Resumen: Los sistemas solares fotovoltaicos requieren interruptores automáticos con clasificación de CC para gestionar la interrupción de arcos de corriente continua y las altas tensiones del sistema. El
SGB-80 DC MCB de
SINGI La serie FV está diseñada para una protección fiable contra la sobrecorriente y el cortocircuito en los campos fotovoltaicos, las cajas combinadoras y los inversores. Este artículo examina los requisitos técnicos de los MCB de CC en aplicaciones solares, las características clave del SGB-80 y los criterios de selección para ingenieros y profesionales de compras.
Esquema del artículo: Este artículo abarca las necesidades de protección únicas de los circuitos de CC en las plantas solares, los parámetros críticos de un interruptor automático en miniatura de CC, la tecnología de extinción de arco utilizada en el SINGI SGB-80 DC MCB, las directrices prácticas de instalación y las normas internacionales pertinentes. Una sección de preguntas frecuentes aborda las dudas más comunes de los compradores, seguida de una recomendación de producto.
¿Por qué los sistemas solares FV necesitan interruptores automáticos miniatura CC dedicados?
La corriente alterna (CA) tiene un cruce natural por cero cada semiciclo, lo que ayuda a extinguir los arcos cuando se abre un interruptor automático. La corriente continua (CC) de los paneles solares no tiene este cruce por cero: la corriente fluye de forma continua. Esto dificulta la interrupción del arco de CC. Un minidisyuntor (MCB) de CA estándar no puede cortar de forma segura un circuito de CC en condiciones de falla; el arco puede mantenerse, causando daños en los equipos o un incendio. Interruptores automáticos miniatura CC como el SGB-80 están diseñados con cámaras apagaarcos profesionales, bobinas de soplado magnético y materiales de contacto para forzar la extinción del arco. En los sistemas fotovoltaicos, las tensiones de string alcanzan de 600 V CC a 1500 V CC, y las corrientes de cortocircuito pueden ser elevadas. Debe utilizarse un MCB de CC dedicado en cada punto de protección: en las cajas combinadoras, en las entradas de CC del inversor y en los circuitos de almacenamiento en baterías.
Nota: La norma IEC 60947-2 para aparamenta de baja tensión incluye valores nominales de CC y requisitos de ensayo. El SINGI SGB-80 DC MCB cumple esta norma, lo que garantiza un rendimiento fiable en aplicaciones fotovoltaicas.
¿Qué características técnicas debe tener un MCB CC para FV?
Elegir un MCB CC para solar requiere evaluar varios parámetros:
- Nivel de tensión nominal (Ue): Debe igualar o superar la tensión máxima del sistema (600 V, 1000 V o 1500 V CC). El SGB-80 está disponible en configuraciones de hasta 1500 V CC.
- Amperaje nominal (In): Se elige en función de la corriente de la cadena y de los factores de derrateo. Los valores nominales habituales del SGB-80 van de 1 A a 63 A.
- Capacidad de corte (Icu): La corriente de falla máxima que el interruptor puede interrumpir a la tensión nominal. En los sistemas fotovoltaicos, lo habitual es de 10 kA a 25 kA. El SGB-80 ofrece hasta 20 kA a 1000 V CC.
- Configuración de polos: Debido a la alta tensión de CC, los interruptores se conectan en serie (p. ej., 2 polos para 1000 V). El SGB-80 ofrece opciones de 1P, 2P, 3P y 4P con conexión en serie interna para valores nominales de tensión más altos.
- Método de extinción del arco: Busque diseños que utilicen imanes permanentes, rejillas de arco cerámicas o bobinas de soplado magnético. El SGB-80 utiliza una estructura única de soplado magnético combinada con una cámara de arco de alto rendimiento para estirar y enfriar el arco.
- Unidad de disparo termomagnética: Garantiza la protección contra sobrecargas (bimetal térmico) y contra cortocircuitos (solenoide magnético). El SGB-80 incorpora curvas de disparo precisas (B, C, D) para adaptarse a los tipos de carga.
| Parámetro | SGB-80 DC MCB | MCB CA típico |
|---|
| Nivel de tensión nominal | Hasta 1500 V CC | 230/400 VAC |
| Capacidad de corte | Hasta 20 kA @ 1000 VDC | 6-10 kA @ 230 VAC |
| Extinción del arco | Soplado magnético + rejilla | Cámara de arco (CA) |
| Polos en serie | 2 polos para 1000V | Un polo para 230V |
| Aplicación | Combinadora FV, inversor, almacenamiento | Distribución CA |
¿Cómo logra la serie SGB-80 una extinción de arco fiable en circuitos de CC?
La extinción del arco en un interruptor de CC se basa en alargar y enfriar el arco hasta que la resistencia de la separación sea lo suficientemente alta como para detener el flujo de corriente. El SINGI SGB-80 DC MCB incorpora varios elementos de diseño:
- Bobina de soplado magnético: Cuando se produce una falla, la alta corriente genera un campo magnético que empuja el arco hacia la cámara de arco, estirándolo.
- Placas guía de arco y rejilla cerámica: El arco se fuerza a través de un apilamiento de placas de acero (rejilla de arco) que dividen el arco en segmentos más pequeños, aumentando la caída total de tensión y enfriando el arco.
- Efecto de desionización: El material y la geometría de la rejilla ayudan a desionizar el plasma del arco, acelerando la recuperación dieléctrica tras el paso por cero de la corriente (forzado por la tensión del arco).
- Contactos de doble corte: Cada polo utiliza dos separaciones de contacto en serie, lo que duplica la tensión del arco y mejora la capacidad de interrupción.
Estas características garantizan que el SGB-80 pueda interrumpir de forma segura corrientes de CC hasta su capacidad de corte nominal. Estudios de simulación recientes sobre el movimiento del arco en los MCB de CC (por ejemplo, basados en modelos magnetohidrodinámicos) confirman que optimizar la intensidad del campo de soplado y la geometría de la cámara mejora el rendimiento de la interrupción, principios aplicados en el diseño del SGB-80.
¿Qué consideraciones de instalación son importantes para los MCB de CC en aplicaciones fotovoltaicas?
La instalación correcta de los MCB de CC en los sistemas solares afecta tanto a la seguridad como al rendimiento:
- Polaridad: Dado que algunos interruptores de CC son sensibles a la polaridad, asegúrese de que la dirección del cableado sea la correcta. El SGB-80 está diseñado como un MCB de CC no polarizado, lo que significa que puede conectarse en cualquier orientación sin afectar al rendimiento, lo que reduce los errores de instalación.
- Reducción de capacidad: La temperatura ambiente dentro de las cajas de combinación puede superar los 50 °C. El SGB-80 dispone de una tabla de derrateo por temperatura para ajustar la corriente nominal.
- Conexión en serie: Cuando se utilizan varios polos en serie para una tensión más alta, el cableado interno viene configurado de fábrica. Los instaladores deben conectar la línea y la carga a los terminales designados; el interruptor enlaza internamente los polos.
- Protección de la carcasa: Para instalaciones en exteriores, el SGB-80 puede instalarse en envolventes con clasificación IP65 o superior, con los tamaños de prensaestopas adecuados.
- Coordinación con fusibles: En los conjuntos fotovoltaicos, los MCB de CC se utilizan junto con fusibles de cadena para lograr selectividad. Las características de disparo del SGB-80 permiten la coordinación con fusibles fotovoltaicos estándar.
¿Qué certificaciones y normas se aplican a los MCB de CC en sistemas fotovoltaicos?
Para los mercados globales, los MCB CC deben cumplir normas de producto específicas:
- IEC 60947-2: La norma principal para los interruptores automáticos de baja tensión, incluidos los valores nominales de CC. Define los requisitos de tensión nominal, capacidad de corte, protección contra sobrecorriente y rigidez dieléctrica.
- UL 489 (suplemento CC): En Norteamérica, la UL 489 abarca los interruptores automáticos de caja moldeada, con requisitos adicionales para aplicaciones de CC (p. ej., resistencia a la tensión de CC y contención de arcos). El SGB-80 está certificado según la UL 489 para CC.
- IEC 60898-1: Aunque está pensada para CA, algunos interruptores con clasificación de CC también pueden cumplir esta norma para uso residencial.
- IEC 60947-3 (Parte 3): Para seccionadores e interruptores de corte en carga, aunque algunos interruptores de CC combinan las funciones de conmutación y protección.
El SINGI SGB-80 cuenta con certificaciones como CE, CB y UL, adecuadas para especificaciones de proyectos fotovoltaicos globales. También cumple la directiva de baja tensión (2014/35/UE).
Preguntas frecuentes
No. Los interruptores de CA no están diseñados para interrumpir arcos de CC. Utilizar un interruptor de CA en un circuito de CC puede provocar arcos sostenidos, daños en el equipo e incendios. Utilice siempre un MCB con clasificación de CC como el SGB-80.
Un MCB de CC de 1 polo está dimensionado para tensiones más bajas (p. ej., hasta 250 V CC). Para tensiones de sistema más altas (600 V, 1000 V, 1500 V), se conectan 2 o más polos en serie dentro del interruptor para aumentar la resistencia a la tensión. El SGB-80 utiliza 2 polos para 1000 V y 3-4 polos para 1500 V.
Parta de la corriente de cortocircuito máxima de la cadena (Isc) y multiplíquela por 1,25 (para servicio continuo). Después, tenga en cuenta el derrateo por temperatura ambiente. Por ejemplo, una cadena con Isc=10 A a 25 °C podría necesitar un MCB de 16 A si se instala en un entorno a 50 °C.
Sí. El SGB-80 es independiente de la polaridad y puede utilizarse tanto en sistemas puestos a tierra (p. ej., con el negativo a tierra) como no puestos a tierra (flotantes). Cumple los requisitos de despeje de arco de CC para conjuntos puestos a tierra según la UL 1699B.
La capacidad de corte (Icu) es la corriente de falla máxima que el interruptor puede interrumpir a su tensión nominal. Si la corriente de cortocircuito disponible supera la Icu, el interruptor puede fallar. En los sistemas fotovoltaicos, la Icu debe ser superior a la corriente de falla máxima posible, 10-20 kA para inversores de cadena.
Proteja su inversión solar con protección CC probada. El SINGI SGB-80 DC MCB de la serie fotovoltaica ofrece una alta capacidad de corte, terminales no polarizados y certificaciones mundiales. Contacte con SINGI para pedidos de muestra y soporte de proyectos.
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Referencias
[1] IEC 60947-2:2019. Aparamenta de baja tensión – Parte 2: Interruptores automáticos. Comisión Electrotécnica Internacional.
[2] Zhang Y, et al. Simulation study on arc motion process of DC miniature circuit breakers. Journal of Applied Physics, 2023, 134(15): 155104. DOI: 10.1063/5.0174184.
[3] UL 489. Molded-Case Circuit Breakers, Molded-Case Switches and Circuit-Breaker Enclosures. Underwriters Laboratories, 2021.
