INTRODUCCIÓN

El tamaño adecuado de los fusibles para los sistemas fotovoltaicos (PV) es fundamental para el funcionamiento seguro, fiable y a largo plazo de esta fuente de energía renovable. A diferencia de las aplicaciones típicas de control y distribución de energía eléctrica, los fusibles en los sistemas fotovoltaicos están sujetos a condiciones únicas. La exposición prolongada a los elementos del entorno puede producir temperaturas ambientales anormales, lo que a su vez afecta el rendimiento del fusible, la selección y el tamaño del conductor. Además, a diferencia de los circuitos tradicionales cuyo tamaño normalmente se basa en cargas continuas, los módulos fotovoltaicos producen corrientes continuas, lo que genera consideraciones adicionales al dimensionar los fusibles. Teniendo en cuenta estas condiciones, es necesario un método único para dimensionar fusibles en sistemas fotovoltaicos.

CUANDO FUSIONAR, CUANDO NO FUSIONAR

El requisito de proteger los sistemas fotovoltaicos de condiciones de sobrecorriente se define en el Artículo 690.9(A) del NEC. Se requieren fusibles para proteger los cables y los módulos fotovoltaicos de fallas de línea a línea, de línea a tierra y de desajuste. El único propósito es prevenir incendios y abrir de manera segura un circuito con falla si ocurriera un evento de sobrecorriente. Sin embargo, hay algunas situaciones en las que no se requiere fusible y se define por lo siguiente:

Cadena de serie única (no se requiere fusible)

Dos cadenas en paralelo (no se requiere fusión)

Tres o más cadenas en paralelo (se requiere fusible)

Seleccionar fusibles adecuados para partes del sistema

Normalmente, en un sistema de energía solar completo, el fusible se puede agregar entre diferentes componentes, como desde el conjunto de paneles solares hasta el controlador de carga, el controlador-banco de baterías, el banco de baterías-inversor.

Para cada parte de las unidades, los requisitos de fusibles pueden ser diversos, las clasificaciones específicas dependen de cuánto amperaje proviene de esas unidades y cables.

Fusión de paneles solares

Normalmente, esos paneles solares de más de 50 vatios tienen cables de calibre 10 capaces de manejar hasta 30 amperios de corriente. Cuando tiene más de 3 paneles conectados en paralelo, cada uno con capacidad de hasta 15 amperios, entonces un cortocircuito en un panel puede atraer los 40-60 amperios hacia ese panel en cortocircuito. Esto hará que los cables que conducen a ese panel superen con creces los 30 amperios, lo que provocará que ese par de cables se incendie. En el caso de paneles en paralelo, se requiere un fusible de 30 amperios para cada panel. Si sus paneles tienen menos de 50 vatios y usan solo cables de calibre 12, entonces se requieren fusibles de 20 amperios.

Fusibles paralelos/caja combinadora

En un sistema en paralelo se utiliza una caja combinadora que sujeta los fusibles/disyuntores a cada panel. Al dimensionar este fusible/disyuntor "combinado", primero debemos determinar la corriente en el peor de los casos que fluirá en función de nuestros paneles específicos.

Si tomamos el panel de ejemplo de 195 vatios y 12 V de la sección de introducción y observamos la corriente de cortocircuito (Isc), vemos que tiene una capacidad nominal de 12,23 amperios.

El Código Eléctrico Nacional (NEC) también requiere que se agregue un factor del 25% si la carga es continua, por lo que el número aumenta a 15,28 amperios por panel. Si hay 4 paneles en este conjunto paralelo, entonces la corriente combinada teóricamente puede ser tan alta como 61,15 amperios.

Un conjunto de cables de 8 AWG (mínimo) desde la caja combinadora hasta el controlador de carga en nuestro ejemplo es suficiente, ya que puede manejar 60 amperios. En este caso, se debe usar un fusible o disyuntor de 60 amperios para proteger este juego de cables. Esto también se alinea con la capacidad máxima del controlador de carga seleccionado.

Controlador de carga a fusible/disyuntor de batería

Con un controlador de carga modulado por ancho de pulso (PWN), los amperios en el peor de los casos que fluyen hacia y desde el controlador son los mismos, por lo que el fusible y el tamaño del cable pueden coincidir. Como ejemplo, recomendamos un fusible/disyuntor de 60 amperios para el controlador de carga PWM de 60 A, colóquelo entre la unidad y el banco de baterías.

Fusible/disyuntor de batería al inversor

El cableado y los fusibles de la batería a un inversor son críticos porque aquí es donde fluirá la mayor parte de la corriente. Al igual que en el caso del controlador de carga, el cable y los fusibles recomendados deben obtenerse del manual del inversor. Ya hemos preparado un portafusibles en su cable positivo, que es capaz de aguantar 50 amperios de corriente. Un inversor típico de onda de señal pura de 600 vatios y 12 V consume hasta 50 amperios de forma continua, en ese caso, se requiere un cable capaz de 55-60 A, lo que necesita al menos es un cable de 6 AWG.