¿Qué es la velocidad en el sistema solar?

Popularidad de los sistemas de energía solar

Hoy en día, los paneles solares se están volviendo cada vez más populares como una fuente alternativa o incluso primaria de energía para el hogar. En los últimos años, varias investigaciones se centran en cómo mejorar la eficiencia, la fiabilidad e incluso la disponibilidad de los paneles solares fotovoltaicos (PV) durante todas las estaciones o incluso por la noche. Además, debido a que la instalación del sistema solar fotovoltaico es en exteriores, también debe soportar condiciones climáticas severas externas, la intervención de animales y también eventos eléctricos como sobretensiones y rayos.

La energía solar se está convirtiendo en la opción preferida por personas de todo el mundo para satisfacer sus necesidades energéticas.

Comprensión del SPD de CC para energía solar

Un dispositivo de protección contra sobretensiones de CC previene las sobretensiones en los sistemas fotovoltaicos solares. Sin embargo, para ser más precisos, el SPD de CC contiene un varistor de óxido metálico. Por lo tanto, cuando se produce una sobretensión en el circuito, el varistor de óxido metálico absorbe el voltaje extra y permite que la corriente fluya a través de él. Como el varistor de óxido metálico tiene una alta resistencia, el circuito no se ve afectado por el flujo de corriente. En cambio, vuelve a funcionar normalmente cuando la sobretensión ha pasado. Además, el proceso se realiza en nanosegundos para que no haya riesgo de sobretensión en el sistema.

¿Por qué los sistemas solares necesitan dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) de CC?

La sobretensión puede ocurrir por múltiples razones, como rayos o cambios internos en el uso del voltaje. Por lo tanto, como los sistemas fotovoltaicos solares son susceptibles a daños, las sobretensiones destruyen los componentes del sistema fotovoltaico (PV) de la energía solar. Esta sobretensión también crea agujeros quemados en los paneles fotovoltaicos y degrada los inversores. Por lo tanto, un dispositivo de protección contra sobretensiones de CC puede evitar que la corriente se desborde en el circuito y salvar estos componentes de sufrir daños.

Cuando se produce una sobretensión, impide que el sistema funcione a su nivel óptimo. A veces, también arruina gravemente los componentes del sistema fotovoltaico. Por lo tanto, cuando instala un protector contra sobretensiones solar en el sistema fotovoltaico, ayuda a que el sistema funcione sin problemas sin sobretensiones repentinas. Como consecuencia, el sistema ofrece un rendimiento mejor y más consistente.

Las sobretensiones repentinas provocan que los componentes del sistema fotovoltaico se degraden con el tiempo. Reduce gradualmente la esperanza de vida del sistema de energía solar. Por lo tanto, un dispositivo de protección contra sobretensiones garantizará el bienestar de estos componentes. Además, este dispositivo aumentará la esperanza de vida del sistema de energía solar durante un período más largo.

Cuando un rayo golpea el sistema fotovoltaico de energía solar, puede dañar gravemente los inversores, los controladores o los paneles. La reparación de estos daños a menudo puede hacer que pague más que la inversión a largo plazo. A veces, es posible que deba reemplazar estos componentes, lo cual es bastante costoso. Por lo tanto, un SPD de CC se asegurará de que no gaste dinero extra y lo ayudará a ahorrar más a largo plazo. Por lo tanto, invertir en el SPD de CC realmente vale la pena.

Incluso el más mínimo pico de voltaje puede dañar todos los dispositivos electrónicos que consumen energía de un conjunto de paneles solares si no tiene protección contra sobretensiones. Esto es aparte del hecho de que cualquier inversión en ahorro de energía que realice se volvería inútil sin protección contra rayos, ya que los rayos son una de las principales razones por las que los paneles solares funcionan mal.

¿Qué sucede cuando un rayo golpea un sistema fotovoltaico solar?

Los rayos plantean riesgos significativos de destrucción total o parcial de las granjas solares, ya sea inmediatamente por un impacto directo o como resultado de daños degenerativos por un impacto indirecto.

Las sobretensiones pueden afectar la instalación de un sistema de paneles solares de diferentes maneras:

- De impactos directos al sistema de protección contra rayos externo de una estructura, cerca de ella, e incluso a la propia instalación fotovoltaica
- De corrientes inducidas por rayos distribuidas en la red eléctrica
- De sobretensiones transmitidas desde la red eléctrica de origen atmosférico (rayos) y/o debido a operaciones
- De variaciones del campo eléctrico debido a los rayos
- De la red, si los rayos golpean conductores de media o baja tensión
- De la tierra, si los rayos golpean cerca del inversor de la PV
- Del lado de CC, si los rayos golpean los módulos fotovoltaicos

Cuando un rayo golpea un conjunto de paneles solares, causa una corriente transitoria inducida dentro de los bucles de cable del sistema que conducen a la falla del aislamiento, los paneles, el inversor y el equipo de comunicación. Otros componentes dentro del sistema de energía solar, como la caja combinadora y el MPPT (dispositivo de seguimiento del punto de máxima potencia), tienen las mayores posibilidades de fallar.

Algunos sistemas fotovoltaicos solares podrían resistir daños físicos o de circuito en sus paneles; sin embargo, sus controles de circuito y dispositivos de almacenamiento de energía serán inutilizables instantáneamente después de una descarga de rayos.

¿Cómo interrumpe la sobretensión el sistema de paneles solares?

Daño a las células solares:

La sobrecarga de voltaje en el circuito ejerce presión sobre las células solares. Como resultado, comienza a sobrecalentarse. En última instancia, esto lleva a que los materiales se quemen o dañen la célula. A veces, puede provocar daños irreparables en la célula solar. Como consecuencia, es posible que deba cambiar la planta de energía solar por completo.

Crear un peligro de incendio:

Cuando el voltaje se sobrecarga, los materiales comienzan a sobrecalentarse. A veces, el sobrecalentamiento excesivo puede provocar la explosión de los materiales. Esto, como resultado, creará un gran peligro de incendio en las plantas de energía solar. Además, como estas plantas de energía están interconectadas entre sí, puede arruinar todo el sistema de instalación de paneles solares. También puede poner en riesgo la vida de las personas.

Interrumpir el suministro de energía:

La sobrecarga de voltaje impide que el circuito ofrezca un rendimiento constante. Estas sobretensiones regulares hacen que la planta de energía solar sea incapaz de funcionar sin problemas. Como resultado, los consumidores reciben un rendimiento reducido del sistema por su parte. Por lo tanto, si no se toman las medidas adecuadas en el momento adecuado, no pasará mucho tiempo para que todo el sistema se dañe.

¿Cómo proteger el sistema solar con el SPD de CC?

El protector contra sobretensiones de CC solar protege el control del circuito y los dispositivos de almacenamiento de energía al limitar la sobretensión y enviarla a tierra. Una descarga de rayos en un conjunto de paneles solares causa corrientes transitorias inducidas en los bucles de cable del sistema, dañando los aisladores, los paneles, los inversores y el equipo de comunicación. Otros componentes electrónicos del sistema fotovoltaico, como la caja combinadora y el MPPT (dispositivo de seguimiento del punto de máxima potencia), son los que tienen más probabilidades de fallar. El dispositivo de protección contra sobretensiones de CC proporciona protección contra sobretensiones al limitar la amplitud de la sobretensión y desviar la onda de corriente a tierra. Este pararrayos de CC debe instalarse no solo en el componente de CC sino también en el componente de CA. El número total de SPD de CC para el sistema fotovoltaico solar depende de la distancia entre los módulos y el inversor, y también del número de inversores y líneas de CC.

¿Cómo elegir el SPD de CC adecuado para energía solar?

Densidad de destellos:

La densidad de destellos de rayos es el número de descargas de rayos al suelo por kilómetro cuadrado. Se mide sobre la base de un año. Esta densidad de destellos le ayuda a saber cuántos rayos se producen en un área en particular. Por lo tanto, puede elegir un SPD de CC en función de la cantidad de destellos que puede soportar en promedio.

Por ejemplo, puede elegir el SPD de CC tipo 1 si los rayos ocurren demasiado en un área en particular, ya que este dispositivo está especialmente diseñado para salvar componentes de las descargas de rayos.

Temperatura de funcionamiento del sistema:

La temperatura de funcionamiento del sistema es el límite de funcionamiento del dispositivo en el que el componente físico podría fallar. Por lo tanto, debe conocer la temperatura de funcionamiento del sistema del SPD de CC que elegirá. Un mejor rango de funcionamiento del sistema se asegurará de que el SPD de CC funcione de forma segura.

Voltaje del sistema:

El voltaje del sistema es la clasificación de voltaje máxima a la que funcionará el SPD de CC. Esto significa que si la corriente se desborda más que la corriente nominal, el dispositivo de protección contra sobretensiones de CC podría degradarse. También puede causar daños permanentes al dispositivo. Por lo tanto, asegúrese de que el SPD de CC que elija tenga una alta clasificación de voltaje.

¿Cuántos protectores contra sobretensiones necesita en una granja solar?

Se debe instalar una red de protección contra sobretensiones en todo el sistema de energía solar y la red de distribución de energía de CA para proteger los circuitos críticos. El número total de SPD necesarios en un sistema fotovoltaico solar varía según la distancia entre los paneles y el inversor.

Recomendamos la instalación de SPD en las entradas de CC y las salidas de CA de los inversores de un sistema fotovoltaico solar, mientras se conectan a tierra tanto las líneas de CC positivas como las negativas. Los circuitos combinadores, los circuitos de control, los sistemas de monitoreo y los sistemas de seguimiento también deben protegerse para evitar interferencias eléctricas y pérdida de datos.

- En las líneas de CA, la protección contra sobretensiones debe implementarse en cada conductor de energía a tierra.
- Si la longitud del cable entre los paneles solares es inferior a 10 metros, se debe instalar 1 SPD junto al inversor, las cajas combinadoras o más cerca de los paneles solares.
- En instalaciones con cableado de CC de más de 10 metros, se necesitarán más protectores contra sobretensiones tanto en el inversor como en el extremo de los módulos solares de los cables.
- En un sistema de energía solar residencial con microinversores que tiene cableado de CC corto pero cables de CA más largos, los SPD deben instalarse en la caja combinadora para proteger el hogar de las sobretensiones transitorias.

¿Cuáles son los componentes del SPD de CC para energía solar?

Varios tipos de resistencias evitan las descargas de sobretensión en las plantas de energía solar. Por lo tanto, su SPD de CC puede contener cualquiera de estas resistencias. Aquí, he escrito sobre su funcionamiento interno y cómo evitan las sobretensiones. Por favor, échale un vistazo:

Varistores de óxido metálico:

El varistor de óxido metálico es un tipo de resistencia que ayuda a los dispositivos eléctricos a evitar sobretensiones o sobretensiones. Este varistor se coloca en la entrada del circuito. Esta resistencia asegura que el voltaje extra del circuito primario pueda ser transitorio fácilmente.

Sin embargo, su resistencia cambia según el voltaje. Esto significa que si el voltaje aumenta, la resistencia disminuirá. Como resultado, el flujo de corriente será mayor en el circuito del SPD de CC, lo que ayudará a equilibrar el voltaje.

Tubos de descarga de gas:

Los tubos de descarga de gas (GDT) son tubos de protección contra rayos. Cuando este tubo detecta un aumento en el voltaje, libera el gas inerte, que forma un canal de baja resistencia debido a la ionización. Además, pasa la corriente a la línea de tierra. De esta manera, el tubo de descarga de gas evita las sobretensiones en las plantas de energía solar.

Resistencias sensibles:

Hay algunas resistencias sensibles, como los supresores de voltaje transitorio (TVS). Estos supresores de voltaje pueden actuar rápidamente para transitar el voltaje. Al principio, cuando los diodos de TVS detectan voltaje en el circuito, se convierten en un estado de transición baja. Luego, transmiten el voltaje extra a tierra. A veces, el voltaje extra también puede pasar a través de los diodos TVS.

¿Necesita una granja solar un sistema de protección contra rayos?

La protección contra sobretensiones es un componente necesario en cualquier instalación eléctrica, pero de ninguna manera reemplaza una solución adecuada de protección contra rayos.

Si desea proteger su inversión, la protección contra sobretensiones no es una opción, es una necesidad, pero si desea una protección total y tranquilidad, un sistema de protección contra rayos puede marcar la diferencia entre el éxito y el fracaso de las instalaciones de energía solar a gran escala.

Un sistema de protección contra rayos no solo protege el sistema fotovoltaico solar, sino que también proporciona una protección confiable a toda su propiedad y activos, al tiempo que desvía de forma segura las corrientes transitorias a tierra.

Una forma simplificada de ver la protección contra rayos frente a la protección contra sobretensiones es ver la protección contra sobretensiones como la segunda línea de defensa contra los rayos indirectos.

Por el contrario, un sistema completo de protección contra rayos que incluye terminales aéreos (pararrayos), conductores de bajada, protectores contra sobretensiones, conexión equipotencial y un sistema de puesta a tierra es la primera línea de defensa contra una descarga directa de rayos.

Consejos de preinstalación del SPD de CC para energía solar

- Debe asegurarse de que el SPD que instale tenga una clasificación de voltaje más alta que la clasificación de voltaje esperada de la planta de energía solar.
- Debe asegurarse de que haya suficiente espacio en la carcasa del SPD de CC para que el equipo se pueda instalar correctamente y no funcione mal debido a la interrupción de las conexiones.
- Si va a instalar más de un SPD de CC, asegúrese de que el espacio entre estos dispositivos de protección contra sobretensiones sea manejable.

¿Cómo instalar el SPD de CC para energía solar?

Paso 1: Conecte el SPD de CC al sistema solar

Primero, debe colocar el SPD de CC en el lugar donde existe la posibilidad de sobretensión. La ubicación puede ser en el inversor o en los módulos solares según el tamaño del cable. Una vez que haya encontrado la ubicación, apague las conexiones eléctricas del sistema fotovoltaico de los paneles solares para reducir el riesgo de sufrir una descarga eléctrica mientras trabaja en él. Ahora, debe tomar los cables de los módulos del sistema fotovoltaico de la planta de energía solar y conectarlos a los terminales del SPD de CC. Estos terminales pueden contener pines monofásicos a pines trifásicos. Para ser más precisos, si se trata de una conexión monofásica, debe conectar el cable marcado positivo al terminal positivo y el cable marcado negativo al terminal negativo. El último cable marcado PE se conectará a la línea de tierra. Ahora, asegúrese de que los cables estén conectados a los terminales correctamente para que no haya conexiones sueltas.

Paso 2: Seleccione la carcasa

Primero, seleccione una carcasa donde pueda colocar el SPD de CC. Sin embargo, también puede personalizar la carcasa para colocar el equipo. Asegúrese de que haya ventilaciones en la caja de la carcasa para que el calor pueda salir de la caja.

Paso 3: Conecte el SPD de CC

Coloque el SPD de CC en la carcasa. Asegúrese de que los terminales estén conectados correctamente en el interior. Además, puede colocar estos terminales hacia atrás para que no se acumule polvo en las conexiones.

Paso 4: Enrute los cables

Ahora, puede enrutar los cables del módulo fotovoltaico a la carcasa. Además, debe usar abrazaderas para cables para asegurar el borde del circuito para que no entre en contacto con otros componentes y cree ningún peligro potencial. Luego, puede cerrar la carcasa.

Paso 5: Pruebe el sistema fotovoltaico

Ahora, puede ejecutar el sistema fotovoltaico y verificar si el SPD de CC brinda protección adecuada contra sobretensiones y si la planta de energía solar funciona bien.

¿Cómo mantener el SPD de CC para energía solar?

Verificación periódica: debe monitorear periódicamente el SPD de CC y verificar si hay conexiones sueltas. Si encuentra alguna conexión suelta, asegúrela firmemente. Además, verifique si hay acumulación de polvo en los cables. A veces, la acumulación de polvo puede degradar los cables y dañarlos en última instancia.

Reemplazo de rutina: cuando verifique el SPD de CC, asegúrese de que todos los componentes estén frescos e intactos. Sin embargo, si ve algún daño en el cable o componente, reemplácelo inmediatamente.