Desligamento rápido - um excelente requisito de segurança elétrica

Se você acabou de instalar um sistema de painel solar ou está vendo fotos dele, pode notar uma caixa com uma chave liga/desliga que diz "Desligamento rápido". Mas o que significa um desligamento rápido? Por que ele é importante para os sistemas de painéis solares?

Como todos sabemos, a tecnologia fotovoltaica (PV) está evoluindo rapidamente e estamos vendo cada vez mais painéis solares fotovoltaicos em telhados sendo instalados em propriedades residenciais e comerciais. Embora os equipamentos de painéis fotovoltaicos devam ser certificados quanto à segurança contra impactos e riscos de incêndio, essas certificações não levam em conta todas as interações específicas com os bombeiros que trabalham ao redor dos painéis durante a supressão de incêndios.

Muitos países perceberam a importância das medidas de segurança para garantir a operação segura da energia solar e permitir que os bombeiros e outras equipes de emergência tenham acesso seguro às áreas do telhado. É aí que o desligamento rápido entra em ação.

Uma introdução ao desligamento rápido

É um requisito de segurança elétrica definido pelo National Electrical Code (NEC) para sistemas de painéis solares. Simplificando, ele oferece uma maneira rápida de desligar um sistema de painel solar no telhado.

A National Fire Protection Association (NFPA) incluiu o requisito de desligamento rápido no NEC em um esforço para manter a segurança dos socorristas. Esperamos que sua casa nunca pegue fogo e você nem precise se preocupar com o recurso de desligamento rápido, mas, se isso acontecer, os bombeiros poderão usar a solução de desligamento rápido para desligar o sistema de painéis solares caso precisem entrar no seu telhado. Surpreendentemente, esse nem sempre é o caso de simplesmente desligar um inversor solar: com algumas configurações de inversor solar, os fios e circuitos podem reter energia mesmo quando o inversor solar é desligado, aumentando o risco de choque elétrico para os bombeiros que trabalham em telhados ou sótãos. Um interruptor de desligamento rápido permite que os bombeiros acionem fisicamente o interruptor em menos de um minuto, reduzindo a tensão do sistema de painel solar a um nível seguro.

O requisito de desligamento rápido mais familiar aos instaladores de hoje foi introduzido pela primeira vez em 2014; entre outras coisas, a regulamentação define um padrão para reduzir rapidamente a tensão de qualquer condutor (ou seja, o material em um fio ou cabo que flui através dele) se esses condutores estiverem localizados a mais de 3 metros fora da matriz, ou a pelo menos 1,5 metro de comprimento dentro de um edifício. Os regulamentos mais recentes, NEC 2017, levam esses padrões um passo adiante: As novas normas reduzem os requisitos de limite de fechamento para incluir qualquer condutor localizado a menos de 1 pé do seu painel solar ou a mais de 3 pés de comprimento em sua residência.

De fato, as alterações da NEC 2017 estipulam que um desligamento rápido precisa ocorrer em um único módulo solar, não em um conjunto solar inteiro. É importante ressaltar que a NEC não é uma lei federal - cada estado pode optar por adotá-la e cumpri-la, assim como cada cidade ou município. Isso significa que os requisitos de desligamento rápido de seu estado podem ser diferentes dos estados adjacentes (falaremos mais sobre isso posteriormente).

Quais são os requisitos legais de um desligamento rápido?

É um requisito do National Electrical Code (NEC). A cada três anos, o NEC emite um conjunto atualizado de requisitos para sistemas elétricos seguros. O NEC não é obrigatório em nível federal e cada estado adota o código em seu próprio momento e a seu próprio critério. Alguns estados optam por um código elétrico estadual separado.

Se você mora em um estado que utiliza o NEC 2014 ou superior, seu sistema solar precisará seguir os requisitos de desligamento rápido do NEC para passar na inspeção final do sistema e conectá-lo aos serviços públicos e à energia.

Abaixo está uma visão geral das várias edições do National Electrical Code para uma rápida desativação:

NEC 2014

Em 2014, quando o primeiro conjunto de regulamentações foi promulgado, exigindo que qualquer condutor (ou seja, material em um fio ou cabo que flui através dele) estivesse a mais de 3 metros fora da matriz, ou a pelo menos 2 metros dentro de um edifício, havia um interruptor de desligamento rápido que exigia uma rápida redução de tensão em uma emergência.

NEC 2017

A regulamentação foi revisada em 2017 e expandida para incluir fechamentos no nível do módulo solar individual, em vez de no nível do conjunto solar inteiro. Essa mudança de regulamento significa que é necessário desligar qualquer condutor a 1 pé de distância do conjunto para 80 volts em 30 segundos com um interruptor de desligamento rápido, em vez da área de 10 pés da NEC 2014.

NEC 2020

Não houve muita mudança com as recentes atualizações regulatórias. A mudança mais notável são as diretrizes para toda a matriz. Em vez de um sistema de desligamento rápido listado na UL ou marcado em campo, agora é exigido um sistema de controle de risco fotovoltaico (PVHCS) listado na UL ou marcado em campo.

Três maneiras de atender aos requisitos do NEC para 2017

Instale um sistema de desligamento rápido "listado" ou marcado em campo

A palavra "listado" vem do nome original do programa de certificação da UL há um século. O Código Elétrico Nacional usa a palavra "listado", mas não afirma especificamente que os produtos e sistemas devem ser certificados pela UL - em vez disso, fala sobre as principais características das organizações que fornecem serviços de certificação. Obviamente, a UL acredita que os fabricantes devem ser certificados pela UL para que seus produtos possam ser desligados rapidamente, mas o mesmo ocorre com outros laboratórios de teste reconhecidos nacionalmente.

A UL tem sido muito ativa no trabalho com o setor e outras partes interessadas, como a comunidade de resposta a emergências, para desenvolver esses requisitos, tentando dar a mesma confiança aos atendentes de emergência que interagem com esses sistemas enquanto realizam seu dever vital de proteger a sociedade, as pessoas e a propriedade, e a UL quer torná-los tão seguros quanto possível.

Na Solar Energy International 2019, muitos fabricantes de inversores solares e equipamentos de desligamento rápido demonstraram sua certificação SunSpec. A SunSpec desenvolveu protocolos importantes para a comunicação entre diferentes dispositivos durante desligamentos rápidos, mas não é um órgão público como a UL. O simples fato de ver a etiqueta SunSpec não informa ao instalador que o produto é certificado para desligamento rápido NEC 2017.

Outra parte da primeira opção de conformidade, a marcação do local, refere-se a uma avaliação de engenharia limitada que é realizada após a instalação em um local específico. Se a instalação atender aos requisitos da NEC 2017, ela poderá ser marcada como um sistema de desligamento rápido, se permitido pelo AHJ.

Instale um sistema que possa reduzir a tensão para 80V em 30 segundos

Os microinversores costumam ser considerados inerentemente adequados para o desligamento rápido porque convertem uma fonte de alimentação CC de alta tensão em uma fonte de alimentação CA de tensão mais baixa e mais segura, que pode cair para 80 V em 30 segundos. No entanto, de acordo com Boyce, a NEC 2017 não discutiu especificamente os microinversores como uma forma de atender aos requisitos de desligamento rápido.

Alguns microinversores são projetados para ter capacitância na extremidade frontal do circuito, portanto, a menos que o inspetor realmente faça uma medição da tensão, não há como saber se ela está abaixo do limite de 80 V. A UL tem realizado esses testes de forma proativa para verificar se alguns microinversores podem atender ao limite de 80 V, mas testar depois que o inversor solar é instalado é um desafio.

Instalação de BIPV: Evite componentes metálicos e metais aterrados

Ao instalar o sistema BIPV, não instale componentes de metal, não instale condutores expostos e não instale a menos de 2 metros de metal aterrado.

Telhas solares, ladrilhos ou outros sistemas fotovoltaicos integrados ao edifício (BIPV) que não contenham peças metálicas ou condutores desencapados ou que não estejam próximos a nenhum metal aterrado podem atender aos requisitos da NEC 2017. Esses sistemas são isolados do aterramento e dos componentes condutores.

O que torna um sistema de desligamento rápido?

Há alguns componentes críticos envolvidos em um sistema de desligamento rápido:

O primeiro é um dispositivo de desligamento rápido (RSD). Os dispositivos de desligamento rápido são um tipo de módulo eletrônico de potência em nível de módulo (MLPE) ou microinversor que são instalados na parte traseira dos módulos solares. Eles são equipados com tecnologia que pode desligar e reduzir a saída de tensão em todo o sistema solar para atender às normas de desligamento rápido de energia fotovoltaica. Um exemplo de produto é o Tigo TS4-A-F ou 2F, que é nosso MLPE apenas com conformidade de desligamento rápido, mas a Tigo oferece várias opções de MLPE com conformidade de desligamento rápido.

Outro componente é um iniciador. Um iniciador de desligamento rápido faz exatamente o que o nome indica. Normalmente, esse dispositivo tem a forma de um botão de parada de emergência (e-stop) que está em um inversor. Normalmente, o desligamento rápido pode ser iniciado de duas maneiras: manualmente (por meio de um botão de parada de emergência) ou automaticamente (perda de energia da rede).

Por fim, você precisará de um inversor solar em um sistema de desligamento rápido. Um inversor solar é um dispositivo que converte a eletricidade produzida pelos módulos solares em energia utilizável para sua casa (para obter mais informações sobre esse processo, leia nosso blog anterior). Muitos iniciadores de desligamento rápido estão localizados dentro do inversor solar.

Esses três componentes são chamados de PVRSE (Photovoltaic Rapid Shutdown Equipment, equipamento de desligamento rápido fotovoltaico). Esses são equipamentos usados em um sistema de desligamento rápido que reduz a tensão a um nível seguro. O Código Elétrico Nacional dos EUA exige que o PVRSE e o PVRSS sejam listados pela UL para fins de desligamento rápido.

Todos os inversores têm uma função de desligamento rápido?

Alguns sistemas de inversor solar são inerentemente compatíveis com o desligamento rápido em nível de módulo (NEC 2017 e posterior), enquanto outros exigem componentes adicionais para o desligamento rápido.

Os microinversores e os sistemas de otimização de energia são as opções mais populares de inversores solares para sistemas de painéis solares residenciais nos Estados Unidos. Felizmente, tanto o microinversor quanto o otimizador de energia operam em campo na placa da bateria e têm um recurso integrado de desligamento rápido.

Se você instalar o inversor em série por conta própria, talvez também precise instalar eletrônica de potência em nível de módulo (MLPE) para estar em conformidade com a NEC 2017 ou NEC 2020. O emparelhamento do otimizador de potência com um inversor solar string deve fazer isso. No entanto, os otimizadores de energia não são sua única opção para o desligamento rápido. À medida que mais estados começam a adotar a NEC 2017, muitos fabricantes de inversores solares de cadeia ou outras empresas de energia solar estabeleceram novas tecnologias MLPE com recursos de desligamento rápido. Em muitos casos, esses MLPEs, criados especificamente para desligamento rápido, podem ser uma opção mais econômica do que instalar um otimizador de energia ou microinversor.

Por que você precisa de um dispositivo de desligamento rápido?

É essencial para sistemas solares instalados em telhados. Embora os tubos de painel a painel sejam totalmente seguros, há casos individuais em que esses tubos podem ser danificados pelo sol. Se isso acontecer, qualquer pessoa próxima ao sistema poderá ser exposta à eletricidade viva, o que pode levar a uma situação perigosa. Mas, com a ajuda de um recurso de desligamento rápido, a equipe de emergência pode cortar rapidamente a energia desses tubos, proporcionando-lhes acesso seguro aos locais em torno do sistema solar.

Os condutores do sistema de painel solar são carregados sempre que o sol brilha. Sem esse dispositivo, não há maneira segura de desligar a corrente que flui por esses condutores.

A maioria das pessoas acha que pode cortar a energia simplesmente desligando o inversor solar, mas esse não é o caso. Os painéis solares continuarão a gerar eletricidade. Os cabos dos painéis solares continuarão a produzir eletricidade.

Essa corrente carregada representa um risco de choque elétrico para qualquer pessoa que entre em contato com um sistema de painel solar, incluindo socorristas que possam estar lidando com emergências no telhado de sua casa.

Os bombeiros estão particularmente em risco porque frequentemente ventilam edifícios em chamas fazendo furos em telhados ou paredes, o que pode colocá-los diretamente em contato com condutores ou fios em sistemas de painéis solares.

O Solar Rapid shutdown resolve esse problema desligando o sistema de painéis solares em um minuto, eliminando o risco de alguém ser eletrocutado no telhado.

Conclusão

Os requisitos de desligamento rápido estão sendo adotados globalmente para proteger os bombeiros que trabalham em torno de instalações solares fotovoltaicas. A NEC exige que a tensão seja reduzida a um nível seguro por meio de uma série de dispositivos (PVRSE) que formam um sistema de desligamento rápido (PVRSS). Inversores, starters e dispositivos de desligamento rápido, como MLPEs ou microinversores, são componentes necessários para a conformidade com a NEC.

É um requisito de segurança imposto pelo Código Elétrico Nacional (NEC) dos EUA que exige interruptores nos painéis solares que podem cortar o fluxo de energia pelo sistema. Um desligamento rápido reduz a tensão dos condutores em fios e cabos, protegendo sua casa de pegar fogo rapidamente.

Além disso, ele protege os socorristas, como os bombeiros, permitindo que eles cortem rapidamente a energia nos condutores e acessem com segurança as áreas próximas ao sistema.

O desligamento rápido do sistema solar é adequado apenas para sistemas solares instalado no telhado. Se estiver interessado em instalar energia solar em sua casa, espero que este tweet tenha ajudado você a entender o desligamento rápido e a melhorar a segurança do seu sistema solar.