Los protectores contra sobretensiones para toda la casa reducen el riesgo de incendio eléctrico en un 60 %, protegen los electrodomésticos, ahorran $10 000 en posibles daños y garantizan una energía estable.
Sujeción de voltaje
When it comes to surge protection for photovoltaic (PV) systems, an important principle is voltage clamping. Sujeción de voltaje – The voltage clamping capability of a surge protector will ensure that the voltage remains within safe limits during transient voltage spikes. It is important to protect sensitive components of photovoltaic systems from damage. This feature helps do that.
Para limitar adecuadamente estos voltajes, un buen protector contra sobretensiones fotovoltaicas puede utilizar un varistor de óxido metálico (MOV). La función del MOV es detectar condiciones de sobretensión y reducir rápidamente su resistencia, liberando el exceso de tensión del sistema fotovoltaico. Por ejemplo, esto podría provocar que un protector contra sobretensiones limite un pico de voltaje transitorio de 1.500 V a un límite seguro (por ejemplo, microsegundos de 600 V).
Absorción de energía
La cantidad de energía que un protector puede absorber antes de fallar. Esta es una característica importante ya que los sistemas fotovoltaicos a menudo se ven afectados por este tipo de picos. Los protectores contra sobretensiones utilizados en sistemas fotovoltaicos deben poder soportar eventos de alta energía, como rayos que pueden generar miles de julios de electricidad.
Los protectores contra sobretensiones fotovoltaicos comunes tienen una capacidad de absorción de energía medida en julios. En otras palabras, un protector contra sobretensiones con una potencia nominal de 20.000 julios o cerca de ella absorberá suficiente energía para garantizar que el equipo fotovoltaico conectado a él no sufra daños durante un corte de energía grave.
Tiempo de respuesta
En los sistemas fotovoltaicos, el tiempo de respuesta del SPS es muy importante porque determina la rapidez con la que el dispositivo reacciona ante las sobrecorrientes. Cuanto más rápido sea el tiempo de respuesta, mayor será la protección de los componentes electrónicos más sensibles del sistema fotovoltaico. Idealmente, las aplicaciones fotovoltaicas deberían utilizar protectores contra sobretensiones con un tiempo de respuesta inferior a 1 nanosegundo.
Combinando materiales y tecnología, herramientas avanzadas como los tubos de descarga de gas (GDT) con diodos de supresión de voltaje transitorio o TVS permiten tiempos de respuesta más rápidos. Lo mejor de todo es que estos componentes pueden responder a picos de voltaje en tan solo nanosegundos, protegiendo instantáneamente los electrodomésticos.
Cooperación con otros dispositivos de protección.
Los protectores contra sobretensiones en un sistema fotovoltaico bien diseñado deben funcionar junto con otros dispositivos de protección, como disyuntores y fusibles, para que todo el sistema esté protegido y ningún dispositivo se sobrecargue por una sobretensión.
La coordinación se logra mediante la selección y colocación adecuadas de protectores contra sobretensiones en el sistema fotovoltaico. Por ejemplo, se pueden instalar protectores contra sobretensiones en la entrada y salida del inversor para proporcionar una protección de cobertura total. Además, tener una clasificación de voltaje similar a la de otros dispositivos de protección debe ser otra modificación del protector contra sobretensiones para un funcionamiento sin problemas.
Absorción de energía
Absorción de energía
Absorción de energía is also one of the key aspects of effective surge protection for photovoltaic systems. Simply put, the principle is that the surge protector is expected to absorb and dissipate the extra energy generated by voltage spikes and keep it from further damaging or affecting your PV system. High energy absorption levels are necessary to ensure the longevity and reliability of your photovoltaic system
Clasificaciones de julios y dónde aparecen
La clasificación en julios indica cuánta energía puede manejar un protector contra sobretensiones sin fallar. Cuanto mayor sea el índice de julios, mejor protegidas estarán sus superficies, especialmente si vive en una comunidad que sufre sobretensiones grandes o severas. Para poner esto en perspectiva, un protector contra sobretensiones de 20.000 julios puede manejar un evento de energía bastante poderoso, como la caída de un rayo (que puede producir una sobretensión de decenas de miles de julios).
Por el contrario, imaginemos un sistema fotovoltaico en una zona con más tormentas. Es un simple hecho de la física: durante la caída de un rayo, el aumento de energía puede alcanzar rápidamente los 10.000 julios. Un protector contra sobretensiones de mayor potencia absorberá toda esta energía "extra", protegiendo los activos críticos (paneles fotovoltaicos, inversores, etc.) de sus efectos.
Vida de los componentes y selección de materiales.
El tipo de material también puede marcar una diferencia significativa en la cantidad de energía que absorbe un protector contra sobretensiones. Los buenos protectores contra sobretensiones utilizan varistores de óxido metálico (MOV), tubos de descarga de gas y diodos de avalancha de silicio, entre otros. Por esta razón, los MOV son la mejor opción, ya que pueden absorber y disipar repetidamente grandes cantidades de energía sin ninguna degradación notable.
Por ejemplo, un protector contra sobretensiones construido con MOV (varistores) con capacidad para 800 voltios puede soportar grandes cantidades de sobretensiones de alta energía. Este tipo de MOV pueden absorber miles de julios de energía a través de pulsos repetidos y son muy recomendables para su uso en sistemas fotovoltaicos si el sistema utilizado está ubicado en un lugar de alto riesgo. Además, el uso de materiales resistentes a altas temperaturas garantiza que el protector contra sobretensiones siempre permanezca en acción sin importar cuán extrema sea la situación.
Máxima protección de configuración y ProDesign
Sin embargo, lograr una protección contra sobretensiones verdaderamente eficaz requiere más que una clasificación Joule elevada. De hecho, hacer bien el trabajo requiere un diseño inteligente y una configuración adecuada. Se deben instalar protectores contra sobretensiones en partes clave del sistema fotovoltaico para brindar una buena protección. Configure el protector contra sobretensiones del inversor y el protector contra sobretensiones de la placa de servicio principal en los extremos de entrada y salida del inversor para proporcionar protección contra sobretensiones multicapa.
Por ejemplo, en una instalación fotovoltaica comercial, podría especificar un protector contra sobretensiones primario de 20 000 julios en la entrada de servicio principal y un protector secundario de 10 000 julios en el inversor. "El enfoque en capas también garantiza que cualquier energía restante no absorbida por el protector primario introducido en el SHA seguirá siendo manejada por el protector secundario que protege todos los componentes del sistema fotovoltaico".
Mantenimiento e inspección regulares
Para una absorción de energía óptima, es esencial el mantenimiento y la supervisión regulares de los protectores contra sobretensiones. La conclusión aquí es que los protectores contra sobretensiones no duran para siempre. Después de algunos años de sobretensiones y rayos, un componente dentro de un protector contra sobretensiones ya no será efectivo y el rendimiento ciertamente se degradará con el tiempo. 2.) Inspecciones de rutina: tener un cronograma para inspecciones de rutina puede ayudar a identificar y reemplazar piezas desgastadas antes de que queden inutilizables.
Por ejemplo, las inspecciones trimestrales pueden incluir verificar el indicador de estado en el protector contra sobretensiones y verificar el voltaje de sujeción al reemplazar cualquier MOV con puntos calientes obvios. El mantenimiento proactivo garantiza que su protector contra sobretensiones siga siendo capaz de absorber sobretensiones de alta energía y extienda la vida útil de su sistema fotovoltaico.
Tiempo de respuesta
El tiempo de respuesta de un protector contra sobretensiones fotovoltaico es un criterio decisivo para su eficacia. Se puede considerar como una indicación de qué tan rápido se cierran las compuertas después de abrirse. Cuanto más corto sea el tiempo de respuesta, más protección tendrá su sistema fotovoltaico.
Por qué es importante el tiempo de respuesta
En los sistemas fotovoltaicos, los módulos son susceptibles a sobretensiones. Porque un retraso de apenas unos nanosegundos puede causar graves daños al inversor, a los paneles y a cualquier otro equipo conectado. Las sobretensiones transitorias que duran tan solo 5 nanosegundos pueden destruir por completo componentes electrónicos delicados, a menos que el protector contra sobretensiones reaccione más rápido.
Factores que afectan los pasos de derivación.
El tiempo de respuesta de un protector contra sobretensiones depende de los componentes que contiene. Utiliza GDT, MOV y TVS comunes. 5. Los diodos TVS tienen los tiempos de respuesta más rápidos, a veces en el rango de picosegundos. haciéndolos ideales para proteger componentes electrónicos extremadamente sensibles
Compare esto con un MOV de unos pocos nanosegundos: área de llamarada solar capturada en una pantalla de gafas AN/PVS-7 Cat 3 usando nuestra costosa alta calidad, posiblemente con unidad triple compensada, capturada desde el techo del laboratorio. Atardecer al mediodía. En resumen, la decisión final sobre qué componente elegir depende principalmente de cómo esté configurado el sistema fotovoltaico, teniendo en cuenta la sensibilidad de los equipos conectados al mismo tiempo.
Optimizar el tiempo de respuesta
Lo antes posible, no se incendie, o algo peor. Por tanto, los protectores contra sobretensiones más eficaces tendrán tiempos de respuesta muy rápidos. La selección de dichos componentes proporciona por sí misma características de respuesta rápida, y su disposición en la configuración explosiva garantiza una activación rápida del detector. La combinación de diodo TVS y MOV probablemente esté equilibrada porque el TVDS maneja el pico inmediatamente y luego el MOV absorbe el resto.
Tomemos, por ejemplo, un sistema fotovoltaico que está equipado con diodos TVS y MOV en puntos críticos. Los diodos TVS reaccionarán en picosegundos para frenar la sobretensión inicial, protegiendo los componentes más sensibles. Luego, el MOV puede responder en nanosegundos, absorbiendo la mayor parte de la energía de la oleada. Esta protección de múltiples capas proporciona seguridad total.
Pruebas y Validación
Por lo tanto, los fabricantes de protectores contra sobretensiones realizan una serie de procedimientos de prueba para garantizar que sus productos cumplan con los tiempos de respuesta requeridos. Muchas de estas pruebas se centran en crear intencionalmente eventos de sobretensión simulados a los que debe responder el protector contra sobretensiones. Una prueba típica consiste en someter el protector contra sobretensiones a un pico de voltaje de 1000 V y medir cuánto tiempo se permite que pase el voltaje.
Las pruebas reales nos proporcionan los datos más útiles sobre cómo reacciona un protector contra sobretensiones en condiciones normales de funcionamiento. Según los resultados de un estudio específico, los protectores contra sobretensiones que contienen diodos TVS tienen un tiempo de respuesta de menos de 1 picosegundo. Esto demuestra su idoneidad para aplicaciones de protección de alta velocidad.
Coordinación con otros dispositivos de protección
Sin la cooperación con otros dispositivos de protección, los sistemas fotovoltaicos no pueden lograr una protección integral de todo el espectro. Coordinación efectiva: garantiza que todos los dispositivos de protección funcionen juntos para proteger todo el sistema contra sobretensiones y fallas.
Los disyuntores brindan una protección importante a los sistemas fotovoltaicos, ya que interrumpen el flujo de electricidad en caso de falla. Esto requerirá que el protector contra sobretensiones esté emparejado con el dispositivo de sobrecorriente para que no interfieran con la activación del otro.
Combinación de seccionadores e interruptores de fusibles.
Las combinaciones de fusibles y los interruptores de estudio de desconexión son una parte más importante de la preparación de seguridad para otros sistemas fotovoltaicos. Los protectores contra sobretensiones deben coincidir con las clasificaciones de estos dispositivos; de lo contrario, serán demasiado sensibles y los activarán prematuramente, o demasiado lentos y provocarán que experimenten un estrés excesivo.
Defensa colaborativa entre capas
Las centrales fotovoltaicas más grandes suelen utilizar un concepto de protección de varios niveles. Para ello pueden ser necesarios varios protectores contra sobretensiones instalados, por ejemplo, en diferentes niveles. Consta de inversor, caja combinadora de matriz de CA y CC y panel de servicio principal. Cada protector individual debe ser elegido con mucho cuidado y coordinado con los demás protectores.
Por ejemplo, un protector contra sobretensiones primario en un panel de servicio puede tener una clasificación de 40 kA, mientras que los protectores secundarios separados en el inversor y la caja combinadora pueden tener una clasificación de solo 20 kA. Esta disposición permite que el protector inicial absorba la mayor parte de la sobretensión y luego la energía restante cae sobre el protector secundario, agregando otro nivel de protección.
Verificación de la prueba de compatibilidad
Muchos fabricantes realizan pruebas de compatibilidad para garantizar que el protector contra sobretensiones se coordine completamente con cualquier otro equipo de protección. Estas pruebas simulan una variedad de condiciones de sobretensión y falla, lo que nos permite garantizar que el protector no solo responderá correctamente sino que no interferirá con el funcionamiento adecuado del disyuntor, fusible o disyuntor.
Resistencia ambiental
La resistencia ambiental es otro factor importante a considerar al diseñar y seleccionar protectores contra sobretensiones fotovoltaicos. Para proteger de forma fiable los sistemas fotovoltaicos durante todo su ciclo de vida, estos dispositivos deben poder soportar condiciones ambientales muy duras. La resistencia ambiental garantiza que su protector contra sobretensiones sea seguro y funcione correctamente sin importar dónde lo instale
Impermeabilización y protección de entrada
"Los protectores fotovoltaicos contra sobretensiones suelen estar expuestos a condiciones climáticas adversas, como fuertes lluvias, nieve y polvo", señalan los investigadores. Para poder soportar esto, requiere una alta clasificación IP (protección de ingreso). Por ejemplo, los productos con clasificación IP67 son completamente resistentes al polvo y pueden sumergirse en 1 metro de agua durante sólo 30 minutos.
Por ejemplo, imagine que un sistema fotovoltaico está instalado en una zona costera donde la niebla salina y la humedad son factores importantes. Los protectores contra sobretensiones tienen clasificación IP67 y están fabricados con materiales resistentes a la corrosión, como piezas de acero inoxidable o plástico resistente a los rayos UV, lo que les permite funcionar durante años sin degradarse.
Temperaturas extremas y gestión térmica.
Los protectores contra sobretensiones para sistemas fotovoltaicos también deben poder soportar un amplio rango de temperatura. Necesitan funcionar en una variedad de condiciones, ya sean veranos calurosos o inviernos fríos. Debido a los factores anteriores, los protectores contra sobretensiones diseñados para sistemas fotovoltaicos generalmente necesitan funcionar en un rango de temperatura de -40 °C a 85 °C.
“Por ejemplo, si esta instalación solar estuviera ubicada en un desierto, las temperaturas diarias podrían aumentar desde bajo cero hasta más de 40°C. Dicho esto, los protectores contra sobretensiones están diseñados teniendo en cuenta la gestión térmica, incluidos disipadores de calor y componentes resistentes a la temperatura, que pueden maximizar el funcionamiento confiable incluso bajo cambios extremos.
Durabilidad y longevidad del material.
El tipo de materiales utilizados para fabricar los protectores contra sobretensiones contribuye significativamente a la protección del medio ambiente. Los materiales de alta calidad como el acero inoxidable, el policarbonato y los plásticos especialmente tratados son más resistentes al medio ambiente. Por qué estos materiales son resistentes a la corrosión y no se ven afectados por los rayos UV ni por ataques físicos.
Considere un sistema fotovoltaico ubicado en una zona montañosa donde puede estar sujeto a fuertes vientos y granizo. ¿Un protector contra sobretensiones integrado en una carcasa de policarbonato resistente a impactos y componentes de acero inoxidable seguirá protegiendo mi sistema de las inclemencias del tiempo?
Esto lo protegerá de la dañina radiación ultravioleta.
Los componentes supresores de sobretensiones, especialmente aquellos fabricados específicamente para uso prolongado en exteriores, pueden comenzar a corroerse y dañarse con la radiación ultravioleta. Por lo tanto, los equipos deben protegerse utilizando recubrimientos y materiales resistentes a los rayos UV para evitar esta degradación.
Por ejemplo, los protectores contra sobretensiones para instalaciones fotovoltaicas en tejados deben estar protegidos contra los rayos UV contra la exposición a la luz solar directa durante todo el año. Además, todos estos revestimientos protegen el funcionamiento interno de los daños causados por los rayos UV, lo que garantiza que su protector siga funcionando durante toda su vida útil.
Cumplir con los estándares ambientales
Los protectores contra sobretensiones están diseñados por los fabricantes para cumplir con diversos estándares ambientales para que puedan usarse en varias regiones del mundo. Si tiene más preguntas sobre estos, hágamelo saber. UL 1449 en Norteamérica y IEC 61643-11 para los mercados internacionales establecen estándares que podemos utilizar para definir pautas de resistencia a condiciones ambientales como humedad, temperatura y exposición a los rayos UV.
