AFCI - PROTEÇÃO CONTRA ARCO ELÉTRICO CC

Eletricidade não é brincadeira, por isso é importante ficar atento a algumas medidas de segurança para evitar possíveis danos materiais e até mesmo físicos. Dessa forma, ter conhecimento sobre eletricidade e seus riscos é fundamental para quem trabalha com equipamentos fotovoltaicos.

Pensando nisso, preparamos um conteúdo em relação aos riscos de arco elétrico em sistemas fotovoltaicos. Quer saber mais? Então, aproveite a leitura que preparamos para você.

O QUE É ARCO ELÉTRICO

Resumidamente, arco elétrico é o fluxo de corrente elétrica através do ar que ocorre entre dois condutores elétricos próximos quando há uma grande diferença de potênciaentre eles. Um arco elétrico pode ocorrer quando dois condutores sólidos são separados durante a transmissão de corrente elétrica, como por exemplo a desconexão de um cabo de um arranjo fotovoltaico do terminal de conexão do inversor enquanto existe passagem de corrente pelo cabo. Este fluxo de energia pelo ar é extremamente perigoso, trazendo grandes riscos de choques elétricos e incêndios.

O arco elétrico pode ocorrer tanto em corrente alternada (CA) quanto em corrente contínua (CC). Quando ocorre em corrente alternada, a própria natureza de frequente inversão de polaridade de transmissão de energia em corrente alternada se encarrega de extinguir o arco rapidamente. Porém, o arco é muito mais perigoso quando a corrente é contínua, pois em CC não há inversão da polaridade e o fluxo de corrente é constante, ou seja, o fluxo de corrente pelo arco continuará ocorrendo até que os condutores sólidos forem suficiente mente distanciados.

Um arco libera uma energia tão grande que transforma o ar ao redor em plasma, podendo ultrapassar temperaturas de 3000°C e consequentemente incendiar materiais próximos. Tais características tornam o arco elétrico em corrente contínua um dos maiores causadores de acidentes e incêndios em geradores solares, devido ao grande número de arranjos de painéis FV (strings) e conexões CC presentes em um sistema fotovoltaico.

FATORES QUE PODEM CAUSAR ARCO ELÉTRICO CC

Esse fenômeno indesejado nos sistemasfotovoltaicos pode ocorrer devido a diferentes fatores. Além do exemplo citado anteriormente sobre a desconexão de contatos CC durante o fluxo de corrente, fatores relacionados com a qualidade da instalação também são causadores de arcos elétricos em corrente contínua, como:

- Mau contato em condutores e conexões;

- Desgaste e envelhecimento natural dos componentes;

- Dano ou ruptura do isolamento de condutores (cabos, conectores etc.);

- Uso de conectores CC de marca e modelos diferentes (incompatíveis);

- Não uso de terminais de conexões nos cabos CC;

- Aperto incorreto em disjuntores e bornes;

- Uso de componentes de baixa qualidade;

- Aterramento mal dimensionado e insuficiente.

Grande parte dos potenciais causadores de arcos estão relacionados com baixa qualidade de instalação, falta de manutenção e componentes de conexão. Estes últimos, apesar de possuírembaixo valor agregado dentro do valor total de um sistema fotovoltaico, representam o risco mais comum de causar arcos e originar incêndios devastadores nos equipamentos do sistema e na propriedade.

A grande quantidade de conexões CC existentes em um sistema fotovoltaico ainda multiplica esse risco exponencialmente, quanto maior o sistema, maior a probabilidade de ocorrência de arco e acidentes. Uma usina de 500kW pode conter mais de 1000 conexões CC., por exemplo.

TIPOS DE ARCOS FOTOVOLTAICOS

Os arcos FV são classificados em principais 3 categorias:

Arcos em série, que ocorrem entre componentes de uma mesma string FV, normalmente relacionado com mal contatos, má conexão, desgastes de componentes e desconexão de condutores de uma mesma string. Este tipo de arco possui maior ocorrência, pode ser detectado e extinguido com dispositivos de proteção contra falha de arco (AFCI), os quais podem ser integrados em inversores de última geração.

Arcos em paralelo, que ocorrem devido a um curto-circuito entre componentes com diferente polaridade em diferentes strings, muito comum de ocorrer quando há ruptura do isolamento de condutores de diferentes strings, gerando um arco entre elas. O arco em paralelo é mais difícil de ser extinguido, porém também menos comum de acontecer. A melhor forma de evitar é garantindo a qualidade de instalação, principalmente passagem na passagem de cabos CC.

Arcos para a terra, que ocorrem quando há um fluxo de corrente para terra, geralmente oriundos de uma falha de isolação das strings. Inversores solares possuem alertas para identificação de falha de isolação, e desvalimento do mesmo, porém caso uma falha de isolação não seja corrigida rapidamente pode gerar um arco, com risco de danos ao inversor e incêndios.

AFCI: SEGURANÇA CONTRA ARCOS FOTOVOLTAICOS

Como vimos anteriormente adequados procedimentos de instalação podem reduzir o risco de ocorrência de arco. Porém, devido a elevada quantidade de conexões CC existentes em uma usina FV, assim como o desgaste natural dos componentes ao longo do tempo, é uma missão quase impossível garantir que um arco não ocorrerá no sistema ao longo de sua vida útil, principalmente quando se trata de arcos em série.

O AFCI ou Arc FaultCircuit Interrupteré um dispositivo de proteção que pode identificar e interromper arcos em série. Inversores de última geração podem contar com este dispositivo embarcado para detectar com precisão arcos em frações de segundos.

Os inversores da GE Solar Inverter por exemplo possuem AFCI opcional de terceira geração que identifica arcos em menos de 0.4 segundos, estando assim em conformidade com as normas UL1699 B -2018 e IEC63027. Além disso, a GE faz uso de tecnologia de inteligência artificial para maior precisão, assim que é detectado um arco, o inversor entra em modo de falha e indica no sistema de monitoramento em qual arranjo FV ocorreuo arco.

Os AFCI’s são obrigatórios em muitos países, incluindo os Estados Unidos, onde é exigido que todos os sistemas fotovoltaicos tenham dispositivo de AFCI instalado. Além disso, muitas companhias de seguros exigem que os sistemas fotovoltaicos estejam equipados com AFCI’s como uma medida de segurança.

Além da segurança, os AFCI’s também podem aumentar a eficiência do sistema fotovoltaico. Ao interromper rapidamente a corrente elétrica quando há um arco elétrico, os AFCI’s ajudam a prolongar a vida útil dos equipamentos e a garantir que eles funcionem de maneira eficiente.

Por esse motivo, a proteção AFCI é uma ótima medida de segurança contra incêndios elétricos. Com ela é possível prevenir e detectar falhas de arco elétrico e interrompe-lasantes que aconteça um incêndio. Ou seja, o AFCI evita problemas antes mesmo que eles aconteçam. Incrível, não é mesmo?