SÉRIE: PROBLEMAS EM INSTALAÇÕES - RESISTENCIA DE ISOLAMENTO
Neste terceiro e ultimo artigo da série onde tratamos dos principais problemas encontrados em instalações fotovoltaicas e que ocasionam a parada do inversor, abordaremos o erro de baixa resistência de isolamento. Já trouxemos anteriormente um artigo sobre este conceito, apresentando seu significado e principais causas. Porém, neste artigo complementar o anterior, com procedimentos e testes que devem ser realizados para que seja possível identificar onde está ocorrendo a falha, pois ela pode ser em um conector MC4 mal crimpado, em algum trecho do cabeamento CC que acabou perdendo sua camada de isolação ou, menos comum, no módulo fotovoltaico. Imagine o tempo gasto para identificar e corrigir este problema? É com o objetivo de auxiliar na resolução em campo que traremos neste artigo alguns procediemntos que direcionam e facilitam a identificação da falha.
Não entraremos em detalhes do que representa este erro, pois no artigo [https://br.amara-e.com/pt-br/blog/falha-de-isolamento-em-inversores-fotovoltaicos] já falamos sobre os conceitos. Porém, de forma resumida, este erro representa que em algum ponto da instalação está havendo fuga de corrente CC, ou seja, baixa isolação entre os polos positivo e/ou negativo com o terra – É importante lembrar que os inversores fotovoltaicos no mercado atual são de topologia transformeless, ou seja, sem transformador. Isso significa que tanto positivo quanto negativo não devem ser aterrados.
Mas qual é o valor ideal dessa isolação, de que forma posso medir e identificar se é este o problema que está ocorrendo na instalação? Há algumas formas, na verdade. Primeiro, muitos inversores possuem em seus parâmetros, seja no monitoramento remoto ou via display, o valor da resistência ISO disponível para consulta. Com isto, um primeiro indicio já pode ser observado caso este valor esteja baixo.
E o que é um valor baixo? Quanto deve ser este dado para não haver erros no inversor? O parâmetro ISO é calculado da seguinte forma:
R_ISO= V_(cc,max)/30mA
onde Vcc,max é a máxima tensão que o inversor suporta em circuito aberto (600Vcc, 1000Vcc, 1500Vcc a depender do modelo/potência).
Mas após identificado o problema, como saber onde está a falha? O ideal, sem duvidas, deve ser a utilização de um megometro para realizar a medição da resistência de isolamento de cada string.
Porém, poucas empresas possuem um megômetro entre seus equipamentos (deveriam ter, se possível), por ser um equipamento de alto custo. Há outras formas de realizar este teste que, executados da maneira correta, dão um bom resultado e indicam com certa precisão o local do problema. Também é possível realizar um teste conectando string a string no inversor, e verificando com qual delas o inversor irá acusar o erro. Porém, um teste mais efetivo, indicando até onde possivelmente está a falha é o denominado teste de flutuação de tensão.
Como dissemos acima, os polos positivo e negativo não são aterrados, então realizamos o teste a seguinte forma, buscando identificar a fuga:
- Medir a tensão de circuito aberto da string (tensão entre positivo e negativo);
- Medir a tensão entre positivo e terra;
- Medir a tensão entre negativo e terra.
O comportamento, em uma string sem problemas, deve ser conforme imagem abaixo. Nas medições entre polo e terra, o valor da tensão medida (Vs) deve ser inicialmente próximo a ½ da tensão de circuito aberto da string (Voc), decaindo exponencialmente para algo próximo a 0 V (menor do que a tensão de apenas um módulo).
O que esse gráfico significa? Inicialmente, como os polos não são aterrados, possuem uma tensão flutuante. Ao conectar ao terra, estamos equipotencializando os pontos, então a tensão tenderá a zero também (referência terra). Porém, e caso ocorra o seguinte:
O caso acima é típico de ocorrer onde há problema de isolação na string fotovoltaica medida. Sugere-se a conclusão dos testes nas demais strings e, caso seja apenas esta com problema, religar o inversor sem ela conectada – O inversor provavelmente irá operar sem problemas.
Mas voltando a ilustração acima, o que significa os valores 160V e 240V (fictícios)? Como saber onde está havendo a fuga de corrente? Vamos analisar um caso hipotético, onde essa string é composta por 10 módulos cuja tensão de circuito aberto é 40V cada (Voc, str = 400V) e a falha esteja no ponto indicado
Neste caso, como foi gerado um outro ponto com a terra, temos o seguinte:
Da mesma forma, no lado negativo/terra encontraremos o valor de 240V como diferença de potencial, e ficará estabilizado, não cairá para próximo de zero. Isso porque temos 2 pontos como terra (o próprio aterramento e o local onde há fuga). Com estas medições, podemos concluir que a falha está entre o 4º e 5º modulo a partir do cabo positivo, ou 6º e 7º módulo a partir do lado negativo. Com isso, é só ir diretamente ao ponto e verificar:
- Se há alguma falha na camada de isolação do cabo;
- Verificar conectores MC4 (trocar e refazer crimpagem, se for o caso)
- Retirar um módulo da string e verificar se o problema persiste.
Este erro é mais comum de ocorrer logo na instalação, caso haja alguma falha de isolação mais grave. Porém, também é passível de ocorrer após algum tempo, devido principalmente ao desgaste natural dos componentes. E como pode-se observar acima, apesar de não ser tão intuitivo identificar onde está a falha, com alguns testes e conhecimentos sobre o erro, podemos ter um bom indicio do local do problema e solucioná-lo sem a necessidade de refazer toda a instalação CC – que é inviável em sistemas pequenos, imagine em grandes usinas – reduzindo consideravelmente o tempo de manutenção e principalmente os custos envolvidos, seja com materiais, seja com perda de produção de energia.
REFERENCIAS
[1] Falha de isolamento em inversores fotovoltaicos. Disponivel em https://br.amara-e.com/pt-br/blog/falha-de-isolamento-em-inversores-fotovoltaicos
[2] Ensaio de resistência de isolamento em sistemas fotovoltaicos. Disponivel em https://canalsolar.com.br/ensaio-de-resistencia-de-isolamento-em-sistemas-fotovoltaicos/
[3] Manual do fabricante Sungrow. Disponivel https://br.sungrowpower.com/Downloads
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