Por qué es importante utilizar fusibles en un sistema fotovoltaico

En los sistemas fotovoltaicos, los fusibles de CC se utilizan principalmente para proteger el cableado del sistema contra el sobrecalentamiento y el fuego. También se utilizan para proteger los módulos contra incendios o daños más graves en caso de cortocircuito. De hecho, es raro, pero a veces los paneles solares pueden sufrir un cortocircuito y dejar de funcionar. Intuitivamente, se podría pensar que la electricidad simplemente deja de fluir a través del panel defectuoso. Desafortunadamente, no funciona de esa manera. Cuando un panel experimenta un cortocircuito, continúa permitiendo que la corriente externa (generada por otros paneles solares en el conjunto) ingrese al cableado y a los diodos.

Protección contra las consecuencias de un cortocircuito.

Un buen ejemplo para entender la importancia de los fusibles en la energía fotovoltaica es una batería de plomo-ácido de 12V.

Si se produce un cortocircuito en el inversor CA/CC, por ejemplo, un fusible entre éste y la batería evitará una posible explosión de la batería y romperá el circuito lo suficientemente rápido como para evitar que los cables se incendien o se calienten peligrosamente.

En esta situación, el fusible desactivará de forma segura la batería, los cables y el inversor CA/CC. No son necesarios para el correcto funcionamiento del sistema, pero siempre recomendamos utilizar fusibles o disyuntores por motivos de seguridad.

Un panel fotovoltaico en cortocircuito es como un agujero negro. Simplemente absorbe toda la corriente cercana. Y si la cantidad de corriente que consume un panel defectuoso es mayor que la corriente máxima que puede manejar con seguridad, ese panel (y el cableado) pueden sobrecalentarse e incendiarse. Y esto, a su vez, puede provocar que toda la casa (o la caravana) se incendie.

Otro riesgo de instalar incorrectamente fusibles en un sistema de paneles solares es la posibilidad de que se produzcan cortocircuitos que pueden dañar dispositivos y electrodomésticos, y también pueden dañar irreparablemente su sistema fotovoltaico o, como mínimo, reducir su vida útil.

Protección contra un tamaño de cable incorrecto

El tamaño incorrecto de los cables en su sistema de paneles solares plantea una serie de riesgos. Debe seleccionar el tamaño y tipo de cable correcto para su sistema, ya que esto optimizará su rendimiento y extenderá su longevidad, además de desempeñar un papel importante en el aumento de la confiabilidad.

El tamaño de los cables debe poder transportar la corriente desde los paneles solares hasta el banco de baterías y cargas eléctricas. Aquí es donde entra en juego el controlador de carga. El tamaño de los cables también determinará el tamaño de los fusibles que necesitará utilizar.

Si los cables están expuestos a una sobrecorriente, lo que no debería ocurrir pero puede suceder en un sistema fotovoltaico, los riesgos están relacionados principalmente con el sobrecalentamiento. Si se excede la corriente que puede transportar el cable, se podría provocar una rotura del aislamiento y un incendio. Un fusible del tamaño adecuado evitará que esto suceda, ya que detendrá el flujo de corriente, reduciendo así el calor.

El principal peligro de una subida de tensión es que puede provocar un incendio. En una casa o camping, esto no es ideal ya que puede causar daños importantes a la propiedad, además de inutilizar el sistema de paneles solares.

La importancia del correcto dimensionamiento de los fusibles

Durante el funcionamiento normal, el fusible debe desempeñar la función de conducción. En caso de fallo eléctrico (corriente anormalmente elevada respecto a la corriente nominal), el fusible, formado por una tira metálica o un elemento de alambre, desempeña la función de interrumpir la corriente eléctrica: el fusible se funde debido a la transferencia de energía provocada por la falla eléctrica.

Estos pequeños dispositivos pueden convertirse en componentes críticos si se dimensionan incorrectamente. De hecho, en tales casos se observan velocidades anormales de fusión de los fusibles, lo que conduce a una gran disminución del rendimiento de la instalación. Esto es aún más crítico ya que un fusible fundido suele ser muy difícil de localizar (a menos que esté instalado un monitoreo de cadena).

Hay dos causas principales de estos colapsos inapropiados:

Causa térmica : las cajas de conexiones que albergan los fusibles no están bien dimensionadas y provocan que el fusible se sobrecaliente. En este caso, la solución sería sustituir las cajas de conexiones por otras adecuadas.

Causa eléctrica : El amperaje o la capacidad de carga de corriente debe coincidir lo más posible con la corriente de carga total del circuito. Si los fusibles son demasiado pequeños, se fundirán con demasiada facilidad. La solución suele ser sustituir los fusibles por fusibles de mayor potencia.

Evidentemente, la fusión de fusibles puede provocar importantes pérdidas de producción durante la fase de funcionamiento. Se recomienda encarecidamente prestar especial atención a las dimensiones de los fusibles y las cajas de conexiones durante la fase de diseño de un sistema fotovoltaico, ya que podrían ayudar a reducir los riesgos durante la fase de operación.

Fusible de protección para strings y campos fotovoltaicos

Las condiciones de operación de los fusibles son en realidad más severas cuando las corrientes de falla son bajas que cuando son altas en un circuito donde se requiere la interrupción bajo voltaje de CC. Los tiempos de fusión son largos y la rotura es difícil.

Por este motivo, los fabricantes han creado una gama de fusibles diseñados y probados específicamente para proteger de forma segura los sistemas fotovoltaicos con altos voltajes de CC y bajas corrientes de falla.

Los sistemas fotovoltaicos que tienen tres o más strings conectados en paralelo deben tener cada string protegido. Los sistemas que tienen menos de tres cadenas no generarán suficiente corriente de falla para dañar los conductores/equipos y, por lo tanto, no representan un riesgo para la seguridad siempre que el conductor haya sido dimensionado correctamente.

Cuando se conectan tres o más cadenas en paralelo, un fusible en cada cadena protegerá los conductores contra daños y eliminará cualquier riesgo de seguridad. También aislará la cadena fallida para que el resto del sistema fotovoltaico pueda seguir generando electricidad.

Dependiendo de la capacidad deseada del sistema fotovoltaico (PV), puede haber múltiples subconjuntos fotovoltaicos (cada subconjunto consta de varias cadenas) conectados en paralelo para obtener corrientes más altas y, por lo tanto, más potencia.

Un fusible en cada subconjunto protegerá a los conductores de fallas actuales y ayudará a minimizar los riesgos de seguridad. También aislará el subconjunto defectuoso para que el resto del sistema fotovoltaico pueda seguir generando electricidad. Si posteriormente se combinan varios subconjuntos, se debe incorporar un fusible adicional.

Cabe recordar que las características de los módulos fotovoltaicos varían con la temperatura del módulo y el nivel de irradiación. Durante el funcionamiento, los fusibles se ven afectados por la temperatura ambiente.