Um dos eventos adversos mais comuns em instalações de sistemas fotovoltaicos de qualquer porte é o “desarmar” do(s) disjuntor(es) do(s) inversor(es). É uma queixa comum, tanto do proprietário do sistema fotovoltaico conectado à rede – SFCR, geralmente sem conhecimento técnico; mas também do técnico responsável pelo SFCR, geralmente sem profundo conhecimento técnico.

A frase mais comum é aquela: “o disjuntor do inversor está caindo/desarmando sem motivo aparente”; mas também é muito comum, principalmente ao profissional técnico, tentar responsabilizar o inversor pelo desarmar do disjuntor. Em todas as oportunidades em que presenciei os ocorridos, ou auxiliei na resolução do caso, foi possível determinar tranquilamente o motivo aparente para os eventos de desligamento (por trip) do(s) disjuntor(es).

Análise das Causas do Problema

Em todos os casos que pude avaliar, muitos deles apresentados pela contribuição dos nossos colegas do setor fotovoltaico brasileiro, foi possível verificar que o problema nunca estava no(s) inversor(es), mas sempre no próprio disjuntor.

Entretanto, foram pouquíssimas as vezes em que o problema realmente estava no disjuntor. Na grande maioria dos casos foi possível verificar erro de projeto e/ou erro de aplicação; muito raramente era problema de fabricação.

Erros de Projeto

O erro de projeto consiste em dimensionar e/ou selecionar o componente em desacordo com as necessidades do projeto ou normas locais referentes à instalação.

O erro mais comum é não considerar a folga recomendada pelo fabricante do inversor entre a corrente máxima de saída CA e a capacidade do disjuntor. Com isso a corrente que vai atravessar os elementos condutores do disjuntor ficará muito próxima (ou será igual) à sua capacidade máxima. Considere, também, que o um inversor interativo gera a onda senoidal através chaveamento constante, e alguns disjuntores podem ter o mecanismo de trip por corrente mais sensível; por isso é recomendável verificar em seus dados técnicos (ou junto ao fabricante ou fornecedor) se há alguma restrição ao seu uso em circuitos que alimentam ou escoam a corrente elétrica de dispositivos chaveadores.

Dê preferência a disjuntores de curva B, que atuam em corrente de 3 a 5 vezes a nominal máxima, especialmente no caso de atuação ou falha de varistores (do DPS).

Ao dimensionar o disjuntor, recomenda-se deixar uma folga na capacidade de corrente em relação à corrente máxima de saída CA do inversor; embora muitas literaturas citem o valor mínimo de 10%, o recomendável é que seja de pelo menos 25%. Verifique no datasheet ou manual de aplicação do disjuntor as informações referentes ao derating ou redução de capacidade, relativos à carga constante, envelhecimento e temperatura de operação; e também muito importante, verifique a tensão máxima de operação.

Carga Constante

Um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede – SFCR é uma carga constante durante as horas de operação, com máxima intensidade de corrente durante as horas mais quentes do dia. Isso tem que ser considerado durante a seleção do disjuntor, especialmente em modelos que possuem alteração de valor de trip em situações de carga constante; o que faz com que a capacidade efetiva do disjuntor seja menor que o número geralmente gravado no seu corpo. Como é muito comum a seleção de disjuntor pelo valor exibido na carcaça, sem a análise do datasheet, isso pode induzir a erro de seleção, o que por sua vez é um erro de projeto.

Redução de Capacidade por Envelhecimento

É comum que, após alguns meses de uso ocorra alteração de sensibilidade do mecanismo de trip do disjuntor. Essa alteração pode ser tanto positiva quanto negativa; ou seja: o disjuntor pode ficar mais sensível ou menos sensível, o que pode levar ao “falso trip”, que é quando o disjuntor desarma mesmo que a corrente esteja dentro da faixa normal de operação. É por esse motivo que um SFCR pode operar normalmente por anos, e então o disjuntor passa a desligar o circuito do inversor sem que haja motivo aparente. 

O projetista deve tomar o cuidado de analisar o datasheet o manual de operação, e verificar se há algum coeficiente de redução de sensibilidade ou capacidade após determinado tempo de uso. Se isso não for considerado, temos mais um erro de projeto.

Temperatura de Operação

A temperatura de operação é umas das mais importantes características técnicas dos disjuntores, e infelizmente também é a mais negligenciada durante a seleção. 

Durante a sua operação normal o disjuntor é atravessado pela corrente, o que naturalmente provoca aquecimento por efeito Joule. Com um dos mecanismos de trip do disjuntor é exatamente relativo à temperatura, é muito importante que se tome o devido cuidado de avaliar essa característica do componente.

Embora esse aspecto seja muito mais relativo à aplicação, e por isso falaremos mais sobre isso na sessão deste texto referente à aplicação, também é trabalho do projetista considerar a aplicação dos elementos que dimensiona e seleciona; e portanto selecioná-los de acordo. Um quadro elétrico fechado terá temperatura interna maior do que um quadro elétrico com saída de ar; disjuntores montados em um barramento trifásico com separação física contribuirão menos para o aquecimento mútuo, se comparados aos mesmos disjuntores quando montados lado a lado, sem espaço de arrefecimento.

Tensão Máxima de Operação

Embora seja lógico que se selecione o disjuntor para tensão da rede ao qual será conectado, é muito importante (re)lembrar que outro evento adverso muito comum em sistemas fotovoltaicos conectados à rede é a desconexão do inversor por elevação da tensão da rede (devido ao ajuste de TAP do transformador). A forma mais simples de se contornar esse problema é elevando o limite de tensão do inversor, que passa a acompanhar a rede um pouco mais, e não se desconecta no limite original de fábrica, conforme a NBR-16.149.

Se essa elevação de tensão (assim como o ajuste de tensão máxima) forem demasiados, pode ocorrer de a tensão efetiva do inversor (ou sistema) durante operação seja muito próxima ou até superior à tensão máxima de operação do disjuntor. Pelo histórico que temos no Brasil, especialmente na Região Centro-Oeste, o recomendável é que a tensão máxima do disjuntor seja superior à tensão nominal da rede em 25% a 30%.

Erro de Aplicação

Por erro de aplicação entendemos os equívocos durante a instalação do componente. Geralmente quando o instalador não segue as indicações de projeto, ou quando a instalação é naturalmente deficiente.

O exemplo mais comum é a falta de aperto dos parafusos da caixa do disjuntor, segundo as recomendações do fabricante; geralmente por falta de uso de um torquímetro.

Também é muito comum não uso de terminais do tipo ilhós, que dão acabamento nas pontas dos cabos. Ou ainda pior, o uso de alicates de crimpagem de baixa qualidade, que dão um péssimo acabamento, com área de contato muito pequena, que por sua vez promove o mau contato, especialmente depois de algum período de operação.

Caixas elétricas também podem ser um problema, quando é feita a aplicação de um modelo menor do que o adequado; o que promove a elevação de temperatura interna, e pode comprometer fator temperatura, fazendo o disjuntor desconectar em valor de corrente menor que o esperado.

Resolução do Problema

Geralmente a resolução passa pela troca do disjuntor, selecionando um modelo mais adequado de acordo às necessidades de aplicação. Em casos mais severos pode ser necessário trocar caixa em que foi montado o quadro elétrico, de forma a melhorar o arrefecimento interno, ou a eliminação do ar quente de seu interior. Se ao deixar o quadro elétrico aberto o(s) disjuntor(es) pararem de desarmar, você terá o diagnóstico automático da alta temperatura interior. O interessante seria verificar a temperatura interna com uma câmera termográfica, o que pode ser muito custoso, caso você não possua tal ferramenta eletrônica. Mas pelo menos um termômetro infravermelho deveria ser utilizado; “medir a temperatura com as mãos” não é uma opção nada profissional, pois não há efetivamente uma medição, mas apenas uma avaliação por percepção individual.

Também é possível que se resolva o problema ao se verificar as conexões dos cabos ao disjuntor e, em alguns casos com o uso de terminais ilhós “crimpados” com alicate de boa qualidade.

Referências bibliográficas:

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