Cómo fusionar correctamente un sistema solar

Los paneles solares se han vuelto mucho más comunes recientemente a medida que las personas de todo el mundo comienzan a cambiar hacia una forma de vida más ecológica y sostenible. Salir de la red requiere que algunas personas puedan hacer sus propias tareas domésticas y, en circunstancias como esta, saber cómo cablear correctamente los paneles solares es esencial. 

En la mayoría de los casos, se requiere un fusible del sistema solar entre un panel solar y su controlador de carga porque los fusibles y rompedores de circuito proteger el cableado del sobrecalentamiento. Esto también evita que los aparatos se incendien o se dañen en caso de cortocircuito. Sin embargo, si los paneles solares están cableados en serie, rara vez se requiere un fusible.

¿Qué es un fusible solar?

El fusible solar es un tipo de fusible especialmente diseñado para sistemas de energía solar y sirve como una línea crítica de defensa contra fallas eléctricas en su sistema solar. Están diseñados para proteger los equipos solares contra sobrecalentamientos, sobrecargas o cortocircuitos que puedan producirse. Cuando ocurre una falla eléctrica, el fusible actúa como un eslabón débil en el circuito, derritiendo y rompiendo la conexión para evitar el flujo de corriente excesiva. El fusible solar se puede elegir en función de varios factores, como el tamaño y la forma físicos, el amperaje nominal, la capacidad de ruptura y muchos más.

Sin el uso adecuado de los fusibles, un cortocircuito o una sobrecarga pueden provocar que los cables se sobrecalienten, que el aislamiento se derrita e incluso provocar un incendio. Los fusibles ayudan a mitigar estos riesgos al interrumpir rápidamente el flujo de electricidad antes de que se produzcan daños. También protegen sus paneles solares de la corriente inversa, lo que puede ocurrir cuando un panel queda sombreado o defectuoso, lo que puede provocar que extraiga corriente de otros paneles de la cadena.

Cuándo fusionar paneles solares

El NEC proporciona pautas para la fusión de paneles solares en función de la corriente de cortocircuito (Isc) de los paneles. El código requiere que la clasificación del fusible sea al menos el 156% del Isc del panel. Por ejemplo, si un panel solar tiene un Isc de 10 A, la clasificación mínima del fusible sería de 15.6 A, redondeada al siguiente tamaño de fusible estándar de 20 A.

Cableado en serie: situaciones en las que no es necesario fusionar

Cuando los paneles solares se conectan en serie, la corriente que fluye a través de cada panel es la misma. En esta configuración, un solo fusible al final de la cadena suele ser suficiente para proteger todo el conjunto. No es necesario fusionar el panel solar si la corriente de cortocircuito del panel solar es menor que la clasificación máxima del fusible en serie del panel solar. Por lo siguiente, no hay protección ni beneficio adicional al fusionar este tipo de matriz:

Tres paneles de 200W están conectados en secuencia. Cada panel solar tiene una clasificación de fusible en serie máxima de 15 A y una corriente de cortocircuito en serie máxima de 10.2 A, 9.8 A y 9.8 A, respectivamente.

Dado que la clasificación máxima del fusible en serie es de 15 A, podemos suponer que los cables internos, los diodos, las conexiones y otras partes del panel solar real pueden soportar una corriente máxima de 15 A.

Dado que la corriente de cortocircuito de la matriz es de 10.2 A, es razonable afirmar que si ocurriera un cortocircuito u otro mal funcionamiento dentro de uno de los paneles solares, el panel estaría equipado para manejar la situación porque la corriente de cortocircuito no puede superar la clasificación máxima del fusible del panel.

En última instancia, nunca permitirá que el fusible se funda. Haga que el fusible soporte golpes molestos de forma constante cuando esté funcionando con normalidad. Debido a esto, no es necesario un fusible para esta situación, según el código.

Cableado en paralelo: cuando es necesario fusionar

Sin embargo, cuando los paneles solares se conectan en paralelo, cada cadena transporta su propia corriente. En este caso, se requieren fusibles para cada cadena en paralelo para evitar que un cortocircuito en una cadena afecte a las demás. El NEC exige que cada cadena conectada en paralelo tenga fusibles individuales, y que la clasificación del fusible no exceda la clasificación máxima del fusible en serie de los paneles.

¿DÓNDE FUSIONAR?

Hay tres ubicaciones diferentes donde se puede instalar el fusible en los paneles solares. El primero está entre el banco de baterías y el controlador de carga. En segundo lugar, se puede colocar entre el controlador de carga y los paneles solares. Por último, el fusible también puede estar presente entre el inversor y el banco de baterías.

Un fusible o disyuntor instalado entre el controlador de carga y el banco de baterías puede proteger contra cortocircuitos y sobrecargas. Este fusible debe estar clasificado para manejar la salida de corriente máxima del controlador de carga.

El fusible entre el controlador de carga y el panel solar funciona de manera eficiente para proteger contra el sobrecalentamiento de los cables y al mismo tiempo protege el aparato contra cualquier daño.

Un fusible o disyuntor instalado entre el banco de baterías y el inversor también puede proteger contra cortocircuitos y sobrecargas. El fusible debe estar clasificado para soportar el consumo máximo de corriente del inversor.

¿Qué tipo/tamaño de fusible necesitamos?

Para sistemas fotovoltaicos (PV) para operar de manera segura, confiable y a largo plazo, los fusibles deben tener el tamaño adecuado. A diferencia de las aplicaciones habituales de control y distribución de energía eléctrica, los fusibles del sistema solar son susceptibles a circunstancias especiales. La exposición a largo plazo a factores ambientales puede generar temperaturas ambientales anómalas, lo que a su vez afecta las opciones de conductores, el tamaño y el rendimiento de los fusibles. 

Además en PV Los módulos producen corrientes continuas, a diferencia de los circuitos tradicionales, que normalmente se dimensionan en función de las cargas continuas, lo que requiere consideraciones adicionales para dimensionar los fusibles. Dadas estas circunstancias, una técnica especial para dimensionar fusibles solares en PV se requieren sistemas.

Fusión de paneles solares 

Los paneles solares comerciales con más de 50 vatios utilizan cables de calibre 10 que pueden soportar flujos de corriente de hasta 30 amperios. En tales casos, la fusión no es necesaria si los paneles están interconectados en serie. Sin embargo, la situación cambia significativamente cuando los paneles se interconectan en paralelo. Por ejemplo, si hay cuatro paneles, cada uno con capacidad para 15 amperios, un cortocircuito en uno de ellos podría provocar que los 60 amperios se dirijan al panel en cortocircuito. Esto dará como resultado que los cables que conducen a ese panel reciban una corriente significativamente mayor que 30 amperios, lo que podría provocar que ese par de cables se incendie. Por lo tanto, en las conexiones en paralelo, es fundamental instalar fusibles en cada panel para evitar un flujo excesivo de corriente que puede provocar sobrecalentamiento y peligro de incendio.

Fusibles para una caja paralela/combinadora

A caja combinada se utiliza en un sistema paralelo para contener los fusibles y disyuntores de cada panel, así como uno o más fusibles "combinados" que se conectan al controlador de carga o al inversor de conexión a red. Primero debemos calcular la corriente en el peor de los casos que fluirá según nuestros paneles exclusivos antes de dimensionar este fusible/disyuntor “combinado”. Es importante tener en cuenta que el amperaje total de todos los fusibles en la caja combinadora no debe exceder la clasificación de entrada máxima del controlador de carga o la ampacidad de los cables que salen de la caja combinadora.

Cargador a batería Fusible o disyuntor

Debido a que los amperios del peor de los casos que fluyen hacia y desde un Ancho de pulso modulado El controlador de carga (PWN) es el mismo, el fusible y el tamaño del cable pueden coincidir. Por el contrario, los controladores de carga MPPT tienen la capacidad de reducir el voltaje y aumentar la corriente que fluye entre el controlador y el banco de baterías, lo que requiere volver a calcular el tamaño exacto del cable y el fusible o consultar el manual del controlador de carga. Para su controlador de carga Solar Boost 50 (amperios), por ejemplo, Blue Sky recomienda instalar un fusible/disyuntor de 60 amperios entre el dispositivo y el banco de baterías. Una vez más, elija un cable con la clasificación correcta.

Fusión entre el banco de baterías y el inversor

El último fusible o disyuntor entre el banco de baterías y el inversor debe dimensionarse según la potencia nominal continua del inversor y la sobrecorriente máxima que puede manejar. Consulte las especificaciones del fabricante del inversor para determinar el tamaño apropiado de fusible o disyuntor. Como regla general, el fusible debe tener una clasificación de 1.25 a 1.5 veces la clasificación de corriente continua del inversor. Por ejemplo, si su inversor tiene una potencia nominal continua de 2000 W a 24 voltios, la corriente continua sería 2000 W ÷ 24 V = 83.3 A. En este caso, elegiría un fusible o disyuntor con una clasificación entre 105 A y 125 A.

Herramientas necesarias 

• Buscador de ángulo
• Nivel de torpedo
• cinta de pescado
• Línea de tiza
• Taladro inalámbrico (14.4 V o más), varias baterías
• Brocas unibit y múltiples (madera, metal, mampostería)
• Sierra de agujero
• Perforadora
• Llave dinamométrica con vasos profundos
• Llaves de tuercas 
• Pelacables
• Crimpers
• Pinzas de punta de aguja
• Alicates de liniero
• Alicates para juntas deslizantes
• Cortacables pequeños
• Cortacables grandes
• multímetro CA/CC
• Sierra
• Cinta métrica
• Manta, cartón o plástico negro 
• Cables de extensión de servicio pesado
• Pistola de calafateo
• Tiradores de fusibles

Diferencias entre fusibles y disyuntores

Tanto los fusibles como los disyuntores sirven para proteger su sistema solar de fallas eléctricas, pero funcionan de maneras ligeramente diferentes. Los fusibles son dispositivos de un solo uso que se funden y rompen el circuito cuando se encuentran con una situación de sobrecorriente. Una vez que se funde un fusible, es necesario reemplazarlo.

Los disyuntores, por otro lado, se pueden restablecer después de dispararse. Utilizan un interruptor mecánico para interrumpir el circuito cuando se detecta una sobrecorriente. Una vez que se elimina la falla, se puede restablecer el disyuntor, restableciendo la energía al circuito.

En los sistemas solares, los fusibles se utilizan más comúnmente para corrientes más pequeñas, como en cadenas de paneles solares o entre el controlador de carga y la batería. Los disyuntores se utilizan a menudo para aplicaciones de mayor corriente, como entre el banco de baterías y el inversor.

Seleccionar el tipo de fusible apropiado

Al seleccionar fusibles para su sistema solar, es importante elegir el tipo y tamaño correctos. Los tipos de fusibles más comunes utilizados en aplicaciones solares son:

• Fusibles ANL (de cuchilla): estos fusibles se usan comúnmente en circuitos de baterías e inversores y están disponibles en tamaños de 20 A a 750 A.
• Fusibles enanos (ATC): estos pequeños fusibles tipo cuchilla se utilizan a menudo en cadenas de paneles solares y cajas de combinación, con tamaños que varían de 1 A a 30 A.
• Fusibles de cartucho: estos fusibles cilíndricos están disponibles en una amplia gama de tamaños y se utilizan a menudo en aplicaciones de mayor voltaje.

Al seleccionar un tamaño de fusible, consulte siempre las pautas de NEC y las especificaciones de sus componentes solares. Los fusibles deben tener una capacidad nominal para manejar al menos el 156 % de la corriente esperada, redondeada al siguiente tamaño de fusible estándar.

Errores comunes que se deben evitar al fusionar un sistema solar

• Fusibles demasiado pequeños o demasiado pequeños: el uso de un fusible demasiado pequeño puede hacer que se funda prematuramente, mientras que el uso de un fusible demasiado grande puede no proporcionar la protección adecuada. Siempre dimensione los fusibles de acuerdo con las pautas NEC y las especificaciones de los componentes.
• Olvidar fusionar paneles conectados en paralelo: Cada cadena conectada en paralelo debe fusionarse individualmente para evitar que un cortocircuito en una cadena afecte a las demás. No fusionar cadenas paralelas puede provocar daños y riesgos de incendio.
• Colocación o instalación inadecuada de los fusibles: Los fusibles deben instalarse lo más cerca posible de la fuente de alimentación y siempre en el cable positivo. La colocación o instalación inadecuada puede reducir la efectividad del fusible y potencialmente causar daños a su sistema.

Técnicas adecuadas de instalación de fusibles

Al instalar fusibles en su sistema solar, siga estas mejores prácticas:

• Utilice el correcto portafusibles o caja de fusibles para el tipo y tamaño del fusible. Para explorar más a fondo las carcasas de los componentes, lea Portafusibles: todo lo que necesita saber.
• Instale fusibles en el cable positivo, lo más cerca posible de la fuente de alimentación.
• Utilice conectores y tamaños de cables adecuados, asegurando una conexión firme y segura.
• Etiquete claramente cada fusible o disyuntor, indicando su propósito y clasificación.
• Mantenga los fusibles y disyuntores limpios y libres de corrosión, reemplazándolos según sea necesario.

Mantenimiento y resolución de problemas

El mantenimiento y la inspección regulares de sus fusibles y disyuntores solares pueden ayudar a prevenir problemas y garantizar la longevidad de su sistema. Periódicamente:

• Inspeccione visualmente los fusibles y disyuntores en busca de signos de corrosión, daños o sobrecalentamiento.
• Verifique que las conexiones estén apretadas y limpias.
• Pruebe la continuidad de los fusibles con un multímetro para asegurarse de que aún funcionen.
• Reemplace los fusibles quemados o los disyuntores disparados, investigando la causa de la falla antes de restablecer la energía.

Si experimenta fallas repetidas en los fusibles o disparos de disyuntores, puede indicar un problema más grave con su sistema solar. Consulte a un instalador solar o electricista profesional para diagnosticar y resolver el problema.

Conclusión

Año sistema de panel solar Se recomienda encarecidamente que incluya un fusible entre los paneles y el controlador de carga, ya que protegerá los aparatos eléctricos y los dispositivos de las sobretensiones y evitará que los cables se sobrecalienten o se incendien como resultado de una sobrecorriente. Aunque sea más pequeño PV El sistema con paneles conectados en serie puede no requerir un fusible, siempre es mejor prevenir que lamentar. Un fusible de acción rápida es la opción más segura para el sistema. Referirse a Beny para mejores soluciones para los sistemas de energía solar.