Medição da Resistência de Isolamento para a Segurança de Sistemas Solares Fotovoltaicos
Introdução
O isolamento danificado pode resultar em perda de energia, superaquecimento do equipamento ou até mesmo incêndios. As inspeções de isolamento são necessárias para garantir que os dispositivos elétricos, peças e equipamentos usados em edifícios e instalações industriais não percam seu isolamento com o tempo. Isso ajuda a evitar choques elétricos e curtos-circuitos. O mesmo vale para sistemas solares fotovoltaicos (PV), que precisam de inspeções de isolamento periódicas e pós-instalação.
O padrão IEC62446-1 descreve dois métodos para medir a resistência de isolamento de um sistema solar fotovoltaico.
- 1. Para curto-circuitar os eletrodos positivo e negativo da cadeia PV e medir a resistência de isolamento entre o ponto de curto e a terra.
- 2. Medir a resistência de isolamento entre o eletrodo positivo e a terra e entre o negativo e a terra separadamente sem curto-circuito.
Medição que envolve um curto-circuito
Como as células solares são um tipo de fotodiodo e uma fonte de corrente constante, os eletrodos positivos e negativos podem entrar em curto. Uma vez que os eletrodos estejam em curto, um medidor de isolamento típico pode medir com precisão a resistência de isolamento. Por outro lado, um curto-circuito pode causar um arco e há um alto risco de choque elétrico ou queimaduras.
Para evitar isso, os terminais podem ser curto-circuitados por um relé com capacidade adequada, ou um relé com capacidade inferior pode ser usado se a medição for realizada à noite, quando os módulos fotovoltaicos não estiverem gerando energia. Lembre-se de que existem outros riscos a serem considerados, como pouca visibilidade ao medir à noite.
Medição que não envolve um curto-circuito
Como este método não causa curto-circuito nos eletrodos positivo e negativo da célula solar, um relé também é desnecessário e pode ser facilmente medido.
Ao usar testadores de isolamento típicos, no entanto, existe o risco de obter um valor de medição impreciso. É causado pela medição do objeto que tem o módulo fotovoltaico, que tem o potencial elétrico. Um testador de isolamento típico é projetado para medir um objeto sem potencial elétrico. Dependendo do estado do circuito, o gerador fotovoltaico pode afetar a medição e fornecer um resultado diferente do valor real.
Causa de um erro
A Fig. 1 mostra um exemplo de medição da resistência de isolamento entre o eletrodo positivo e a terra enquanto o eletrodo negativo do módulo fotovoltaico tem uma falha de aterramento. Para medir a resistência de isolamento entre o eletrodo positivo e o terra, conecte as extremidades de medição de um testador de isolamento ao eletrodo positivo e ao terra. Neste caso, o eletrodo negativo tem uma falha de aterramento, o que significa que a corrente gerada pelos módulos fotovoltaicos forma um circuito fechado que flui através da resistência de falha de aterramento e do testador de isolamento, resultando em um erro na medição. Um testador de isolamento típico produz a tensão de teste negativa. Neste caso, a corrente medida e a corrente gerada PV têm a mesma direção. Assim, o testador detecta a resistência mais alta adicionando a corrente gerada pelo PV, e a resistência de isolamento é exibida abaixo do valor real da resistência de isolamento.
Fig. 1: Exemplo de falha à terra no eletrodo negativo
A Fig. 2 mostra um exemplo de uma medição de eletrodo negativo-terra onde o eletrodo positivo tem uma falha de aterramento. Neste caso, a direção da corrente medida e da corrente gerada por PV torna-se o oposto. Como resultado, a resistência de isolamento é exibida acima do valor real, detectando a corrente mais baixa. Mesmo que exista uma falha de aterramento, a resistência de isolamento pode ser mostrada como "infinito" no pior cenário.
Fig. 2: Exemplo de uma falha de aterramento no eletrodo positivo
Esses fenômenos ocorrem quando um testador de isolamento é conectado para formar um circuito fechado através do qual flui a corrente gerada. A Fig. 3 mostra um exemplo da situação em que o testador de isolamento padrão pode realizar a medição com precisão. Em ambos os exemplos, não há malha fechada para fluir a corrente gerada pelo PV. Portanto, a corrente gerada fotovoltaica não flui para o testador e não afeta a medição mesmo se houver uma falha de aterramento. Naturalmente, a medição precisa é possível quando não há falha de aterramento.
Fig. 3 Nenhum circuito fechado para fluir a corrente gerada PV
Para medições mais seguras e precisas
Para medir com segurança a resistência de isolamento dos módulos fotovoltaicos, é recomendável realizar a medição com um método que não envolva um curto-circuito. Também é importante usar um medidor de isolamento que possa medir com precisão mesmo quando a corrente dos módulos fotovoltaicos flui através de um circuito fechado.
Além de um modo de medição de resistência de isolamento normal, o Hioki IR4053 também possui um modo de medição de resistência de isolamento fotovoltaico. Ele foi projetado para eliminar o efeito da corrente gerada pelo módulo fotovoltaico. Portanto, valores precisos podem ser medidos mesmo quando há uma falha à terra na cadeia solar. O IR4053 possui vários recursos úteis que facilitam uma inspeção completa do sistema fotovoltaico.
- Realize a medição de isolamento no modo PV em apenas 4 segundos.
- Equipado com uma função de medição de tensão de circuito aberto e uma função de determinação de polaridade. Estes são úteis para testes de polaridade durante a instalação do sistema fotovoltaico.
- Uma medição PASSA/FALHA pode ser facilmente avaliada visualmente com uma função de comparação.
Observe que no padrão IEC62446-1, o eletrodo negativo para a terra é medido primeiro. No entanto, ao medir o isolamento com o IR4053, o eletrodo positivo para a terra é medido primeiro porque o IR4053 emite uma tensão de teste negativa.
Conclusão
Tão crucial quanto garantir a segurança do sistema solar fotovoltaico, é igualmente vital garantir a segurança da pessoa que realiza as medições. Portanto, é melhor usar um testador de isolamento equipado com o modo PV.