Els llamps són una causa freqüent de fallades en sistemes fotovoltaics (PV) i eòlics elèctrics.Es pot produir un augment perjudicial per llamps que caiguin a una llarga distància del sistema, o fins i tot entre núvols.Però la majoria dels danys dels llamps es poden evitar.Aquestes són algunes de les tècniques més rendibles que generalment accepten els instal·ladors de sistemes d'alimentació, basades en dècades d'experiència.Seguiu aquests consells i teniu molt bones possibilitats d'evitar danys per raigs al vostre sistema d'energies renovables (ER).
Posa't a terra
La posada a terra és la tècnica més fonamental per protegir-se dels danys dels llamps.No podeu aturar una onada d'un llamp, però podeu donar-li un camí directe a terra que passi per alt el vostre valuós equip i descarregui l'onada a la terra de manera segura.Un camí elèctric a terra descarregarà constantment l'electricitat estàtica que s'acumula en una estructura sobre el sòl.Sovint, això evita l'atracció dels llamps en primer lloc.
Els parallamps i els protectors contra sobretensions estan dissenyats per protegir els equips electrònics absorbint sobretensions elèctriques.Tanmateix, aquests dispositius no són un substitut d'una bona connexió a terra.Només funcionen juntament amb una connexió a terra efectiva.El sistema de connexió a terra és una part important de la vostra infraestructura de cablejat.Instal·leu-lo abans o mentre estigui instal·lat el cablejat d'alimentació.En cas contrari, un cop el sistema funcioni, és possible que aquest component important no es marquei mai a la llista de "fer".
El primer pas de la connexió a terra és construir un camí de descàrrega a terra mitjançant la connexió (interconnexió) de tots els components estructurals metàl·lics i tancaments elèctrics, com ara marcs de mòduls fotovoltaics, bastidors de muntatge i torres de generadors eòlics.El Codi Elèctric Nacional (NEC), l'article 250 i l'article 690.41 al 690.47 especifiquen les mides, els materials i les tècniques dels cables que compleixen el codi.Eviteu les corbes pronunciades dels cables de terra: les sobretensions de corrent no els agrada girar a les cantonades estretes i poden saltar fàcilment al cablejat proper.Presteu especial atenció a les fixacions de filferro de coure als elements estructurals d'alumini (especialment els marcs dels mòduls fotovoltaics).Utilitzeu connectors etiquetats "AL/CU" i fixacions d'acer inoxidable, que redueixen el potencial de corrosió.Els cables de terra dels circuits de CC i CA també es connectaran a aquest sistema de connexió a terra.(Consulteu els articles de Code Corner sobre la connexió a terra de la matriu fotovoltaica a HP102 i HP103 per obtenir més consells.)
Vares de terra
L'aspecte més feble de moltes instal·lacions és la connexió amb la terra mateixa.Al cap i a la fi, no podeu tancar un cable al planeta!En comptes d'això, heu d'enterrar o martellejar una vareta de metall conductor i no corrosiu (generalment coure) a terra i assegurar-vos que la major part de la seva superfície en contacte amb un sòl conductor (és a dir, humit).D'aquesta manera, quan l'electricitat estàtica o una sobretensió baixa per la línia, els electrons poden drenar-se a terra amb una resistència mínima.
De manera similar a com un camp de drenatge dissipa l'aigua, la connexió a terra actua per dissipar electrons.Si una canonada de desguàs no es descarrega adequadament al terra, es produeixen còpies de seguretat.Quan els electrons fan una còpia de seguretat, salten el buit (formant un arc elèctric) al cablejat d'alimentació, a través del vostre equip i només després a terra.
Per evitar-ho, instal·leu una o més barres de terra de 8 peus de llargada (2,4 m) i 5/8 de polzada (16 mm), preferiblement en terra humida.Una sola vareta normalment no és suficient, sobretot en terreny sec.A les zones on el terra s'asseca extremadament, instal·leu diverses varetes, separant-les almenys 6 peus (3 m) i connectant-les amb filferro de coure nu, enterrats.Un enfocament alternatiu és enterrar un cable de coure nu #6 (13 mm2), doble #8 (8 mm2) o més gran en una rasa d'almenys 100 peus (30 m) de llarg.(El cable de terra de coure nu també es pot passar per la part inferior d'una rasa que transporta canonades d'aigua o clavegueram, o altres cables elèctrics.) O, talleu el cable de terra per la meitat i esteneu-lo en dues direccions.Connecteu un extrem de cada cable enterrat al sistema de connexió a terra.
Intenteu dirigir part del sistema a zones més humides, com ara on drena un sostre o on s'han de regar les plantes.Si hi ha una carcassa d'acer a prop, podeu utilitzar-la com a vareta de terra (feu una connexió forta i cargolada a la carcassa).
En climes humits, els peus de formigó d'una matriu muntada a terra o en pal, o una torre de generador eòlic, o les barres de terra encastades en formigó no proporcionaran una connexió a terra ideal.En aquests llocs, el formigó normalment serà menys conductor que el sòl humit que envolta les bases.Si aquest és el cas, instal·leu una barra de terra a terra al costat del formigó a la base d'una matriu, o a la base de la torre del vostre generador eòlic i a cada ancoratge de cable d'agulla, i connecteu-los tots junts amb un cable nu i enterrat.
En climes secs o àrids, sovint passa el contrari: els fonaments de formigó poden tenir un contingut d'humitat més alt que el sòl circumdant i ofereixen una oportunitat econòmica per a la terra.Si s'ha d'incrustar una barra d'armadura de 20 peus de llarg (o més llarga) al formigó, la barra d'armadura pot servir com a vareta de terra.(Nota: això s'ha de planificar abans que s'aboqui el formigó.) Aquest mètode de connexió a terra és comú en llocs secs i es descriu a l'article 250.52 (A3) del NEC, "Elèctrode encastat en formigó".
Si no esteu segurs del millor mètode de connexió a terra per a la vostra ubicació, parleu amb el vostre inspector elèctric durant la fase de disseny del vostre sistema.No pots tenir massa fonament.En un lloc sec, utilitzeu totes les oportunitats per instal·lar barres de terra redundants, cables enterrats, etc. Per evitar la corrosió, utilitzeu només maquinari aprovat per fer connexions a barres de terra.Utilitzeu cargols dividits de coure per empalmar els cables de terra de manera fiable.
Connexió a terra de circuits de potència
Per al cablejat de l'edifici, el NEC requereix que un costat d'un sistema d'alimentació de CC estigui connectat (o "enllaçat") a terra.La part de CA d'aquest sistema també s'ha de posar a terra de la manera convencional de qualsevol sistema connectat a la xarxa.(Això és cert als Estats Units. En altres països, els circuits d'alimentació sense connexió a terra són la norma.) La connexió a terra del sistema d'alimentació és necessària per a un sistema domèstic modern als Estats Units.És essencial que el negatiu de CC i el neutre de CA estiguin connectats a terra només en un punt dels seus respectius sistemes, i tots dos al mateix punt del sistema de presa de terra.Això es fa al panell d'alimentació central.
Els productors d'alguns sistemes autònoms d'un sol propòsit (com les bombes d'aigua solars i els repetidors de ràdio) recomanen no posar a terra el circuit d'alimentació.Consulteu les instruccions del fabricant per obtenir recomanacions específiques.
Cablejat de matriu i tècnica de "parell trenat".
El cablejat de la matriu ha d'utilitzar longituds mínimes de cable, enganxades a l'estructura metàl·lica.Els cables positius i negatius han de ser d'igual longitud i s'han de connectar sempre que sigui possible.Això minimitzarà la inducció de tensió excessiva entre els conductors.El conducte metàl·lic (connectat a terra) també afegeix una capa de protecció.Enterrar llargs cables exteriors en lloc de passar-los per sobre.Un recorregut de cable de 100 peus (30 m) o més és com una antena: rebrà sobretensions fins i tot dels llamps als núvols.Encara es poden produir sobretensions similars encara que els cables estiguin enterrats, però la majoria d'instal·ladors coincideixen que el cablejat de transmissió enterrat limita encara més la possibilitat de danys per llamps.
Una estratègia senzilla per reduir la susceptibilitat a les sobretensions és la tècnica del "parell trenat", que ajuda a igualar i cancel·lar qualsevol voltatge induït entre els dos o més conductors.Pot ser difícil trobar un cable d'alimentació adequat que ja estigui retorçat, així que aquí teniu què fer: estigueu un parell de cables d'alimentació al terra.Introduïu un pal entre els cables i enrosqueu-los.Cada 30 peus (10 m), alterneu la direcció.(Això és molt més fàcil que intentar girar tota la distància en una direcció.) De vegades també es pot utilitzar un trepant elèctric per torçar el cablejat, depenent de la mida del cable.Simplement fixeu els extrems del cablejat al portabroques del trepant i deixeu que l'acció del trepant torci els cables junts.Assegureu-vos d'executar el trepant a la velocitat més baixa possible si proveu aquesta tècnica.
El cable de terra no s'ha de retorçar amb els cables d'alimentació.Per a l'enterrament, utilitzeu filferro de coure nu;si feu servir un conducte, feu passar el cable de terra fora del conducte.El contacte de terra addicional millorarà la connexió a terra del sistema.
Utilitzeu un cable de parell trenat per a qualsevol cable de comunicació o control (per exemple, un cable d'interruptor de flotador per a l'aturada del tanc complet d'una bomba d'aigua solar).Aquest cable de calibre més petit està disponible en cables pretorçats, múltiples o d'un sol parell.També podeu comprar un cable de parell trenat blindat, que té una làmina metàl·lica que envolta els cables trenats i, normalment, també un cable de "desguàs" nu i separat.Poseu a terra el blindatge del cable i el cable de drenatge només per un extrem, per eliminar la possibilitat de crear un llaç de terra (menys camí directe a terra) al cablejat.
Protecció addicional contra llamps
A més d'extenses mesures de connexió a terra, es recomanen dispositius especialitzats de protecció contra sobretensions i (possiblement) parallamps per a llocs amb qualsevol de les condicions següents:
• Ubicació aïllada en terreny elevat en zona de llamps greus
• Sòl sec, pedregós o d'una altra manera poc conductor
• El cable té una longitud superior a 100 peus (30 m)
Parallamps
Els parallamps (sobretensió) estan dissenyats per absorbir pics de tensió causats per tempestes elèctriques (o potència de serveis públics fora d'especificacions) i permeten que la sobretensió passi per evitar el cablejat d'alimentació i el vostre equip.Els protectors de sobretensions s'han d'instal·lar als dos extrems de qualsevol cable llarg que estigui connectat a qualsevol part del vostre sistema, incloses les línies de CA d'un inversor.Els supressors estan fets per a diferents tensions tant per a CA com per a CC.Assegureu-vos d'utilitzar els protectors adequats per a la vostra aplicació.Molts instal·ladors de sistemes utilitzen habitualment els protectors de sobretensions Delta, que són econòmics i ofereixen certa protecció quan l'amenaça de llamps és moderada, però aquestes unitats ja no estan homologades per UL.
Els apagadors PolyPhaser i Transtector són productes d'alta qualitat per a llocs propensos a llamps i instal·lacions més grans.Aquestes unitats duradores ofereixen una protecció robusta i compatibilitat amb una gran varietat de voltatges del sistema.Alguns dispositius tenen indicadors per mostrar els modes de fallada.
Parallamps
Els "parallamps" són dispositius de descàrrega estàtica que es col·loquen sobre edificis i matrius solars-elèctrics i connectats a terra.Estan pensats per evitar l'acumulació de càrrega estàtica i la eventual ionització de l'atmosfera circumdant.Poden ajudar a prevenir un cop i poden proporcionar un camí per a un corrent molt alt a terra si es produeix un cop.Els dispositius moderns tenen forma d'espiga, sovint amb múltiples punts.
Les barres d'il·luminació només s'utilitzen normalment en llocs que experimenten tempestes elèctriques extremes.Si creieu que el vostre lloc entra en aquesta categoria, contracteu un contractista amb experiència en protecció contra llamps.Si l'instal·lador del vostre sistema no està tan qualificat, considereu consultar amb un especialista en protecció contra llamps abans d'instal·lar el sistema.Si és possible, seleccioneu un instal·lador fotovoltaic certificat de la Junta nord-americana de professionals de l'energia certificats (NABCEP) (vegeu Accés).Tot i que aquesta certificació no és específica per a la protecció contra llamps, pot ser una indicació del nivell de competència global d'un instal·lador.
Fora de la vista, no fora de la ment
Molta feina de protecció contra llamps està enterrada i fora de la vista.Per assegurar-vos que es fa correctament, escriviu-ho als vostres contractes amb l'instal·lador del vostre sistema, l'electricista, l'excavador, el lampista, el perforador de pous o qualsevol persona que estigui fent moviments de terres que continguin el vostre sistema de connexió a terra.
Hora de publicació: 10-agost-2020