Sistemas fotovoltaicos – Quando instalar DPS classe I

*por José Barbosa

A luz da ABNT NBR 5419:2015, devemos instalar Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS) para reduzir o risco de incêndio, choque por tensão de passo e toque e dano nos sistemas internos – equipamentos ligados à energia ou sinal. No caso dos sistemas fotovoltaicos, principalmente aqueles em instalações residenciais e comerciais, a utilização dos DPS envolve todo esse escopo citado. O incêndio e o choque por tensão de passo e toque são os mais importantes por envolver vidas humanas e devem ser priorizados.

Somente DPS classe I é capaz de prover proteção contra incêndio e tensão de passo e toque. Esse DPS é aquele capaz de suportar uma corrente Iimp em uma forma de onda 10/350µs. Logo, podemos indicá-los na descrição impressa no próprio produto ou em seus documentos, tendo pelo menos um dos seguintes parâmetros: “Classe I”, “10/350µs” ou “Iimp”.

A necessidade de DPS classe I em uma instalação fotovoltaica deve ser analisada considerando a possibilidade de uma descarga que pode ser injetada no sistema pelas placas – fonte S1 da Figura 1 – ou a que pode ser injetada pela linha de energia que sai para o ambiente externo – fonte S3 da Figura 1.

A possibilidade de ocorrência tanto de S1 quanto S3 é dada pela parte 2 da NBR 5419:2015 que trata do gerenciamento de risco. Mas há como aproveitar uma avaliação já realizada. É o caso de uma estrutura que já tenha Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas – SPDA. Se há SPDA, a necessidade de DPS classe I já é evidente, pelo menos nas entradas ou saídas das linhas da edificação, restando avaliar a necessidade de instalação em outros pontos da instalação.

A relação com a distância de segurança “s”, quando há um SPDA, é que determinará a necessidade de DPS classe  I  nas linhas de energia que ligam as placas fotovoltaicas ao interior da edificação. Se a distância de segurança é atendida – conforme Figura 2A – não haverá a injeção de corrente para dentro da instalação, não sendo necessário, nesse caso, o DPS classe I. Já quando a distância de segurança não é atendida – conforme Figura 2B – um centelhamento perigoso do captor para a placa, além    de causar o dano na placa e um possível incêndio nesse ponto,    irá injetar corrente da descarga atmosférica para o interior da instalação, sendo necessária a instalação de DPS classe I, para se evitar o incêndio e o choque em pessoas.

Para se evitar o centelhamento perigoso, é necessária a equipotencialização – interligação – do captor e a estrutura metálica do painel que sustenta a placa. Porém, diferentemente do que muitos pensam, essa medida não irá evitar que a corrente da descarga entre na instalação pelos condutores que saem da placa. Essa interligação também não irá evitar o dano na placa, bem como um incêndio – conforme Figura 3. A proximidade da placa, do suporte metálico de sustentação e dos condutores é muito menor do que a necessária para suportar a tensão que tipicamente surge na ocorrência de uma descarga atmosférica.

A solução para o dano na placa e se evitar um provável incêndio nesse ponto é a adoção de DPS classe I interligando os condutores que saem da placa à estrutura metálica que as sustentam – conforme Figura 4. Entretanto, essa medida não irá impedir que parte da corrente da descarga atmosférica siga para dentro da instalação, sujeitando as pessoas a choque e provocando incêndio.

O DPS utilizado nesse ponto, além de ser classe I, tem que suportar a corrente da descarga atmosférica (Iimp) que irá passar por esse caminho que foi estabelecido por ele e ter uma tensão de operação contínua (Uc) superior à tensão entre o condutor e o suporte da placa.

Definir a corrente Iimp do DPS é extremamente importante, apesar de não ser uma tarefa trivial, podemos obtê-la nas normas disponíveis. O primeiro passo é definir o valor da corrente da descarga atmosférica (S1) que será injetada no captor do SPDA. A ABNT NBR 5419:2015 apresenta esses valores – conforme a Tabela 1 – ou seja, para um SPDA de classe I ou de classe não conhecida, essa corrente seria de 200 kA. O segundo passo é definir a parcela dessa corrente que irá se dividir para a equipotencialização da placa com o SPDA. Essa parcela está intimamente ligada ao número de caminhos que a corrente da descarga terá até o solo, através dos condutores de descidas do SPDA. Quanto maior o número de descidas do SPDA, menor deve ser a corrente que irá para o DPS ligado no sistema fotovoltaico.

As normas brasileiras de sistemas fotovoltaico não tratam especificamente da divisão da corrente da descarga atmosférica para a determinação de Iimp, mas a ABNT NBR 5419:2015 nos fornece base para fazermos. Entretanto, há a IEC 61643-32:2017 – DPS conectado no lado CC de instalações fotovoltaicas – que fornece os valores mínimos da corrente Iimp do DPS classe I, dependendo da classe e da quantidade de condutores de descidas do SPDA.

Um SPDA classe II – segundo a Tabela 2 – com menos de 4 condutores de descida, necessita de um DPS classe I, cuja corrente Iimp deve ser maior que 7,5 kA, mas se houver pelo menos 4 condutores de descidas, deverá ser maior que 3,75 kA.

Devemos lembrar que esse DPS irá injetar corrente da descarga atmosférica dentro da instalação e precisará ser tratada, mas para este artigo ficaremos até esse ponto.

José Barbosa é engenheiro eletricista, diretor da Sentinell Engenharia e membro da comissão que revisou a ABNT NBR 5419