Los sistemas fotovoltaicos residenciales modernos dependen en gran medida de los dispositivos de protección contra sobretensiones para proteger inversores, baterías y electrodomésticos frente a rayos y sobretensiones de maniobra. Sin embargo, hay una pregunta que sigue generando dudas entre instaladores y propietarios:
¿Debe instalarse un interruptor automático antes del protector contra sobretensiones (SPD)?
En los cuadros de distribución de sistemas FV es habitual encontrar dos configuraciones:
El SPD se instala sin ningún interruptor automático aguas arriba
El SPD se instala con un interruptor automático o un fusible aguas arriba
A primera vista, ambas opciones parecen válidas. Pero desde el punto de vista del rendimiento eléctrico y de la seguridad a largo plazo, son muy diferentes.
Este artículo ofrece una explicación clara, desde la perspectiva de la ingeniería, para ayudarle a tomar la decisión correcta en el diseño de la protección de su sistema fotovoltaico.
Por qué un SPD puede fallar a veces en cortocircuito
Los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) utilizados en sistemas FV se pueden clasificar, según sus componentes principales, en dos categorías:
1. SPD limitadores de tensión (basados en MOV)
Estos dispositivos utilizan varistores de óxido metálico (MOV) para absorber sobretensiones transitorias.
Los MOV son rápidos y eficaces, pero tienden a fallar en cortocircuito en las siguientes situaciones:
Fuertes corrientes de rayo
Eventos de sobretensión temporal (TOV)
Degradación térmica a largo plazo
Cuando el MOV llega al final de su vida útil o experimenta un impulso extremo, puede pasar a un estado de cortocircuito permanente. Si no se aísla inmediatamente, un SPD en cortocircuito supone un importante riesgo de incendio.
2. SPD de conmutación (basados en tubo de descarga de gas – GDT)
Los SPD con GDT poseen una gran capacidad de conducción de corrientes de rayo. Sin embargo, en diseños híbridos que combinan GDT y MOV, la parte MOV sigue sometida a un fuerte estrés térmico.
Independientemente de la arquitectura interna, el SPD es un dispositivo sacrificable; su modo de fallo debe considerarse en el diseño global del sistema.
Por qué se necesita un interruptor automático antes del SPD
Cuando un protector contra sobretensiones (SPD) falla en cortocircuito, la corriente de defecto procedente de la red o del inversor circula por el ramal del SPD.
Si no existe ningún dispositivo aguas arriba que interrumpa ese ramal, el SPD puede:
Sobrecalentarse
Echar humo
Llegar a incendiarse
Poniendo en peligro:
El cuadro de distribución fotovoltaico
Los cables y conductores
Los equipos conectados
El propio edificio
Por este motivo, muchas normas internacionales y fabricantes recomiendan instalar un dispositivo de protección de respaldo – normalmente denominado protector de respaldo para SPD – aguas arriba de cada SPD.
Este dispositivo de respaldo garantiza:
✔ Desconexión segura de un SPD averiado en cortocircuito
✔ Continuidad de servicio del resto de la instalación eléctrica
✔ Prevención de daños térmicos e incendios
✔ Ausencia de disparos intempestivos frente a impulsos de rayo normales
En resumen:
El interruptor automático protege al SPD. El SPD protege al sistema.
¿Qué es exactamente un dispositivo de respaldo para SPD?
El dispositivo de respaldo no se limita a un interruptor automático. Puede ser:
Un interruptor automático en miniatura (MCB)
Un fusible
Un dispositivo dedicado de respaldo para SPD (optimizado para corrientes de rayo)
Su función es siempre la misma:
cuando el SPD entra en cortocircuito, el dispositivo de respaldo debe abrir rápidamente el ramal del SPD.
Comparados con interruptores automáticos y fusibles estándar, los dispositivos de respaldo específicos para SPD ofrecen:
Mayor capacidad de soportar corrientes de rayo
Desconexión de fallos más rápida
Menos disparos no deseados
Mejor coordinación con el comportamiento térmico de los MOV
ONCCY ofrece dispositivos de respaldo dedicados a SPDs, diseñados para aplicaciones de protección en CC y CA en sistemas fotovoltaicos.
Requisitos para el interruptor automático situado antes del SPD
No todos los interruptores automáticos son adecuados para circuitos de protección contra sobretensiones. El interruptor debe cumplir dos requisitos clave:
1. No debe dispararse durante el paso de la corriente de rayo
Durante los ensayos con onda de corriente 8/20 µs y onda de tensión 1,2/50 µs, el interruptor debe permanecer cerrado.
Un buen interruptor de respaldo para SPD soporta al menos 20 impulsos de sobretensión normalizados sin dispararse.
2. Debe dispararse cuando el SPD entra en cortocircuito
En caso de fallo en cortocircuito del SPD, el interruptor automático debe:
Detectar el defecto
Interrumpir la corriente de cortocircuito
Aislar de forma rápida y limpia el ramal del SPD
De este modo se garantiza la seguridad y se reducen los riesgos de incendio.
Cómo elegir el interruptor automático o el fusible adecuado para la protección del SPD
Al seleccionar el dispositivo de respaldo, deben considerarse varios aspectos técnicos:
Cada polo del SPD debe disponer de su propio polo de protección.
En sistemas FV de CC y en redes de CA de tipo TN/TT, cada modo de protección del SPD requiere un dispositivo de protección asociado.El poder de corte debe ser superior a la corriente máxima de cortocircuito.
Si la corriente de cortocircuito en el punto de instalación es de 6 kA, 10 kA o más, el dispositivo de protección debe tener un poder de corte igual o superior.Coordinación correcta con las características del SPD.
Los fabricantes facilitan tablas de compatibilidad, por ejemplo:
Tabla de selección de dispositivos de respaldo para SPD de ONCCY (como se muestra en la figura).
Estas tablas garantizan la coordinación entre:
Corriente máxima de descarga del SPD
Características del dispositivo térmico interno
Curva tiempo–corriente del interruptor de respaldo
¿Puede la corriente de rayo dañar el interruptor automático?
Es una preocupación frecuente, pero no justificada en la práctica.
La corriente de rayo que atraviesa el ramal del SPD dura solo nanosegundos o microsegundos, un tiempo demasiado corto para que un MCB actúe o para dañar sus contactos.
En la instalación real:
El SPD absorbe el impulso de sobretensión
El interruptor no se dispara
Los contactos no resultan dañados
Los interruptores automáticos están diseñados para tiempos de respuesta del orden de milisegundos, no de nanosegundos.
Por tanto, la corriente de rayo no daña los contactos del interruptor automático.
¿Existen casos en los que se pueda instalar un SPD sin interruptor en serie?
Desde el punto de vista técnico, algunos fabricantes permiten instalar el SPD directamente, sin dispositivo de respaldo específico, siempre que:
El interruptor aguas arriba esté correctamente dimensionado
El cableado y la corriente máxima de cortocircuito cumplan las especificaciones del SPD
Las normas nacionales lo permitan
No obstante, en sistemas fotovoltaicos residenciales – especialmente en zonas con alta densidad de descargas atmosféricas – se recomienda encarecidamente instalar un dispositivo de respaldo dedicado para el SPD.
Esto incrementa:
La seguridad
La fiabilidad a largo plazo
La facilidad de diagnóstico y mantenimiento
Resumen: ¿debe instalarse un interruptor automático antes del SPD?
Sí – en la mayoría de los sistemas fotovoltaicos, un interruptor automático o fusible antes del SPD es esencial.
Recomendaciones generales:
Sistemas FV residenciales: instalar interruptor/fusible en serie con el SPD
Zonas con alto riesgo de rayos: prácticamente obligatorio
Cuadros de distribución de CA: altamente recomendado
Combiner boxes de CC: cada polo del SPD debe contar con protección específica
Uso de dispositivos de respaldo dedicados para SPD: mejor práctica
Un dispositivo de respaldo:
Evita incendios debidos a fallos en cortocircuito del SPD
Garantiza el funcionamiento continuo del sistema FV principal
Mejora la seguridad y la fiabilidad global
Está alineado con los criterios de diseño de las normas IEC, GB y NEC
Preguntas frecuentes (FAQ) sobre la protección de respaldo del SPD
1. ¿Se dispara el interruptor cada vez que cae un rayo?
No. Un dispositivo de respaldo correctamente seleccionado soporta impulsos de rayo normalizados sin dispararse.
2. ¿Puede utilizarse un fusible como dispositivo de respaldo del SPD?
Sí. Gracias a su estructura sencilla y su elevado poder de corte, los fusibles se utilizan ampliamente en combiner boxes de CC.
3. ¿Por qué no conectar el SPD directamente, sin protección adicional?
Porque, si el SPD falla en cortocircuito, la ausencia de un dispositivo de respaldo supone un riesgo significativo de incendio para la instalación.
4. ¿Los SPD siempre fallan en cortocircuito?
La mayoría de los SPD basados en MOV tienden a terminar su vida útil en modo de cortocircuito, por lo que la protección de respaldo es necesaria.
5. ¿Cuál es la mejor solución?
Utilizar un dispositivo de respaldo dedicado al SPD, como los modelos optimizados de ONCCY, garantiza una coordinación adecuada y el máximo nivel de seguridad.
Conclusión: un diseño FV seguro empieza con una protección contra sobretensiones correcta
El dispositivo de protección contra sobretensiones protege su inversor fotovoltaico y su vivienda frente a rayos y sobretensiones.
Pero el propio SPD también necesita protección.