eletrônicos do cliente, que possam ser mais sensíveis a essa variação;
As normas atuais exigem uma atuação da proteção de sobretensão com 10% acima da tensão nominal (já citado anteriormente). Eventuais danos a rede elétrica originados destas alterações podem vir a ser responsabilizados à unidade consumidora onde o inversor funciona fora desses limites.

Então, devemos conhecer os conceitos que causam essa elevação, e atuar para corrigi-los. Inicialmente, deve ser verificado se o projeto elétrico realmente atende aos requisitos mínimos, se está corretamente dimensionado e, a partir disso, se a instalação condiz com o que foi projetado. Feito isso, uma possível forma de se ter um primeiro indicio do local do problema é realizar a medição da tensão em alguns pontos, de forma simultânea, para encontrar em qual trecho está havendo a variação da tensão. Por exemplo:

Acima, podemos ver a medição da tensão sendo realizada em 3 pontos distintos da instalação: No inversor fotovoltaico, no quadro CA interno do cliente, onde o sistema FV é interligado, e por fim no padrão de entrada da concessionária. Medição a ser realizada com o inversor em funcionamento, claro, já que é neste momento que ocorre a sobretensão. Com isso, podemos ter um diagnostico inicial da seguinte forma:

Elevação de tensão no trecho entre inversor-quadro CA à Possivel problema na instalação FV: cabos, conexões, mal apertos, transformadores de má qualidade (alta impedância), etc.
Elevação no trecho quadro CA–padrão de entrada: Infraestrutura existente no cliente com problemas, seja baixa qualidade, mal dimensionada, má conexão, etc.
Elevação “conjunta” em todos os pontos, ou seja, do inversor até o padrão, a tensão se mantem muito próxima, mesmo durante a elevação de tensão à Possivel problema de infraestrutura da concessionária.

Nos dois primeiros, uma inspeção detalhada na instalação será suficiente para encontrar o problema e corrigi-lo. No ultimo, depende-se de ser feita uma reclamação junto a concessionária de energia para reforço/reparo na rede, pois é a única solução permanente para o caso. Lembremos que ao emitir o parecer de acesso, a concessionaria nos garante que podemos realizar a conexão FV com a potência informada e que a rede elétrica suportará tal sistema. Um analisador de qualidade instalado no local por um período de tempo, coletando informações, será de grande valia para essa argumentação junto a eles.

CONCLUSÃO

Sobretensão não deveria ser, porém é um problema comum de ocorrer nos sitemas FV instalados no Brasil. Redes elétricas com baixa qualidade por parte das concessionárias, principalmente em redes mais afastadas, inviabiliza ou prejudica a geração de energia elétrica por parte dos inversores. Soma-se a isso diversos erros de instalação, má qualidade de materiais e equipamentos empregados, e temos então o erro de maior ocorrência nos sistemas fotovoltaicos brasileiros. Pra agravar, faz-se o ajuste dos parâmetros de proteção do inversor para seus limites máximos como se estivéssemos ajustando a data e hora do equipamento, sem analise previa e sem entender os riscos envolvidos nesse processo, sem buscar conhecer as razões para que aquela rede esteja sujeita a sobretensão CA. Esses e outros motivos corroboram para reclamações cada vez mais frequentes de usuários finais (clientes) insatisfeitos com um produto que só deveria trazer segurança e economia na sua conta de energia.

REFERENCIAS

[1] NBR 16149 – Sistemas fotovoltaicos (FV) – Caracteristicas de interface de conexão com a rede elétrica de distribuição

[2] NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão

[3] Desligamento do inversor fotovoltaico por variação da tensão. Disponivel em https://canalsolar.com.br/desligamento-do-inversor-fotovoltaico-por-variacao-da-tensao/

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