String Box – Quando Usar

string box

Você certamente já ouviu a frase: Nosso kit fotovoltaico não precisa de String Box, não ouviu?

string-box-nem-precisa

Estreando nossos posts para discutir a fundo a NBR 16690 – Instalações elétricas: Arranjos Fotovoltaicos, vamos falar da:

String Box

Vamos combinar uma coisa. Se você é um despachante ou acredita que o distribuidor que projeta e não você, não leia esse post.

(Já leu o post Projeto Elétrico – Quem Faz? Nele eu falo do despachante…)

Caso você não esteja nesse grupo, vamos construir conhecimentos juntos!

Introdução

Os geradores de energia solar fotovoltaica (“kits” fotovoltaicos), são compostos por uma série de equipamentos e dispositivos, como módulos fotovoltaicos, inversores, seccionadores, DPS, cabos, dentre outros.

Existem uma série de fabricantes e modelos de inversores, e, em alguns desses modelos, certos dispositivos já estão incorporados em seu interior.

Dessa forma, uma série de profissionais/empresas tem entendido que pelo fato desses dispositivos virem no interior dos equipamentos, não é necessário o uso de string box nesses “kits”.

Vamos analisar.

Metodologia para desenvolvimento da análise

string box compreensao

A Norma Regulamentadora 10 – Nr 10 Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade, determina que:

10.1- OBJETIVO E CAMPO DE APLICAÇÃO

10.1.1 Esta Norma Regulamentadora – NR estabelece os requisitos e condições mínimas objetivando a implementação de medidas de controle e sistemas preventivos, de forma a garantir a segurança e a saúde dos trabalhadores que, direta ou indiretamente, interajam em instalações elétricas e serviços com eletricidade.

10.1.2 Esta NR se aplica às fases de geração, transmissão, distribuição e consumo, incluindo as etapas de projeto, construção, montagem, operação, manutenção das instalações elétricas e quaisquer trabalhos realizados nas suas proximidades, observando-se as normas técnicas oficiais estabelecidas pelos órgãos competentes e, na ausência ou omissão destas, as normas internacionais cabíveis.

Iniciei com o texto da NR-10 para minimizar o mimimi futuro.

Eu sei que vai ter gente contrário ao que diz a norma, mas não mate o mensageiro.

Mas, ainda não satisfeito, vamos ao CDC.

Temos que o Código de Defesa do Consumidor (Lei 8078/90 – CDC), determina em seu Artigo 39, Inciso VIII:

Art. 39. É vedado ao fornecedor de produtos ou serviços, dentre outras práticas abusivas: (Redação dada pela Lei nº 8.884, de 11.6.1994)

( . . . )

VIII – colocar, no mercado de consumo, qualquer produto ou serviço em desacordo com as normas expedidas pelos órgãos oficiais competentes ou, se normas específicas não existirem, pela Associação Brasileira de Normas Técnicas ou outra entidade credenciada pelo Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Conmetro);

Sendo assim, vou buscar analisar em consonância com as normas ABNT.

Análise Técnica

Para que possamos definir quando a string box é necessária ou não, precisamos saber o que é uma string box.

O termo string box está em inglês, a terminologia técnica nacional chama de CAIXA DE JUNÇÃO.

Na NBR 16690 temos a terminologia de CAIXA DE JUNÇÃO

3.1.7
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 manobra.


Pela definição, podemos concluir que a pergunta ou a afirmação não precisa ou precisa de string box não se sustenta.

O questionamento deve ser se algum dispositivo de proteção e/ou seccionamento é necessário ou se um eventual paralelismo deve ser realizado.

A análise então se dará sobre a necessidade ou não desses dispositivos.

1. Seccionador

A fim de garantir o trabalho seguro, a NR-10 determina que o trabalho deve ser feito preferencialmente com o circuito desenergizado.

A NR-10 definirá que para um circuito ser considerado desenergizado é necessário que, no mínimo, sejam realizados as seguintes etapas, na seqüencia descrita a seguir.

10.5 – SEGURANÇA EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DESENERGIZADAS

10.5.1 Somente serão consideradas desenergizadas as instalações elétricas liberadas para trabalho, mediante os procedimentos apropriados, obedecida a sequencia abaixo:


a) seccionamento;
b) impedimento de reenergização;
c) constatação da ausência de tensão;
d) instalação de aterramento temporário com equipotencialização dos condutores dos circuitos;
e) proteção dos elementos energizados existentes na zona controlada (Anexo II) (Alteração dada pela Portaria MTPS 508/2016)
f) instalação da sinalização de impedimento de reenergização.

Dessa forma, precisamos garantir que, exista um meio de seccionar o inversor, para permitir a manutenção do mesmo.

Mas, o que é SECCIONAMENTO?

De novo, a norma. Agora, vamos consultar a ABNT NBR IEC 60947-1.

2.1.19

seccionamento (função de)

função destinada a cortar a alimentação de toda ou de uma parte da instalação, pela separação da instalação ou parte desta de toda alimentação de energia elétrica, por razões de segurança

A NR-10 não determina como esse seccionamento deve ser realizado.

Dessa forma, usaremos a NBR 16690 a fim de determinar como deve ser feito esse seccionamento.

A tabela 6 da norma ABNT NBR 16690 (análogo a tabela 6 da IEC 62548) transcrita a seguir, determina:

string box nbr 16690 tab 6

E daí?

Podemos ver que é OBRIGATÓRIO que o arranjo fotovoltaico possua um
dispositivo interruptor seccionador, para permitir o seccionamento do
inversor.

Nosso objetivo é determinar se o dispositivo de seccionamento no interior do inversor pode ser aceito ou se é necessário que haja um dispositivo externo.

A norma NBR ABNT 16690, define os locais onde o dispositivo interruptor seccionador do arranjo pode estar localizado, conforme descrito a seguir:

Para substituição de UCP completas, um dos seguintes meios de manobra deve ser utilizado:

a) um dispositivo interruptor-seccionador adjacente e fisicamente separado; ou

b) um dispositivo interruptor-seccionador que esteja ligado mecanicamente à UCP e que permita que a UCP seja removida sem riscos elétricos; ou

c) um dispositivo interruptor-seccionador localizado dentro da UCP, se a UCP incluir um meio de isolamento que opere apenas quando o dispositivo interruptor-seccionador estiver na posição aberta; ou seja, quando em manutenção, a UCP só pode ser aberta ou retirada se o dispositivo interruptor-seccionador estiver na posição aberta; ou


d) um dispositivo interruptor-seccionador localizado dentro da UCP, se a UCP incluir um meio de isolamento que só pode ser operado com uma ferramenta e estiver marcada com um sinal de alerta facilmente visível ou texto indicando “Não desligar sob carga”

Então, se o inversor atender a uma dessas condições, não é necessário uma externa.

(ops, você sabe qual a diferença entre um interruptor-seccionador e um seccionador, e como descobrir o que seu inversor possui? No post da próxima semana a gente trata sobre isso.)

Mas, e se meu inversor tem mais de uma entrada por MPPT

PÂNICO!!!!

Inversores com mais de uma entrada por MPPT terão seus arranjos classificados pela NBR 16690 como sendo:

UCP com múltiplas entradas em corrente contínua conectadas internamente a um barramento comum

Na figura a seguir temos um exemplo.

string box -mutiplas-entradas

Em uma primeira análise…

Em uma análise superficial da norma, vai se afirmar que cada entrada será ou uma série ou um subarranjo, dependendo do modelo.

Esse entendimento estaria correto se…

4.3.4.3 UCP com múltiplas entradas em corrente contínua conectadas internamente a um barramento comum

Esse item afirma que:

Quando os múltiplos circuitos de entrada de uma UCP forem conectados em paralelo internamente em um barramento em corrente contínua comum, cada setor do arranjo fotovoltaico conectado a cada
uma das entradas (ver Figura 6) deve ser tratado, para os efeitos desta Norma, como um subarranjo fotovoltaico e todos os setores combinados devem ser tratados como um arranjo fotovoltaico completo.

Cada subarranjo fotovoltaico deve possuir um dispositivo interruptor-seccionador para prover a isolação do inversor. Aplicam-se as disposições para múltiplos dispositivos interruptores-seccionadores
em 6.3.7, e um sinal de alerta, conforme 10.5.2, deve ser fornecido.

Ênfase na palavra DEVE.

Com isso, inversores com mais de uma entrada por MPPT, o dispositivo
interruptor seccionador “geral” do arranjo, no interior do inversor, não é o suficiente para o atendimento as exigências normativas, sendo, nesse caso, necessário um interruptor seccionador por entrada, que por definição, devem estar instaladas no interior de uma string box.

Já está grande o post

Como está extenso, no próximo post continuamos, analisando se o fusível e o DPS servem para tudo.

Afinal, meu kit não precisa de string box.

P.S. Quer adquirir a norma? A Target tem um plano Prime que permite se visualizar qualquer norma nacional.

Informações em: http://bit.ly/2MaC5NH

P.S.2: Quer aprender a projetar uma usina de 1MW de acordo com a NBR 16690? Já adotamos os preceitos da norma em nossos cursos desde 2017.

Informações em:
https://viniciusayrao.com.br/usina-fv-1mw-curso-de-projeto-2-2/

12 comments

  • Parabéns pelo texto Ayrão, mas resta uma dúvida em relacao a um inversor muito vendido aqui: o Fronius Eco:

    No caso deste modelo normalmente não é utilizada string box e a sua instalação é feita de modo que todas as séries chegam no borne do inversor. O que entendo portanto é que o sub-arranjo é igual ao arranjo, ou seja, há apenas um sub-arranjo a ser protegido com dispositivo interruptor-seccionador.

    Neste caso a chave integrada ao inversor já atende à 16690?

    • Felipe, como vai?

      Vamos lá. Esse inversor tem 6 entradas e apenas 1 mppt. A chave no interior do inversor (pressupondo que seja um interruptor seccionador, não olhei) é a do arranjo.
      Cada MPPT caracterizará 1 arranjo.
      A topologia que você liga, você teria um arranjo com 6 séries em paralelo. Em sendo tudo externo, a unica coisa obrigatória seria a “chave geral”. Essa chave, poderia ser interna.
      No entanto, esse paralelismo é feito interno, então, caimos no item 4.3.4.3, que vai me configurar cada entrada como um subarranjo e que cada subarranjo precisará de um dispositivo interruptor seccionador por entrada.
      Dessa forma, as instalações feitas com o Fronius Eco27 precisam de interruptores seccioanadores externos.
      Quem tem que saber e especificar isso? O engenheiro ou técnico que projeta.
      Espero ter esclarecido.
      Abraços

  • Perfeito!!

  • Parabéns Vinicius, excelente post bem esclarecedor e muito útil

  • Bem controvérsio essa obrigatoriedade pois entradacada do frionius eco possui fusíveis individuais , então ele possui a proteção individual por sub arranjo e uma chave seccionadora geral!

    • Saulo, não é controverso. A proteção contra sobrecorrrente existe, o objetivo é evitar o acidente na execução de manutenção. Lembremos que nossa mão de obra não é qualificada, passados quase 15 anos da ultima revisão da NR-10 ainda temos uma série de problemas, por isso, em virtude da nossa mão de obra, essa exigência na norma.

  • E no caso dos inversores trifásicos da Sungrow, Vinícius?? No manual dos mesmos informam que eles já possuem a chave seccionadora CC e os DPS CC. Vejo muitos instaladores ligando os cabos das strings dos módulos diretamente nas entradas MPPTs do inversor, sem utilizar string box. É correto isso? Ou colocar uma string box se torna redundante?
    Ótimo artigo. Um abraço !

    • Marcelo, você sempre precisara verificar se é um interruptor, uma seccionadora ou um interruptor seccionador e analisar se é o suficiente. Especificamente no Sungrow de 1 entrada e 1 MPPT, está mal documentado, mas é um interruptor seccionador.

  • Bacana a explicação Vinicius. Só tira uma dúvida para confirmar que eu entendi certo. Neste mesmo caso, mas considerando que o inversor não possua 6 entradas MC4, e sim apenas uma. O paralelismo será feito externamente ao inversor, então neste caso a stringbox externa poderia ser feita utilizando apenas fusíveis como proteção, e a chave do inversor (considerando ser interruptor-seccionador) seria suficiente? É isso?

  • Ikaro, se for um interruptor seccionador, sim.

    Mas atenção ao item 4.3.4.3, que fará novas solicitações.

    Abraços,

    Vinicius

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