String box: como aumentar a segurança do sistema?
As funcionalidades das string box pode ir muito além de um quadro de corrente contínua
Autor: Mateus Vinturini8 de abril de 2022abril 12th, 2022Artigos técnicos
Já existem no mercado diversas soluções de string box com sensores de corrente por strings
As string box usualmente concentram as proteções e pontos de paralelismos dos sistemas FV, quando utilizadas. Porém, a funcionalidade delas pode ir muito além de um quadro de corrente contínua.
É possível complementar a proteção com dispositivos extras não obrigatórios, prover sistemas de monitoramento robustos ou até facilitar a operação e manutenção com sistemas de desligamento remoto.
Em usinas de porte maior onde não haja grandes riscos de sombreamento ou sujidade desigual é comum que se utilize inversores de poucos MPPTs centralizados, a fim de diminuir o número de cabos e simplificar a instalação.
É inevitável nesta construção que haja pontos de paralelismos de múltiplos circuitos CC em um condutor de maior secção que seguirá até o inversor. Esta construção, a princípio, não permitiria monitoramento individual de cada uma das séries, o que pode ser uma dificuldade no futuro.
Já existem no mercado diversas soluções de string box com sensores de corrente por strings, que, junto ao sistema de comunicação com ou sem fio, envia as informações individualmente das séries, melhorando assim muito o acompanhamento de geração da usina e de diagnóstico de falhas. O dispositivo abaixo é um exemplo de módulo de monitoramento individual de string que pode ser adicionado a uma string box.
Figura 1 – Dispositivo de monitoramento de corrente de série
Outra função que facilita o dia a dia dos operadores de usinas é a possibilidade de realizar o desligamento remoto da string box. Esta é uma funcionalidade que pode aumentar a segurança da instalação durante uma manutenção, pois o status do seccionamento de cada string box pode ser conferido pelo operador e equipe de manutenção, e, em caso de emergências, realizar o seccionamento e religamento de forma remota.
Também é possível, por exemplo, de forma remota realizar o desligamento e religamento para testar hipóteses de falhas e tentar localizar o conjunto de módulos defeituosos, ou a string box que está causando alarmes no inversor.
O arco é um fenômeno de alta intensidade energética, isto é, aquece o ar ao redor e irradia calor com facilidade, fazendo assim que o risco de incêndio aumente significativamente. Os arcos são de difícil detecção e interrupção, porém, existem dispositivos próprios para a sua detecção e seccionamento, o AFCI.
Embora o dispositivo de detecção e seccionamento de arcos (AFCI – Arc Fault Circuit Interrupter) não seja obrigatório de existir nas instalações, seu uso é altamente recomendado. O arco pode surgir em 3 situações distintas, sendo elas:
Arco em série – quando há o rompimento ou separação de um condutor ou conector MC4 enquanto há passagem de corrente;
Arco em paralelo – quando há rompimento na isolação e cabos de circuitos distintos criam um arco elétrico entre si;
Arco ao terra – quando há uma dupla falha de isolação aterrando dois pólos distintos simultaneamente.
Por não ser item obrigatório, nem todos os inversores possuem essa proteção integrada ou ativada por padrão. Nos casos onde o inversor não forneça essa proteção, é recomendado a adição de um dispositivo AFCI nos circuitos CC solar.
O dispositivo a ser adicionado pode ser externo, isto é, comprado separadamente, ou integrado à string box. A string box abaixo, modelo BHTZ-11/11 da fabricante ZJBENY é um exemplo de dispositivo AFCI integrado à string box, ou seja, pode complementar um inversor sem esta função. O dispositivo detecta o arco e aciona os interruptores das strings, simultaneamente enviando um sinal pelo sistema de comunicação ao operador do sistema.
Figura 2 – String box com desligamento remoto e proteção AFCI. 1) Chave de desligamento de emergência 2) Botão de acionamento do seccionamento 3) chaves seccionadoras operadas via comando 4) módulo de monitoramento AFCI 5) fonte de alimentação
É melhor uma proteção externa do que ter de remover o inversor em caso da proteção atuar já que geralmente são muito simples.
E também é completamente desnecessária, já que todas as proteções requeridas pelas distribuidoras já costumam estar embutidas nos inversões, e as próprias normas das distribuidoras explicitamente dispensam o uso de proteções externas quando estas já estiverem incorporadas no inversor.