Especificação da string box

Continuando a série vencedora do Prêmio Jornalismo Abracopel, o 4º artigo tratando da Especificação da String Box .

Não deixe de ler os outros três artigos (1, 2 e 3).

Especificação da string box

No artigo anterior abordei a especificação dos materiais em corrente contínua para FV. Nesse artigo abordarei a especificação da String Box (caixa de junção) e das seccionadoras.

Seccionadoras

Antes de analisarmos como uma seccionadora deve ser especificada, precisamos definir quando precisamos usá-la.

A IEC 62458 (E o projeto de norma da ABNT de arranjos fotovoltaicos) vai definir quando é obrigatório a instalação de um dispositivo capaz de seccionar a tensão no lado de corrente contínua de um sistema fotovoltaico.

Essa determinação é feita em função da classificação DCV do arranjo. Como essa classificação DCV não é de uso corriqueiro para boa parte da comunidade técnica, abaixo temos uma tabela que resume essa classificação.

Tabela 1 – Extraída do Projeto de Norma: Instalações Elétricas: Arranjos Fotovoltaicos

Com essa definição em mãos, podemos agora definir onde é necessário o uso de um dispositivo para seccionar e qual o tipo dispositivo devemos utilizar, conforme tabela a seguir.

Tabela 2 – Extraída do Projeto de Norma: Instalações Elétricas: Arranjos Fotovoltaicos

Terminologia…

Analisando as duas tabelas, podemos ver que a grande maioria dos arranjos fotovoltaicos que utilizamos é o DVC-C, e nesses casos, no mínimo do arranjo precisaremos de um dispositivo interruptor seccionador.

É muito comum o uso dos termos seccionador e interruptor de forma errônea, então antes de mais nada, vamos buscar a terminologia correta.

• Seccionador: dispositivo de manobra mecânica que, na posição aberta, atende aos requisitos especificados para a função de isolação;
• Interruptor: dispositivo de manobra mecânica capaz de estabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, que pode incluir condições especificadas de sobrecargas em serviço, assim como conduzir por tempo determinado correntes em condições anormais especificadas do circuito, como as de curto-circuito;
• Interruptor-seccionador: interruptor que, na posição aberta, atende aos requisitos de isolação especificados para um seccionador;
• Disjuntor: dispositivo de manobra mecânica, capaz de estabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, assim como estabelecer, conduzir por um tempo especificado e interromper correntes em condições anormais especificadas do circuito, como as de curto-circuito;

Definições extraídas da NBR IEC 60947-1

Se olharmos com atenção a tabela 2, veremos que a norma distingue bem locais apenas com seccionador e locais com dispositivo interruptor seccionador.

Na grande maioria das instalações no Brasil, nosso arranjo fotovoltaico está enquadrado em DCV-C, dessa forma, será, no mínimo, sempre obrigatório o uso de dispositivo interruptor-seccionador no arranjo.

Entendendo o que diz a tabela

Com isso, a primeira coisa que temos que ter em mente é que precisa ser SOB CARGA. Apesar de não ser correta a terminologia, se escrevermos interruptor ou seccionador na especificação, devemos usar a expressão SOB CARGA.

O objetivo de ser redundante (no caso do uso da palavra interruptor, já que por definição ele é SOB CARGA) é que o mercado não tem o devido domínio das terminologias técnicas, e nossa preocupação é garantir a segurança.

Mas, os dispositivos interruptores/seccionadores também precisam atender as seguintes características:

• não possuir qualquer parte de metal exposta, tanto em estado ligado como desligado;
• apresentar corrente nominal igual ou superior a do respectivo dispositivo de proteção
• Não ser sensíveis à polaridade (correntes de falta em um arranjo fotovoltaico podem fluir no sentido oposto ao de operação normal);
• Ser dimensionados para seccionar plena carga e potenciais correntes de falta do gerador fotovoltaico e quaisquer outras fontes de energia conectadas, tais como baterias, geradores e a rede elétrica, se presente;
• Quando a proteção contra sobrecorrente for incorporada, devem ser dimensionados de acordo com 5.3.
• Interromper todos os condutores energizados simultaneamente.

Não podemos esquecer que o dispositivo interruptor seccionador deve ser apropriado para uso em CC.

Caixa de Junção (String Box)

Estamos de novo em um item polêmico. Qualquer instalação em que não se use micro inversores (sobre micro inversores falaremos futuramente) vai precisar de uma caixa de junção, nem que seja apenas para acondicionar o dispositivo interruptor seccionador, de uso obrigatório, como vimos.

Além do dispositivo interruptor-seccionador, ainda podemos ter DPS, disjuntores, dispositivos fusíveis, etc. Todos esses dispositivos devem ficar acondicionados em uma ou mais string box (utilizarei o termo em inglês, por ser o termo consagrado no mercado nacional).

Para analisarmos como fazer a especificação da string box, precisamos saber o que ela é. Novamente, iremos recorrer a terminologia técnica:

• caixa de junção: invólucro no qual subarranjos fotovoltaicos, séries fotovoltaicas ou módulos fotovoltaicos são conectados em paralelo, e que pode alojar dispositivos de proteção e/ou de seccionamento.

NOTA    Termos equivalentes em inglês: string box, junction box ou combiner box.

Extraído da ABNT NBR 10899:2013

Pela definição, podemos ver que é muito parecido com a definição de quadro de distribuição:

• Quadro de distribuição: Equipamento elétrico destinado a receber energia elétrica, através de uma ou mais alimentações, e a distribuí-la a um ou mais circuitos, podendo também desempenhar funções de proteção, seccionamento, controle e/ou medição.

Extraído da ABNT NBR IEC 50 (826)

Ao buscarmos pelas normas de produto vigentes, temos que as normas de produto que englobam o escopo da String Box seriam a NBR IEC 60439-1 e as NBR IEC 61439-1 e -2. Todas elas trazem em seu escopo tensão nominal inferior a 1500V em CC.

Para as string box montadas por pequenos fabricantes, na maioria dos casos, não temos certeza que o conjunto como um todo atende a uma dessas três normas. Na verdade, alguns desses fabricantes desconhecem até o fato de se possuir norma para isso.

Restrições de custo e dificuldade na compra de uma string box com certificação de que foi produzida em conformidade com alguma dessas normas vai dificultar a escolha e especificação.

Nessa situação, como especificar e comprar?

A sugestão é que, como os montadores encaram a string box como um conjunto de equipamentos, que se especifique item por item os equipamentos da string box, para evitar que se tenha equipamentos não condizentes com as necessidades da instalação ou que não atendam as normas necessárias para sistemas FV.

Ao especificar os componentes, deve-se dar atenção a especificação dos invólucros, tanto a resistência ou não aos raios UV quanto ao grau de proteção IP.

Norma de instalação x norma de produto

Não há impedimento normativo (pelo menos que eu conheça) de se fabricar um conjunto de manobra (isso inclui uma strig box) que contenha tensões diferentes em seu interior (seja de valores nominais, seja de CC e CA, por exemplo).

No entanto, a norma de instalações, a NBR 5410, PROÍBE  o uso de duas fontes diferentes no mesmo quadro, com exceção pra os conjuntos de manobra projetados para efetuar o intercâmbio, como podemos ver no item transcrito a seguir:

4.2.5.7 Quando a instalação comportar mais de uma alimentação (rede pública, geração local, etc.), a distribuição associada especificamente a cada uma delas deve ser disposta separadamente e de forma claramente diferenciada das demais. Em particular, não se admite que componentes vinculados especificamente a uma determinada alimentação compartilhem, com elementos de outra alimentação, quadros de distribuição e linhas, incluindo as caixas dessas linhas, salvo as seguintes exceções:

 a) circuitos de sinalização e comando, no interior de quadros;

b) conjuntos de manobra especialmente projetados para efetuar o intercâmbio das fontes de alimentação

c) linhas abertas e nas quais os condutores de uma e de outra alimentação sejam adequadamente identificados.

Temos que em uma instalação conectado a rede, é o inversor que faz o intercâmbio entre as fontes, dessa forma, não é permitido por norma que se instale as chamadas string box CA + CC (para mais sobre isso, leia o post String Box CA + CC – Pode isso Arnaldo? ).

Então, lembre-se sempre que o responsável pelo projeto e execução não é o fabricante e sim as pessoas que emitem a ART. Delegar essa função para o fabricante da string box pode se revelar um risco quando o produto não atender as normas de instalações.

Na próxima edição falaremos especificamente sobre DPS para as instalações FV.

Fontes consultadas:

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10899:2013 : Energia solar fotovoltaica — Terminologia. Rio de Janeiro: ABNT, 2013. 11p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR IEC 60947-1:2013 : Dispositivo de manobra e comando de baixa tensão
- Parte 1: Regras gerais. Rio de Janeiro: ABNT, 2013. 247p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Texto base Projeto de Norma de Instalações elétricas de Baixa Tensão – Arranjos Fotovoltaicos. Rio de Janeiro, ABNT, 2016.

Artigo publicado originalmente na revista Lumière Electric 229 – Link da revista acesso interrompido por iniciativa da publicação