Este artigo técnico tem como objetivo a origem de desarmes repentinos em disjuntores. Para isso, estão sendo consideradas as premissas da norma ABNT NBR 5410 e os parâmetros de datasheet dos disjuntores.
Referencial Normativo
Para dimensionamento de condutores e disjuntores deve-se relembrar os critérios de dimensionamento prescritos na norma ABNT NBR 5410. Para dimensionamento de condutores, devemos levar em consideração os fatores de agrupamento, resistividade térmica do solo (quando aplicável) e temperatura de operação dos sistemas. Todos estes pontos estão descritos na norma ABNT NBR 5410 na subseção 6.2.5 – Capacidade de condução de corrente.
Na norma ABNT NBR 5410 item 5.3.4.1, para dimensionar o disjuntor que será utilizado no sistema, deve-se levar em consideração dois critérios:
Ib< In <Iz;
I2< 1,45 Iz.
Onde Ib é a corrente de projeto do circuito, In é a corrente nominal do dispositivo de proteção, Iz é a capacidade de condução de corrente dos condutores e I2 é a capacidade de condução de corrente nominal do disjuntor ou dos fusíveis.
Em aplicações fotovoltaicas, pode-se interpretar que a corrente de projeto do circuito (corrente do inversor) deve ser menor que a corrente nominal do disjuntor, que deve ser menor que a corrente de máxima do condutor. Com estas considerações, garante-se que o circuito sempre irá operar com corrente abaixo da corrente do disjuntor e por consequência do condutor.
O segundo ponto é relacionado a capacidade de condução de corrente do disjuntor e capacidade de condução de corrente dos condutores. Nesta situação, a corrente máxima do cabo deve ser pelo menos 1,45 vezes maior do que a corrente nominal do disjuntor.
Especificações de datasheet
Aliado a especificação da norma, pode-se consultar os datasheets dos fabricantes para avaliar como a curva de disparo do disjuntor é afetada pelo aquecimento gerado nos contatos do disjuntor. Abaixo, segue-se um exemplo das linhas MDW e MDWH do fabricante WEG disponível no catálogo “Soluções integradas para instalações elétricas”.
Nota-se pelos dados que o único momento em que o disjuntor desarma com a corrente nominal especificada é na temperatura de 30 °C e que em temperaturas acima deste valor, a corrente de disparo tende a diminuir.
Em aplicações de cargas específicas em que o sistema possa operar próximo a corrente nominal do disjuntor por longos períodos, pode resultar em aquecimentos não previstos nos critérios de dimensionamento da norma ABNT NBR 5410, sendo inclusive comum encontrar temperaturas de operação de disjuntores próximas aos 60°C em CC e CA.
Exemplo de dimensionamento
Como exemplo de dimensionamento que pode resultar em um desarme repentino, podemos utilizar como referência o modelo R1-10K5-DS do fabricante RENAC. Este inversor possui uma corrente nominal de 43,8 A e operação em monofásico ou bifásico 220 V.
Tomando como referência a corrente nominal do inversor, para dimensionar o cabeamento e levando em consideração os critérios mencionados acima, método de instalação B1 para um fator de agrupamento 1, fator de correção para temperatura ambiente de 0,79 (45 °C) e fator de correção para resistividade do solo não aplicável encontra-se que a corrente de projeto corrigida é de 55 A e, consultando a tabela 37 encontra-se que o cabo adequado é o HEPR 10 mm² com o cabo suportando uma corrente de até 75 A.
Seguindo o primeiro critério para dimensionamento de disjuntor encontra-se que para o primeiro fator, o disjuntor de 50 Amperes está dentro do dimensionamento previsto.
Para dimensionamento do condutor, deve-se levar em consideração que a corrente do condutor deve ser pelo menos 45% a mais do que a corrente do disjuntor. Dessa forma, a corrente mínima para o condutor é de 63,5 A, o que resulta também no condutor HEPR 10mm².
A partir desta consideração, nota-se que o recomendado para esta instalação seguindo as normas da ABNT NBR 5410 seriam um disjuntor de 50 A e um cabo HEPR 10mm². Porém, seguindo-se apenas as recomendações da norma, a longo prazo este disjuntor de 50 A poderá aquecer a temperaturas próximas a 50 °C e seguindo a tabela da Figura 1, nota-se que o disjuntor de 50 A irá desarmar em 43,33 A, abaixo da corrente nominal do inversor e o disjuntor poderá desarmar devido ao deslocamento da curva de disparo.
Para evitar este problema de desarme repentino, a recomendação é substituir o disjuntor de 50 A por um disjuntor de 63 A e substituir o cabo HEPR 10mm² por um HEPR 16 mm². Com isso, verificando os parâmetros do datasheet do disjuntor, em 50 °C o disjuntor de 63 A, irá desarmar com 54,4 A, não estando abaixo da corrente nominal do disjuntor e irá atender ao critério de 45% acima da corrente nominal do disjuntor estipulada pela norma ABNT NBR 5410 pois o cabo 16 mm² suporta até 100 A.
Conclusões
Para dimensionar disjuntores e cabeamentos para aplicações de uso contínuo como é o sistema fotovoltaico, é recomendado utilizar um fator de correção adicional para prevenir desarmes repentinos. A recomendação para este tipo de situação é de que a corrente nominal do disjuntor deve ser pelo menos 25% acima da corrente nominal do inversor e que o cabo deve suportar pelo menos 45% a mais do que o disjuntor.
Com esta consideração, a recomendação para aplicação em cargas de uso contínuo se torna:
Ib< 1,25 In <Iz;
I2< 1,45 Iz.
Com estes critérios, as condições especificadas na norma ABNT NBR 5410 são atendidas e reduz-se consideravelmente o risco de desarmes repentinos no sistema.
Para este tipo de análise, não está considerado o critério de queda de tensão máxima admissível pois ele não impacta em desarmes repentinos de disjuntores. Cabe ao responsável técnico pela instalação verificar se o cabeamento calculado pelo critério de capacidade de condução de corrente irá atender ao critério de queda de tensão também.