Numa instalação fotovoltaica coexistem dois domínios elétricos com riscos distintos: o lado DC (módulos e strings) e o lado AC (da saída do inversor para o quadro da instalação). Escolher e coordenar corretamente as proteções evita falhas, prolonga a vida útil do sistema e reduz paragens. Se precisa de um assistente guiado para dimensionar o quadro, utilize o Configurador de quadros fotovoltaicos.
Mapa rápido de diferenças
| Aspeto | Proteções em DC | Proteções em AC |
|---|---|---|
| Zona | Entre módulos, strings e entrada do inversor | Do inversor até ao quadro geral |
| Objetivo | Seccionamento em carga, limitar correntes de retorno e sobretensões | Proteger circuitos, pessoas e equipamentos contra sobrecorrentes e sobretensões |
| Dispositivos típicos | Seccionador DC, fusíveis gPV por string, SPD Tipo 2 DC | Disjuntor magnetotérmico (MCB), interruptor diferencial (RCD/IDR), SPD Tipo 2 AC ou combinados |
| Critérios de seleção | Voc e Isc do gerador, nº de strings em paralelo, comprimento das linhas | Potência do inversor, corrente nominal, Icc disponível, seletividade |
| Risco chave | Arco elétrico sustentado em DC e correntes inversas | Desconexão seletiva e proteção de pessoas |
Compreender a instalação antes de escolher
Defina primeiro a arquitetura. Strings em paralelo ou MLPE (micro-inversores ou otimizadores)? Inversor monofásico ou trifásico? Linhas DC curtas ou longas? Estas respostas orientam o tipo e a localização de cada proteção. Para validar o dimensionamento e gerar uma lista de materiais em minutos, recorra ao Configurador de quadros fotovoltaicos.
Proteções em DC: critérios essenciais
A corrente contínua mantém o arco uma vez iniciado. Utilize dispositivos certificados para DC com capacidade de corte adequada à tensão e à energia da string.
- Seccionador DC em carga: permite isolar o gerador para manutenção ou emergência. Deve cortar a tensão de circuito aberto máxima (Voc) do conjunto e a corrente da string.
- Fusíveis gPV por string: evitam correntes de retorno quando há strings em paralelo. Dimensione pelo Isc do módulo e pelos fatores de temperatura e agregação. Instale em cada polo se exigido pelo fabricante.
- SPD Tipo 2 DC (dispositivo de proteção contra sobretensões): limita transitórios que danificam o inversor e os módulos. Instale perto do inversor; em percursos de cobertura longos adicione SPD também no campo FV.
- Cablagem e conectividade: utilize conectores fotovoltaicos compatíveis e bucins/ prensa-cabos adequados. Aplique o torque correto e verifique a estanquidade.
- Invólucros: escolha índices IP/IK adequados a intempéries, UV e poeiras. Reserve espaço para dissipação térmica e encaminhamento limpo de cabos.
Regras práticas para DC
- Calcule a Voc a baixa temperatura para verificar a suportabilidade do seccionador e do SPD.
- Dimensione fusíveis gPV para o pior caso de strings em paralelo e temperatura.
- Coordene o SPD DC com a tensão máxima do campo, garantindo nível de proteção compatível com a eletrónica de potência do inversor.
- Se existir sistema externo de proteção contra o raio ou elevada exposição, avalie SPDs de categoria superior na cabeça do edifício.
Proteções em AC: segurança e continuidade
No lado AC aplicam-se proteções BT padrão. Devem ajustar-se à potência do inversor, ao sistema de terra e à corrente de curto-circuito disponível.
- Disjuntor magnetotérmico (MCB): protege o circuito de saída do inversor contra sobrecargas e curtos. Selecione calibre e poder de corte de acordo com o Icc no ponto de instalação.
- Interruptor diferencial (RCD/IDR): proteção de pessoas contra contactos indiretos.
- Tipo A: escolha comum para correntes residuais alternadas e pulsantes.
- Tipo F: adequado quando a corrente residual pode incluir AC até 1 kHz e componentes pulsantes.
- Tipo B: pode ser necessário conforme a topologia do inversor, quando a residual pode incluir AC até 1 kHz, pulsante e DC contínua.
- SPD Tipo 2 AC: protege contra sobretensões transitórias originadas por:
- Manobras na rede pública
- Comutação de cargas
- Descargas indiretas de raio
- SPD Tipo 2 DC: protege circuitos e eletrónica contra transitórios devidos a:
- Manobras elétricas
- Comutações de cargas indutivas
- Descargas indiretas de raio
- Seletividade: um defeito no ramo FV não deve atuar proteções a montante. Ajuste curvas e calibres e verifique impedâncias.
Coordenação DC–AC em torno do inversor
O inversor é o ponto nevrálgico. Coordene os seus limites de tensão, corrente e energia de sobretensão com os dispositivos do quadro.
- Em DC, o SPD deve limitar a um nível tolerado pela eletrónica do inversor.
- Em AC, o MCB não deve disparar em picos de arranque breves. Escolha curva e calibre adequados.
- O RCD/IDR selecionado deve ser compatível com a topologia de conversão para evitar disparos intempestivos.
Casos de uso e boas práticas
Autoconsumo residencial 1–5 kW
Strings curtas, inversor monofásico e quadro compacto. Seccionador DC com fusíveis gPV e SPD DC perto do inversor. Em AC, MCB dedicado, RCD/IDR Tipo A (ou conforme o fabricante) e SPD AC no quadro da habitação.
Comercial 10–50 kW
Várias strings em paralelo, linhas longas e, muitas vezes, inversor trifásico. Fusíveis gPV coordenados, seccionador DC com poder de corte adequado e SPD DC no inversor e, se necessário, no campo. Em AC, seletividade por patamares, poder de corte elevado e SPD AC bem coordenado.
Micro-inversores ou otimizadores
Com micro-inversores, a parte DC é curta e ao nível do módulo; a maioria das proteções desloca-se para AC em cada derivação. Com otimizadores, pode manter-se um bus DC; mantenha seccionamento, fusíveis e SPD DC conforme o projeto.
Lista de verificação de seleção
- Defina nº de strings, Isc e Voc do gerador em temperatura extrema.
- Escolha fusíveis gPV por string e confirme curva e poder de corte.
- Selecione seccionador DC com categoria de utilização e tensão adequadas.
- Adicione SPD Tipo 2 DC; considere outro no campo para linhas longas.
- Em AC, ajuste o MCB pela corrente do inversor e Icc disponível.
- Determine o RCD/IDR compatível (Tipo A, F ou B segundo a ficha do inversor).
- Inclua SPD Tipo 2 AC coordenado com qualquer SPD a montante.
- Verifique IP/IK do invólucro e espaço para dissipação e cablagem.
- Documente esquemas, etiquetagem e ligação à terra.
Parâmetros-chave e regras rápidas
| Elemento | O que verificar | Regra prática |
|---|---|---|
| Fusível gPV | Isc do módulo e nº de strings em paralelo | Dimensione por Isc·k (temperatura e retorno). Um por string. |
| Seccionador DC | Voc a baixa temperatura e corrente por string | Corte em carga com margem sobre a Voc máxima. |
| SPD DC | Tensão do campo e nível admissível no inversor | Tipo 2 DC perto do inversor; adicione no campo se as linhas forem longas. |
| MCB AC | Corrente nominal do inversor e Icc | Escolha curva e poder de corte adequados ao ponto de instalação. |
| RCD/IDR | Topologia do inversor e harmónicas | Tipo A como base; Tipo F ou B segundo o fabricante. |
| SPD AC | Coordenação com SPD a montante | Tipo 2 AC no quadro onde o inversor injeta energia. |
Erros comuns e como evitá-los
- Usar aparelhos AC em DC: o arco não se extingue da mesma forma, havendo risco de sobreaquecimento e até explosão. Utilize seccionadores e SPDs específicos para DC.
- Fusíveis subdimensionados: reveja Isc, temperatura e número de strings em paralelo.
- Má coordenação de SPD: assegure níveis de proteção compatíveis com a eletrónica do inversor.
- Ausência de ponto de seccionamento visível: essencial para trabalhar em segurança e diagnosticar rapidamente.
- Conetores incompatíveis: misturar marcas pode provocar sobreaquecimentos. Use conetores PV certificados e compatíveis.
Normas e documentação
Os requisitos variam com a localização, o esquema de terra, a exposição a descargas atmosféricas e o tipo de cobertura. Consulte e registe. Mantenha atualizados desenhos, cálculos de proteção e protocolo de comissionamento. Para uma visão dos enquadramentos aplicáveis, veja Diretivas e regulamentos. Para obrigações ambientais e fim de vida dos equipamentos, consulte Legislação ambiental.
Integração no quadro: ordem, segurança e manutenção
Um quadro bem organizado simplifica diagnósticos e reduz tempo de intervenção. Deixe reserva para futuras ampliações. Separe percursos DC e AC no interior do invólucro. Respeite raios de curvatura e evite esforços nos conetores.
- Identifique polos, strings, tensões e sentido do fluxo de energia.
- Separe fisicamente DC e AC com barreiras ou divisórias internas quando possível.
- Use prensa-cabos com estanquidade adequada ao exterior.
- Inclua um ponto de seccionamento acessível para emergências.
Impacto de armazenamento e carregamento EV
Se o sistema incluir baterias, a secção DC requer proteções adicionais: seccionamento e fusíveis adequados à química e à tensão do banco, além de SPD se as linhas forem longas. Para carregamento de veículos elétricos, reveja a seletividade em AC e a coordenação do RCD/IDR entre o ponto de carga e o inversor para evitar disparos indesejados.
Custo total de propriedade e diagnóstico
A proteção correta evita falhas precoces e substituições em cascata. Um SPD bem coordenado custa menos do que eletrónica de potência. Um ponto de seccionamento claro reduz horas de mão-de-obra. Estandardize referências e gere documentação homogénea para instalação e pós-venda.
Fluxo de trabalho recomendado
- Recolha dados do gerador: Voc, Isc, número de módulos e strings.
- Defina localização e comprimento das linhas DC e AC.
- Selecione fusíveis gPV, seccionador DC e SPD DC.
- Ajuste MCB, RCD/IDR e SPD AC segundo a potência e o Icc.
- Escolha um invólucro com IP/IK adequados e espaço livre.
- Documente e etiquete.
Este fluxo está integrado no Configurador de quadros fotovoltaicos. Se já souber as referências, acelere a encomenda com o Configurador de referências.
Perguntas frequentes
Quando preciso de RCD/IDR de Tipo B?
Quando for exigido pelo fabricante do inversor devido às características da instalação e à possível presença de correntes residuais incluindo AC até 1 kHz, pulsantes e DC contínua. Siga sempre a ficha técnica do equipamento.
SPD Tipo 1 ou Tipo 2?
Na maioria dos sistemas de autoconsumo sem proteção externa contra o raio, o Tipo 2 é o padrão tanto em DC como em AC. Se o edifício possui LPS ou elevada exposição, avalie SPDs de categoria superior na entrada e coordene com os Tipo 2 a jusante.
O que muda com micro-inversores?
A proteção concentra-se no AC. A secção DC é muito curta e ao nível de cada módulo. Mantenha SPD AC e seletividade. Siga as instruções do fabricante dos micro-inversores.
Como reduzir disparos intempestivos?
Coordene curvas de MCB, escolha um RCD/IDR compatível com a topologia do inversor e reveja harmónicas. Separe massas/planos de terra DC e AC e melhore a ligação à terra se necessário.
Conclusão e próximo passo
Um sistema FV fiável constrói-se com proteções DC e AC corretamente dimensionadas, coordenadas e documentadas. Use dispositivos certificados para cada lado, posicione-os onde acrescentam mais valor e desenhe já a pensar na manutenção. Para simplificar a seleção e gerar uma lista de materiais pronta para o cliente, use o Configurador de quadros fotovoltaicos. Quando as referências estiverem definidas, conclua com o Configurador de referências.
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