Indice de contenidos para el Calculo de Fotovoltaica aislada y documentación complementaria.
 Materia para módulos de Fotovoltaica y de CIST entre otros.

  2- Componentes del sistema

  2.6- Protecciones

Instalación solar Fotovoltaica Aislada

2- Componentes del sistema

2.6- Protecciones

Se tratará en este tutorial sólo de las protecciones necesarias para instalar en la parte continua, situadas antes del inversor, con objeto de poder detectar y eliminar cualquier incidente en la instalación, garantizando así la protección de los equipos conectados y de las personas.

Además de las protecciones integradas en el inversor, habrá que incluir los dispositivos de protección necesarios que realicen las siguientes labores de protecciones eléctricas:

• Protección contra sobrecargas

• Protección contra cortocircuitos

• Protección contra sobretensiones

- Protección contra sobrecargas:

Una sobrecarga ocurre cuando existe un valor excesivo de intensidad ocasionado por un defecto de aislamiento, una avería o una demanda excesiva de carga.

Una sobrecarga en los cables genera un calentamiento excesivo de los mismos, lo que provoca su daño prematuro, reduciendo su vida útil. Además, una sobrecarga que se prolongue en el tiempo y no sea solucionada, puede terminar ocasionando un cortocircuito en la instalación.

Los dispositivos de protección contra sobrecargas podrán ser, bien un interruptor automático de corte omnipolar con curva térmica de corte, o un fusible. En el cálculo de la instalación, objeto de este tutorial, se ha escogido un fusible como elemento de protección.

Pero en general, los dispositivos que se empleen para la protección de la instalación contra sobrecargas, deberán cumplir las siguientes dos condiciones:

I_b ≤ I_n ≤ I_adm

siendo,

I_b,    la intensidad de diseño del circuito, según la previsión de cargas.

I_n,    la intensidad nominal del interruptor, es decir, el calibre asignado.

I_adm,    es la máxima intensidad admisible del cable conductor.

Y la otra condición:

I_cd ≤ 1,45 · I_adm

siendo,

I_cd,    la intensidad de ajuste (desconexión) del interruptor y que asegura el funcionamiento efectivo del dispositivo de protección. En fusibles es la intensidad de fusión (I_f) en 5 segundos.

Como en este caso se va a emplear fusibles como elementos de protección contra sobrecargas de corriente, además se cumple que I_cd = I_f   y en este caso, para los fusibles elegidos, también que  I_f = 1,60·I_n

Por lo que la anterior relación, para el caso de fusibles como elemento de protección, quedaría como sigue:

I_b ≤ I_n ≤ 0,9·I_adm

Un fusible consiste fundamentalmente en un alambre o tira metálica inserta en el circuito de corriente que al rebasarse cierta intensidad se funde, provocando la desconexión y protegiendo así al circuito. Por lo tanto, todo fusible habrá que reponerlo después de cada cortocircuito que se produzca.

La intensidad nominal de un fusible es el valor de la intensidad de corriente continua que puede soportar indefinidamente. Como criterio general un fusible es capaz de despejar una falta de intensidad 5 veces la nominal en un tiempo de 0,1s.

A la hora de seleccionar el fusible se deberá tener en cuenta los siguientes factores:

• Tensión nominal V_n del fusible, que deberá ser mayor o igual que la tensión de operación de la línea donde se instale.

• La intensidad nominal I_n del fusible deberá ser mayor o igual que la máxima corriente esperada en la línea donde se instale.

• La intensidad de actuación o ruptura del fusible actuará en un tiempo inferior a 0,1 s.

• Que la intensidad de cortocircuito máxima que pueda soportar el fusible sea mayor que la máxima intensidad de cortocircuito esperada en el punto de la línea donde se instale el fusible.

- Protección contra cortocircuitos:

El origen para que se produzca un cortocircuito suele estar en una conexión incorrecta o en un defecto de aislamiento.

Todo equipo de protección empleado para limitar la incidencia de un cortocircuito deberá cumplir con las siguientes dos condiciones:

I² · t ≤ I_cu

siendo,

I,    la intensidad de disparo.

t,    es el tiempo de despeje (al producto   I² · t   se le suele llamar energía de paso).

I_cu    es la máxima intensidad de cortocircuito soportada por el cable, siendo I_cu = k² · S², donde k es un valor de corrección del material del cable (115 para conductor de cobre aislado con PVC; 143 para conductor de cobre aislado con XLPE ó EPR y 94 para conductores de aluminio), y S es la sección del conductor en mm².

PdC ≥ I_sc,máx

siendo,

PdC,    el poder de corte del dispositivo de protección.

I_sc,máx    es la máxima intensidad de cortocircuito prevista en el punto de instalación.

En todo caso, para que la protección contra cortocircuitos sea eficaz, se debe cumplir que el tiempo de corte de toda corriente de cortocircuito que se produzca en un punto cualquiera de la instalación, no debe ser superior al tiempo que los conductores tardan en alcanzar su temperatura límite admisible.

- Protección contra sobretensiones:

Generalmente, una sobretensión en una instalación fotovoltaica para autoconsumo tiene su origen en descargas atmosféricas (rayos) que se realizan sobre las partes altas de la estructura metálica que soporta los paneles.

La protección contra estos fenómenos se realiza con unos aparatos llamados autoválvulas o pararrayos. Realmente son unos descargadores de corriente que ofrecen una resistencia de tipo inversa, fabricada con óxido de zinc (ZnO) ó carburo de silicio (SiC), cuyo valor disminuye al aumentar la tensión que se aplica sobre ella.

Estos aparatos deberán colocarse lo más cerca posible del equipo a proteger, para que pueda derivar a tierra el exceso de tensión originado por la descarga de un rayo, de manera que absorba las sobretensiones que se puedan producir en la instalación y evitando así la perforación de los aislamientos.