A segurança contra incêndio é a coisa mais importante a ter em mente quando se trata de energia solar. Numerosas regulamentações solares reduzem o risco de incêndio, mas devem ser atualizadas regularmente para reduzir os riscos para os bombeiros enquanto realizam suas tarefas em ou em edifícios com PV matrizes.
Muitos países priorizaram as precauções de segurança para garantir que funções de energia solar com segurança e permite que bombeiros e outros socorristas se desloquem para a área de segurança contra incêndio. O desligamento rápido pode ser usado nesta situação.
Vamos examinar os critérios de desligamento rápido com mais detalhes e ver por que é crucial que todos os instaladores solares e proprietários de sistemas estejam cientes deles.
O Código Elétrico Nacional introduziu a exigência de desligamento rápido como um requisito de segurança elétrica nos Estados Unidos (NEC).
Solar PV os sistemas devem ter um método para desenergizar ou diminuir a tensão dos módulos solares no telhado para atender a este critério. Isso requer a adição de um interruptor “ligar ou desligar”.
O desligamento rápido fornece uma maneira segura para os instaladores solares ou bombeiros interromperem ou reduzirem a tensão e a corrente de um painel fotovoltaico, permitindo que trabalhem com segurança e produtividade, evitando riscos elétricos.
Os inversores têm a capacidade de desligar para interromper o fluxo de energia gerada pelos módulos através deles. No entanto, os painéis solares continuarão a gerar eletricidade enquanto o sol estiver alto, colocando tensão e corrente nos fios que conectam os painéis ao inversor.
Desligar ou diminuir a tensão em seu telhado no nível do módulo diminui ou elimina a possibilidade de um bombeiro ser atingido por uma tensão excessiva proveniente dos módulos solares.
O inversor e o dispositivo de desligamento rápido em nível de módulo devem se comunicar entre si de acordo com o Código Elétrico Nacional dos EUA e, juntos, formam um sistema.
Um dispositivo de desligamento rápido é um tipo de microinversor ou módulo eletrônico de potência em nível de módulo (MLPE). Eles são equipados com ferramentas que podem desligar e diminuir a saída de tensão em todo o sistema solar para cumprir PV Regulamentos de desligamento rápido.
Finalmente, um sistema de desligamento rápido requer um inversor. A eletricidade gerada pelos módulos solares é transformada em energia útil para sua casa através de um inversor (para mais informações sobre este processo leia nosso blog anterior). Dentro do inversor estão vários iniciadores de desligamento rápido.
Esses três componentes são conhecidos como equipamentos fotovoltaicos de desligamento rápido. Esses dispositivos permitem um sistema de desligamento rápido para reduzir a tensão a um nível seguro. Para fins de desligamento rápido, PVRSE e PVRSS devem ser listados pela UL. O interruptor de desligamento rápido pode parar de funcionar se essas peças não estiverem funcionando corretamente.
Uma mudança mais profunda na estrutura energética do mundo levou a uma expansão do novo sistema de energia, que usa a nova energia como combustível primário, e a um aumento no número de estruturas com sistemas fotovoltaicos no telhado.
Seja um sistema doméstico ou uma usina industrial e comercial, prevê-se que a capacidade instalada de energia fotovoltaica se expanda significativamente, e as questões de segurança associadas a ela sempre chamaram a atenção da indústria.
As soluções devem ser confiáveis porque a segurança do bombeiro exige o desligamento em nível de módulo. O array deve ser desligado e desenergizado com sucesso quando um desligamento rápido é ativado pelos dispositivos de desligamento rápido.
Os bombeiros presumem que a matriz está realmente desenergizada, portanto, se isso não acontecer, o risco pode até ser maior do que seria sem o procedimento de desligamento.
Então, como podemos garantir uma comutação segura? Desconexões mecânicas CC, como as usadas em inversores, devem passar no teste de acordo com UL 98B. Além de outros testes de segurança, esta norma exige testes em condições semelhantes àquelas em que a desconexão deve operar.
Os switches DC de estado sólido de hoje, em contraste, são testados apenas para UL1741 e são empregados em conformidade com desligamento em nível de módulo. Uma desconexão CC ou chave de segurança não é coberta pela UL 1741.
O ambiente de trabalho para dispositivos MLPE é realmente mais severo do que o ambiente de trabalho para uma desconexão CC típica no ou no inversor. É recomendado testar o recurso de desligamento rápido fora da faixa de temperaturas operacionais normais.
Ruído elétrico pode ser produzido por componentes eletrônicos. Isso geralmente não é um problema no lado DC de um sistema solar. No entanto, os níveis de ruído podem aumentar drasticamente e obstruir a detecção precisa de falhas de arco ao usar os equipamentos de desligamento rápido atuais.
Interruptor de circuito de falha de arco (AFCI) rastreiam a corrente e a tensão CC do sistema solar e buscam características específicas (como flutuações abruptas) que se assemelham a arcos. Eles baseiam sua detecção em uma coleção de assinaturas de arco que descrevem como é um arco típico.
O AFCI é ativado para lançar um arco ou parar um arco potencial antes que qualquer dano aconteça se os padrões de corrente e tensão detectados se assemelharem a uma assinatura de arco. o AFCI algoritmo tem dificuldade em distinguir um arco verdadeiro quando o ruído elétrico produzido por dispositivos de desligamento (como de frequências de comutação de otimizadores) fornece sinais que se assemelham a arcos reais.
Devido à comoção, há uma chance maior de tropeçar incômodo ou, pior ainda, de não notar um arco real. Além disso, pode ser irônico que esse ruído extra interfira nos sinais de desligamento de alguns sistemas, tornando difícil confiar que eles serão desligados quando necessário.
Conectores DC são um dos principais contribuintes para arcos seriais em um PV array, de acordo com pesquisas do Instituto Fraunhofer na Alemanha e do Centro Solar Nacional BRE no Reino Unido. Os problemas do conector DC geralmente têm uma das duas causas principais:
1. Erros de instalação: Os erros de instalação mais frequentes são crimpagem inadequada no local e conectores que não estão totalmente instalados, os quais resultam em conexões fracas que podem causar arcos.
2. Erros comuns incluem o uso de ferramentas de crimpagem erradas, instalação imprecisa de conectores ou apenas treinamento insuficiente de instalação.
Conectores DC feitos por diferentes fabricantes são chamados de conexões incompatíveis. A incompatibilidade causa conexões soltas, corrosão, intrusão de água e comportamento variável de expansão térmica.
Qualquer método de desligamento rápido que aumente substancialmente o número de pontos de conexão pode tornar o sistema mais perigoso.
A adoção da energia solar é impulsionada pela relação custo-benefício, portanto, é fundamental que as tecnologias de desligamento rápido não elevem os custos do sistema a níveis que estão fora do alcance dos consumidores. Os sistemas solares também são um investimento de mais de 20 anos. Sistemas com menos peças e aqueles que não submetem a eletrônica a condições adversas no telhado devem ser mais confiáveis.
A segurança deve vir em primeiro lugar ao avaliar as tecnologias de desligamento rápido disponíveis no mercado, seguida pelo custo adicional.
O desligamento rápido foi originalmente incluído no Código Elétrico Nacional (NEC) de 2014 para fornecer aos bombeiros uma maneira fácil de desenergizar os condutores CC do sistema solar durante uma emergência e manter um ambiente seguro no telhado de um edifício.
Isto é para que, em um sistema solar de inversor de string típico, o fio CC do sistema solar permaneça vivo quando o sol estiver brilhando, mesmo depois que o inversor for desligado.
O NEC 2017 mudou os padrões para desligamento rápido com base na proximidade do PV condutores do sistema são para o PV limite da matriz, que agora é a região que se estende 1 pé (305 mm) em todas as direções da matriz.
Dentro de 30 segundos do início do desligamento rápido, PV circuitos dentro de edifícios que estão fora do limite de mais de 3 pés (1 m) do ponto de entrada devem ser limitados a não mais de 30 volts.
A partir de 1º de janeiro de 2019, uma das três alternativas a seguir deve ser utilizada para PV circuitos que estão dentro do limite da matriz:
O PV array deve ser mencionado ou campo designado como um PV array com o desligamento rápido. Tal PV a matriz deve ser configurada e utilizada de acordo com as diretrizes listadas na rotulagem ou listagem de campo para desligamento rápido PV matrizes.
PV condutores dentro do perímetro ou a menos de 3 pés (1 m) do ponto onde a superfície do edifício os penetra devem ser limitados a não mais de 80 volts dentro de 30 segundos do início do desligamento rápido.
PV matrizes instaladas a mais de 8 pés de elementos condutores aterrados expostos ou do solo e sem métodos de fiação expostos e peças condutoras estão isentos dos regulamentos.
A expansão do novo sistema de energia, que utiliza a nova energia como principal combustível, e o aumento do número de edifícios com sistemas fotovoltaicos na cobertura são resultados de uma transformação mais profunda na estrutura energética global.
Espera-se que a capacidade instalada de energia fotovoltaica aumente drasticamente, independentemente de ser um sistema doméstico ou uma usina industrial e comercial, e as preocupações de segurança relacionadas a ele sempre chamaram a atenção da indústria.
Enquanto outros sistemas de inversores precisam de componentes extras para permitir o desligamento rápido, outros já são fundamentalmente compatíveis com o desligamento rápido em nível de módulo (NEC 2017 e posterior).
As opções de inversores mais populares para sistemas de painéis solares residenciais nos Estados Unidos são sistemas de microinversores e otimizadores de energia. Felizmente, otimizadores de energia e microinversores funcionam no local do painel e possuem recursos de desligamento rápido integrados.
'Para estar em conformidade com NEC 2017 ou NEC 2020, pode ser necessário instalar adicionalmente a eletrônica de potência no nível do módulo (MLPE) se você instalar um inversor de string sozinho. Deve funcionar se você combinar otimizadores de energia com um inversor de string, como faz o SolarEdge.
No entanto, quando outros estados começaram a implementar o NEC 2017, muitos fabricantes de inversores de string e outras empresas solares desenvolveram novas tecnologias MLPE com recursos de desligamento rápido, de modo que os otimizadores de energia não eram sua única escolha para conformidade com desligamento rápido. Esses MLPEs projetados expressamente para desligamento rápido são frequentemente uma escolha mais econômica do que adicionar otimizadores de energia ou microinversores.
Enquanto alguns sistemas de inversores podem acionar o desligamento rápido sem a necessidade de componentes extras, outros não. Otimizadores de energia e Microinversores ambos incluem recursos de desligamento integrados. Para estar em conformidade com o código NEC 2017, pode ser necessário adicionar dispositivos de nível de módulo se você tiver um inversor de string.
Antes de fazer qualquer ajuste no seu sistema de painel solar, você deve verificar se o seu sistema está em conformidade com os critérios de desligamento rápido, pois você será inspecionado para o mesmo. Para encontrar os melhores componentes de desligamento rápido para o seu sistema, você pode procurar assistência profissional.
Os otimizadores de energia fornecem CC de baixa tensão a um inversor centralizado para conversão em tensão CA compatível com a rede, e os microinversores convertem CC de baixa tensão em tensão CA compatível com a rede elétrica. A energia CA é então exportada para o serviço elétrico para uso por cargas no local ou exportada para a rede para uso por outros quando a rede elétrica estiver disponível.
Esses MLPEs param de produzir energia CA e não são mais capazes de fornecer tensão ou corrente CA aos circuitos de saída do inversor ou à rede, atendendo assim aos requisitos do Artigo 690.12, quando a rede falha ou o PV circuitos CA do sistema são desconectados do serviço público por um disjuntor CA, remoção do medidor da concessionária ou outro desconexão CA.
Quando a energia CA do inversor do sistema é cortada, os sistemas com otimizadores de energia atingem a conformidade com o desligamento rápido.
O inversor fornece um sinal aos otimizadores para que eles possam reduzir automaticamente sua saída de tensão para um volt na perda de um sinal CA. Nesse caso, a média de 350 volts de uma linha de 18 painéis com otimizadores seria reduzida para 18 volts.
A distância de terminação de 10 pés para fios DC dentro do PV array seria reduzido a uma borda de 1 pé como parte da alteração proposta do NEC de 2017 ao artigo 690.12. Além disso, manteria a restrição existente do condutor de 30 volts ao mesmo tempo em que precisaria de uma limitação de 80 volts na matriz dentro da borda de um pé.
Como resultado, seria necessário desligar remotamente cada painel individual a partir de uma chave mestre. As tensões de string entre os painéis e a caixa de desligamento rápido ainda podem existir até 600 volts DC, portanto, os sistemas de desligamento rápido agora em uso sob os critérios NEC de 2014 não cumpririam esse novo critério.
Essencialmente, este novo plano requer algum tipo de dispositivo de desligamento no nível do módulo ou no array para todos os telhados PV sistemas.
Embora não esteja claro como uma nova limitação de 80 volts na matriz melhoraria a segurança dos bombeiros e outros socorristas, a regra adicional pode realmente tornar os instaladores menos seguros.
Onde está a preocupação com o tempo prolongado que os instaladores devem gastar substituindo dispositivos de nível de módulo com falha ou desgastados se a indústria solar for forçada a implementar um desligamento mais severo em nível de módulo?
Deve-se levar em conta que o pessoal de serviço terá maior probabilidade de sofrer quedas, que são a principal causa de fatalidades ocupacionais na indústria da construção.
Com pouco ou nenhum ganho de desempenho, esta regra extra proposta da NEC de 2017 para o artigo 690.12 aumentará PV complexidade do sistema, risco de instalação e manutenção, despesas e dificuldades de confiabilidade, que terão um impacto no potencial futuro do telhado PV instalações.
Tais modificações devem ser bem pensadas. O NEC parece estar tentando resolver um problema que talvez nem exista.
Os critérios NEC 2017 marcam um desenvolvimento na segurança de PV sistemas. Existem diversos designs e dispositivos no mercado que atendem aos critérios de controle do código NEC. Utilize o sistema de desligamento rápido para proteger você e seus PV sistema com segurança.
Você deve certificar-se de atualizar seu sistema solar em conformidade com os requisitos atualizados do dispositivo de desligamento rápido do seu estado, se o seu estado tiver códigos para a segurança do seu PV sistema.
A eletricidade é produzida usando uma matriz de painéis solares para fornecer corrente contínua (CC). A corrente alternada (AC), que seus aparelhos podem utilizar, é criada por inversores. Inversores maiores podem ser colocados perto do medidor elétrico do edifício ou do painel de distribuição principal, ou um sistema pode incluir vários inversores pequenos e individuais acoplados a painéis solares individuais.
A maioria das linhas elétricas do edifício são encaminhadas através de condutas ao longo do exterior. Uma chave de desconexão CA é normalmente instalada perto do painel de distribuição principal da casa ou do medidor elétrico. Cada chave de desconexão precisa ter uma etiqueta indicando a qual painel solar está vinculada.
Apenas a conexão da casa com o painel solar será cortada pela chave de desconexão. Os painéis podem chocar as pessoas, pois continuam a produzir energia CC. o energia solar sistema continuará a gerar eletricidade se tiver um backup de bateria.
Tenha em mente que os painéis solares continuarão a funcionar enquanto o sol estiver fora. Os painéis solares podem ser perigosos, assim como qualquer outra fonte elétrica.
Esteja atento aos perigos e mantenha uma distância segura de qualquer equipamento elétrico se você tiver painéis solares colocados em seu telhado ou em outro local de sua propriedade. O pessoal de emergência deve ser informado dos perigos associados aos painéis solares.
Sempre que o sol está fora, os condutores em um sistema de painel solar ficam eletricamente carregados.
Não existe um método seguro para parar a corrente que flui através desses condutores sem um mecanismo de desligamento rápido.
A energia não pode ser desligada apenas desligando o inversor solar, ao contrário do que a maioria das pessoas acredita. Os painéis solares ainda estariam produzindo eletricidade e as conexões elétricas que conectam os painéis solares ainda estariam transportando eletricidade.
Qualquer pessoa que entre em contato com o sistema de painel solar corre o risco de eletrocussão devido a essa corrente viva, incluindo socorristas que podem ser chamados para um incidente em seu telhado.
Os bombeiros são particularmente vulneráveis, pois frequentemente ventilam edifícios em chamas fazendo furos nas paredes ou telhados, o que pode colocá-los em contato direto com os condutores ou cabos do sistema de painéis solares.
Esse problema é resolvido pelo dispositivo de desligamento rápido solar, que desenergiza instantaneamente o sistema do painel solar e elimina o risco de eletrocussão para quem estiver subindo no telhado.
Algumas dicas para um sol saudável dispositivo de desligamento rápido como:
A palavra “listed” origina-se do primeiro nome do programa de certificação UL, que foi criado há mais de um século.
O Código Elétrico Nacional inclui a palavra “listado”, mas não declara que os sistemas e produtos devem ser certificados pela UL; em vez disso, discute as qualidades gerais das organizações que forneceriam tal serviço de certificação.
Embora a UL obviamente acredite que os fabricantes devem certificar seus produtos para desligamento rápido por meio da UL, outros laboratórios de teste de renome nacional também podem ajudar.
Como eles transformam energia CC de alta tensão em energia CA de baixa tensão e mais segura, que pode cair para 80 V em 30 segundos, os microinversores são geralmente considerados compatíveis com o padrão pv desligamento rápido.
O teste após a instalação dos inversores é difícil, mas a UL realizou esses testes de forma proativa para confirmar que microinversores específicos podem atender ao limite de 80 V.
Os critérios NEC 2017 podem ser atendidos por telhas solares, telhas ou outros edifícios integrados PV (BIPV), desde que não tenham condutores metálicos ou componentes metálicos expostos, ou se não estiverem localizados próximos a nenhum metal aterrado. Esses sistemas são mantidos separados de componentes condutores e aterrados.
Isso era tudo o que você deveria saber como um negócio de instalação solar. Globalmente, regulamentos de desligamento rápido estão sendo desenvolvidos para proteger os bombeiros enquanto operam perto de energia solar PV equipamento. Para explorar melhor esses benefícios de segurança, confira Dispositivos de desligamento rápido: soluções de segurança indispensáveis para sistemas fotovoltaicos.
O sistema de desligamento rápido (PVRSE) exigido pelo NEC usa vários dispositivos para baixar a tensão para um nível seguro (PVRSS). Para atender aos requisitos da NEC, são necessários componentes como inversores, iniciadores e dispositivos de desligamento rápido, como MLPE ou microinversores.
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