Como localizar falhas de ligação à terra graves em sistemas solares fotovoltaicos

Por Will White, especialista sénior em aplicações da Fluke, DER

Uma falha de ligação à terra num sistema fotovoltaico solar pode ter um impacto significativo na produção de energia, provocar paragens do inversor e apresentar riscos de segurança. Muitas vezes, a primeira indicação é uma interrupção na deteção de falhas de ligação à terra (GFDI) ou uma notificação de falha do inversor. Em qualquer dos casos, o tempo é essencial e é necessário verificar a falha, identificar a sua localização e resolver o problema rapidamente para que o sistema volte ao desempenho total.

A ferramenta certa para o trabalho: Localizador de falhas de ligação à terra em sistemas solares Fluke GFL-1500

A forma mais rápida e segura de localizar uma falha é através da utilização de um aparelho de localização de erros de ligação à terra em sistemas solares, tal como o aparelho de localização de erros de ligação à terra Fluke GFL-1500. Esta ferramenta permite a pesquisa de avarias precisa sem depender de suposições, documentação detalhada do local ou testes manuais demorados. Se não estiver familiarizado com esta ferramenta, pode ler mais acerca do aparelho de localização de erros de ligação à terra Fluke GFL-1500 aqui. Depois de ter encontrado a avaria, eis como a reparar em segurança.

Guia passo a passo sobre como localizar falhas de ligação à terra graves em sistemas fotovoltaicos solares

Antes de iniciar qualquer resolução de problemas, siga sempre os procedimentos de bloqueio/etiquetagem (LOTO) específicos do local e utilize equipamento de proteção individual (EPI) adequado. Identificar uma avaria é apenas o primeiro passo. O objetivo final é restaurar o funcionamento do sistema em segurança.

Passo 1: analisar o sistema para detetar falhas de ligação à terra

O primeiro passo é garantir que o sistema de corrente contínua (CC) não está ligado à terra e que não existe ligação entre um condutor com ligação à terra funcional e a terra. Quando houver suspeita de falha de ligação à terra, confirme a sua existência e determine que parte do conjunto é afetada. Utilize a função de análise do seu GFL-1500 para avaliar o estado do sistema e identificar se existe uma falha.

Para executar a função de análise:

1. Aceda a Setup (Configuração) e introduza o número de módulos em série.
   • Este passo também pode ser executado após a conclusão do teste, premindo o botão "INFO" (Informações) e introduzindo o número de módulos.
2. Ligue os cabos de teste
   • Vermelho para CC positiva
   • Preto para CC negativa
   • Verde para a ligação à terra (terra ou metal com ligação à terra)
3. Prima o botão "Test" (Teste) para executar a função de análise.

A ferramenta irá medir:

• A tensão de circuito aberto entre positivo e negativo
• A tensão do positivo para a terra e do negativo para a terra
• O intervalo estimado de resistência a falhas (se for detetada uma falha de ligação à terra)

Se introduziu o número de módulos corretamente, o localizador estimará a que distância da cadeia pode estar a falha.

Resultados possíveis:

• Falha grave: existe uma falha de ligação à terra de baixa resistência.
• Nenhuma falha detetada: não foi encontrada tensão de ligação à terra durante o teste.
• Falha de alta resistência: pode existir uma falha, mas não existe corrente suficiente para disparar o GFDI.
• Elevada capacitância e resistência: as condições do sistema (por exemplo, ligações de cabos longas) impedem um resultado conclusivo.

Passo 2: determinar o melhor lado para localizar a falha

A seguir, utilize os resultados da análise para determinar a melhor forma de injetar um sinal de localização. Escolherá entre enviar o sinal do lado positivo ou negativo do conjunto.

Eis como:

• Dependendo do fluxo de trabalho, geralmente é melhor escolher o lado que tem a tensão mais elevada à terra. Por exemplo, se o positivo‑à‑terra for de 200 V CC e o negativo‑à‑terra for de 800 V CC, injete o sinal no lado negativo.
• Exceção: se um dos lados apresentar 0 V CC à terra, tal pode indicar uma falha no condutor principal. Nesse caso, pode ser mais fácil injetar o sinal no lado de 0 V CC para localizar a partir desse ponto.

Passo 3: determinar o modo de sinal

O sinal de localização pode ser injetado usando dois modos diferentes: conjunto e unidade. O modo de conjunto deve ser utilizado quando a tensão do lado selecionado para a localização (positivo‑à‑terra ou negativo‑à‑terra) for superior a 30 V CC. Procure o ícone de tensão perigosa no ecrã do transmissor para indicar que a tensão é superior a 30 V CC. Este é o modo predefinido e recomendado para a localização. O modo de unidade deve ser usado quando a tensão do lado selecionado para a localização for inferior a 30 V CC. Por exemplo, em caso de falha no condutor principal, se o sinal for injetado no lado de 0 V CC. Não procure nenhum ícone de tensão perigosa no ecrã do transmissor. Prima o botão "MODE" (Modo) no transmissor, para alternar entre estes diferentes modos.

Passo 4: utilizar a função de falha para identificar a localização da falha de ligação à terra

Com a falha confirmada, o sentido de localização escolhido e o modo de sinal selecionado, utilize a função de avaria para injetar um sinal de corrente baixa. Siga o caminho da falha com o recetor ou a pinça, para encontrar o local de erro exato.

Processo de localização:

1. Injete o sinal de falha do lado selecionado.
2. Identifique o ramal com falha.
   • O recetor pode ser utilizado com desconexões num dos lados do circuito (porta-fusíveis abertos num conjunto de conexões paralelas, como no lado positivo).
   • A pinça pode ser utilizada em torno de pares de ramais (positivo e negativo medidos em conjunto) sem quaisquer desconexões.
3. Identifique a localização da falha.
   • O recetor pode ser utilizado com desconexões num dos lados do circuito. Ou pode mover o transmissor para o ramal com falha.
4. Utilize o recetor para seguir o sinal ao longo da cadeia ou a pinça pode ser utilizada em ambientes ruidosos e com maior capacitância, onde não existe um caminho claro com o sinal de localização.
   • Para clarificar o sinal ao utilizar a pinça, ative o filtro BP premindo o botão "BP". Isto só é eficaz com o modo de sinal de conjunto no transmissor.
   • O recetor Fluke GFL-1500 fornece feedback sonoro (beep) e visual (indicador LED intermitente) durante a localização de falhas. O sinal sonoro/intermitente aumenta de frequência à medida que se aproxima da localização de falhas.

Dicas para uma localização de falhas precisa

• Certifique-se de que o sistema está sem corrente quando necessário, antes de abrir os quadros ou aceder aos condutores.
• Confirme sempre se os cabos de teste estão bem ligados.
• Certifique-se de que o sistema de corrente contínua (CC) não está ligado à terra e não existe comunicação entre qualquer condutor e a terra.
• Se a localização de sinais se tornar pouco clara e o sinal for detetado em vários ramais:
  • Verifique novamente de que lado o sinal foi injetado
  • Verifique se a sua cadeia de teste está isolada de ramais paralelos
  • Tente utilizar a pinça com o filtro BP ativado. O sinal do transmissor deve estar no modo de conjunto.

O que se segue? Localizar a falha é apenas o primeiro passo. Agora que sabe onde está o problema, está na altura de efetuar a reparação em segurança. Saiba como reparar as falhas de ligação à terra do sistema fotovoltaico.

Conclusão: encontrar a falha é apenas metade da solução

Identificar a localização de uma falha de ligação à terra grave num sistema fotovoltaico solar é um primeiro passo essencial para restaurar o desempenho e proteger o seu equipamento. Analisando sistematicamente a tensão à terra e localizando o caminho da falha, pode isolar o problema sem recorrer excessivamente a tentativa e erro.

Mas lembre-se: localizar a falha não a resolve. Uma vez encontrada, é essencial desligar a alimentação em segurança, inspecionar o condutor ou o componente danificado e reparar ou substituir a peça avariada de acordo com os procedimentos de segurança do local e os códigos elétricos.

As falhas de ligação à terra não só reduzem a produção de energia, como também representam riscos para o equipamento e para a segurança. É por isso que a identificação rápida e precisa seguida de uma reparação adequada é essencial para minimizar os períodos de inatividade e voltar ao desempenho esperado do sistema.

Acerca do autor

Will White começou a trabalhar em energia solar em 2005, para um pequeno integrador. Depois de começar como instalador, trabalhou em vendas, design e gestão de projetos e, finalmente, tornou-se Diretor de Operações. Em 2016, juntou-se à equipa de currículo da Solar Energy International (SEI), onde se concentrou no desenvolvimento de conteúdos de cursos e no ensino de aulas sobre energia solar. Em 2022, Will assumiu uma função de especialista em aplicações solares na Fluke, onde apoia equipamentos de teste de energias renováveis, como localizadores de curvas IV, contadores elétricos e câmaras termográficas.

Will tem experiência em energia eólica, energia solar térmica, armazenamento de energia e todas as escalas de energia fotovoltaica. Adora implementar técnicas de instalação de alta qualidade e em conformidade com os códigos. Will é um profissional de instalação de energia fotovoltaica certificado pela NABCEP desde 2006 e, anteriormente, foi instalador de aquecimento solar certificado pela NABCEP. É licenciado em gestão de empresas pela Columbia College Chicago e tem um MBA pela University of Nebraska-Lincoln. No seu tempo livre, é comum encontrá-lo a trabalhar com a esposa e a filha na sua propriedade no centro de Vermont, que conta com uma casa de palha autónoma.

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