Debido a que los dispositivos de protección contra sobretensiones de CC para instalaciones fotovoltaicas deben diseñarse para proporcionar una exposición total a la luz solar, son muy vulnerables a los efectos de los rayos. La capacidad de un conjunto fotovoltaico está directamente relacionada con su área de superficie expuesta, por lo que el impacto potencial de los rayos aumenta con el tamaño del sistema. Donde las ocurrencias de iluminación son frecuentes, los sistemas fotovoltaicos desprotegidos pueden sufrir daños repetidos y significativos en los componentes clave. Esto da como resultado costos sustanciales de reparación y reemplazo, tiempo de inactividad del sistema y pérdida de ingresos. Los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) correctamente diseñados, especificados e instalados minimizan el impacto potencial de los eventos de rayos cuando se usan junto con sistemas de protección contra rayos diseñados.
La importancia de los SPD
La exposición a largo plazo a transitorios de menor magnitud deteriora el material dieléctrico y de aislamiento en el equipo del sistema fotovoltaico hasta que se produce una avería final. Además, pueden aparecer transitorios de voltaje en los circuitos de medición, control y comunicación. Estos transitorios pueden parecer señales o información errónea, lo que hace que el equipo funcione mal o se apague. La ubicación estratégica de los SPD mitiga estos problemas porque funcionan como dispositivos de cortocircuito o sujeción.
Características Técnicas de los SPD
La tecnología SPD más común utilizada en aplicaciones fotovoltaicas es el varistor de óxido metálico (MOV), que funciona como un dispositivo de sujeción de voltaje. Otras tecnologías SPD incluyen el diodo de avalancha de silicio, las vías de chispas controladas y los tubos de descarga de gas. Los dos últimos son dispositivos de conmutación que aparecen como cortocircuitos o palancas. Cada tecnología tiene sus propias características, haciéndola más o menos adecuada para una aplicación específica. Las combinaciones de estos dispositivos también se pueden coordinar para proporcionar características más óptimas que las que ofrecen individualmente.
Un SPD debe poder cambiar de estado lo suficientemente rápido durante el breve tiempo que está presente un transitorio y descargar la magnitud de la corriente transitoria sin fallar. El dispositivo también debe minimizar la caída de voltaje en el circuito SPD para proteger el equipo al que está conectado. Finalmente, la función SPD no debe interferir con la función normal de ese circuito.
Las características de funcionamiento del SPD están definidas por varios parámetros que debe comprender quienquiera que esté haciendo la selección de los SPD. Este tema requiere más detalles que se pueden cubrir aquí, pero los siguientes son algunos parámetros que se deben considerar: voltaje de funcionamiento continuo máximo, aplicación de CA o CC, corriente de descarga nominal (definida por una magnitud y forma de onda), nivel de protección de voltaje (el voltaje terminal que está presente cuando el SPD está descargando una corriente específica) y sobrevoltaje temporal (un sobrevoltaje continuo que se puede aplicar por un tiempo específico sin dañar el SPD).
Los SPD que utilizan diferentes tecnologías de componentes se pueden colocar en los mismos circuitos. Sin embargo, deben seleccionarse con cuidado para asegurar la coordinación energética entre ellos. La tecnología de componentes con la clasificación de descarga más alta debe descargar la mayor magnitud de la corriente transitoria disponible, mientras que la tecnología de otros componentes reduce la tensión transitoria residual a una magnitud menor a medida que descarga una corriente menor.
El SPD debe tener un dispositivo de autoprotección integral que lo desconecte del circuito en caso de que el dispositivo falle. Para que esta desconexión sea evidente, muchos SPD muestran una bandera que indica su estado de desconexión. Indicar el estado del SPD a través de un conjunto auxiliar integral de contactos es una característica mejorada que puede proporcionar una señal a una ubicación remota. Otra característica importante del producto a considerar es si el SPD utiliza un módulo extraíble seguro para los dedos que permite reemplazar fácilmente un módulo defectuoso sin herramientas o sin la necesidad de desenergizar el circuito.