Como localizar falhas de aterramento físicas em um sistema FV

Por Will White, especialista sênior de aplicações da Fluke, DER

Uma falha de aterramento em um sistema fotovoltaico solar pode afetar significativamente a produção de energia, acionar desligamentos do inversor e impor riscos de segurança. Muitas vezes, a primeira indicação é uma interrupção de detecção de falha de aterramento (GFDI) ou notificação de falha do inversor. Em ambos os casos, o tempo é crucial, e você precisa verificar a falha, identificar sua localização e resolver o problema rápido para que o sistema volte ao desempenho total.

A ferramenta certa para o trabalho: Localizador de Falhas de Aterramento em Sistemas Fotovoltaicos Fluke GFL-1500

A maneira mais rápida e segura de localizar uma falha é usando um localizador de falhas de aterramento solar, como o Localizador de falhas de aterramento Fluke GFL-1500. Essa ferramenta permite a identificação precisa de falhas sem depender de suposições, documentação detalhada do local ou testes manuais demorados. Se você não estiver familiarizado com esta ferramenta, leia mais sobre o Localizador de falhas de aterramento Fluke GFL-1500 aqui. Depois de encontrar a falha, veja como corrigi-la com segurança.

Guia passo a passo sobre como localizar falhas de aterramento no sistema FV solar

Antes de iniciar qualquer solução de problemas, sempre siga os procedimentos de bloqueio/sinalização específicos do local (LOTO) e use equipamentos de proteção individual (EPI) apropriados. Identificar uma falha é apenas o primeiro passo: o objetivo final é restaurar com segurança a operação do sistema.

Etapa 1: Analisar o sistema para detectar falhas de aterramento

A primeira etapa é garantir que o sistema CC não esteja aterrado e que não haja conexão entre um condutor funcionalmente aterrado e o aterramento. Quando houver suspeita de falha de aterramento, confirme sua presença e determine qual parte da matriz é afetada. Use a função de análise do GFL-1500 para avaliar a integridade do sistema e identificar se existe uma falha.

Para executar a função de análise:

1. Entre na Configuração e insira o número de módulos em série.
   • Esta etapa também pode ser feita após a conclusão do teste, pressionando o botão INFO e inserindo o número de módulos.
2. Conecte os cabos de teste
   • Vermelho para positivo CC
   • Preto para negativo CC
   • Verde para o terra (terra ou metal aterrado)
3. Pressione o botão Testar para executar a função Analisar.

A ferramenta medirá:

• Tensão de circuito aberto entre positivo e negativo
• Tensão do positivo para o terra e negativo para o terra
• Faixa de resistência de falha estimada (se for encontrada uma falha de aterramento)

Se o número de módulos foi inserido corretamente, o localizador indicará aproximadamente a posição do defeito na string.

Resultados possíveis:

• Falha grave: Uma falha de aterramento de baixa resistência está presente.
• Nenhuma falha detectada: Nenhuma tensão com o terra encontrada durante o teste.
• Falha de alta resistência: Pode haver uma falha, mas não há corrente suficiente fluindo para acionar o GFDI.
• Alta capacitância e resistência: As condições do sistema (por exemplo, longas passagens de fiação) evitam um resultado conclusivo.

Etapa 2: Determinar o melhor lado para rastrear a falha

Em seguida, use os resultados da análise para determinar a melhor forma de injetar um sinal de rastreamento. Você escolherá entre enviar o sinal do lado positivo ou negativo da matriz.

Veja como:

• Dependendo do fluxo de trabalho, geralmente é melhor escolher o lado que tem a tensão mais alta com o terra. Por exemplo, se a tensão positiva em relação ao terra for 200 VCC e a tensão negativa em relação ao terra for 800 VCC, injete o sinal no lado negativo.
• Exceção: Se um lado mostrar 0 VCC em relação ao terra, isso poderá indicar uma falha no condutor de funcionamento doméstico. Neste caso, pode ser mais fácil injetar o sinal no lado de 0 VCC para rastrear desse ponto em diante.

Etapa 3: Determinar o modo de sinal

O sinal de rastreamento pode ser injetado usando dois modos diferentes: Matriz e Unidade. O Modo Matriz deve ser usado quando a tensão do lado selecionado para rastreamento (positivo em relação ao terra ou negativo em relação ao terra) for maior que 30 VCC. Procure o ícone de tensão perigosa na tela do Transmissor para indicar que a tensão é maior que 30 VCC. Esse é o modo padrão e recomendado para rastreamento. O Modo Unidade deve ser usado quando a tensão do lado selecionado para rastreamento for inferior a 30 VCC. Por exemplo, no caso de uma falha do homerun, se o sinal for injetado no lado de 0 VCC. Procure o ícone de tensão não perigosa na tela do transmissor. Pressione o botão MODE no transmissor para alternar entre esses diferentes modos.

Etapa 4: Use a função de falha para rastrear a localização da falha de aterramento

Com a falha confirmada, a direção de rastreamento escolhida e o modo de sinal selecionado, use a função de falha para injetar um sinal de baixa corrente. Siga o caminho da falha com o receptor ou a pinça para encontrar a localização exata da falha.

Processo de rastreamento:

1. Injete o sinal de falha do lado escolhido.
2. Identifique a ramificação com falha.
   • O receptor pode ser usado com desconexões em um lado do circuito (porta-fusíveis abertos em um conjunto de conexões paralelas, como no lado positivo).
   • A pinça pode ser usada em torno de pares de ramificações (positivo e negativo medido em conjunto) sem nenhuma desconexão.
3. Identifique o local da falha.
   • O receptor pode ser usado com desconexões em um lado do circuito. Ou você pode mover o transmissor para a ramificação com falha.
4. Use o receptor para acompanhar o sinal na string, ou a pinça pode ser usada em ambientes com ruído e alta capacitância, quando o sinal de rastreamento não tiver um trajeto definido.
   • Para esclarecer o sinal ao usar a pinça, ative o filtro BP pressionando o botão BP. Isso só é eficaz com o modo de sinal Matriz no transmissor.
   • O receptor Fluke GFL-1500 fornece feedback de áudio (bipe) e visual (indicador LED piscando) durante o rastreamento de falhas. A frequência do bipe/piscada aumenta à medida que você se aproxima do local da falha.

Dicas para rastreamento preciso de falhas

• O sistema deve estar desenergizado quando necessário antes de abrir compartimentos ou acessar condutores.
• Sempre confirme se os cabos de teste estão conectados com segurança.
• O sistema CC não deve estar aterrado e não deve haver conexão entre nenhum condutor e o aterramento.
• Se o rastreamento de sinal não estiver claro e o sinal for detectado em várias ramificações:
  • Verifique novamente de qual lado o sinal foi injetado
  • Verifique se a string de teste está isolada de ramificações paralelas
  • Tente usar a pinça com o filtro BP ativado. O sinal do transmissor deve estar no modo Matriz.

E agora? Localizar a falha é apenas a primeira etapa. Agora que você sabe onde está o problema, é hora de realizar o reparo com segurança. Saiba como reparar falhas de aterramento FV aqui.

Resumindo: Encontrar a falha é apenas metade da correção

Identificar a localização de uma falha de aterramento em um sistema fotovoltaico solar é uma primeira etapa crítica para restaurar o desempenho e proteger seu equipamento. Ao analisar sistematicamente a tensão para o aterramento e rastrear o caminho da falha, você pode isolar o problema sem um excesso de tentativas e erros.

Porém, apenas localizar a falha não a resolve. Depois de encontrá-la, é essencial desconectar com segurança a energia, inspecionar o condutor ou componente danificado e reparar ou substituir a peça com defeito de acordo com os procedimentos de segurança do local e os códigos elétricos.

As falhas de aterramento não apenas reduzem a produção de energia, como também representam riscos para o equipamento e a segurança. Por isso, a identificação rápida e precisa, seguida de reparo adequado, é fundamental para minimizar o tempo de inatividade e restaurar o desempenho esperado do sistema.

Sobre o autor

Will White começou a trabalhar em energia solar em 2005 para um pequeno integrador. Depois de começar como instalador, ele trabalhou em vendas, design e gerenciamento de projetos, tornando-se posteriormente diretor de operações. Em 2016, ingressou na equipe curricular da Solar Energy International (SEI), onde se concentrou em desenvolver conteúdo do curso e lecionar sobre energia solar. Em 2022, Will passou a ocupar uma função de especialista em aplicações solares na Fluke, dando suporte a equipamentos de teste de energia renovável, como rastreadores de curva IV, medidores elétricos e câmeras de imagem térmica.

Will tem experiência em energias eólica, solar e térmica, armazenamento de energia e todas as escalas de sistemas FV. É apaixonado por implementar técnicas de instalação de alta qualidade e compatíveis com código. Will é um profissional de instalação fotovoltaica certificado pela NABCEP desde 2006, tendo atuado antes como instalador de aquecimento solar certificado pela NABCEP. Ele é bacharel em gestão de negócios pela Columbia College Chicago e MBA pela Universidade de Nebraska-Lincoln. Em seu tempo livre, trabalha com sua esposa e filha em sua fazenda no centro de Vermont, que tem uma casa autossuficiente feita de fardos de palha.

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