Protección contra rayos y sobretensiones para sistemas fotovoltaicos
Cómo garantizar la rentabilidad y la independencia
Ya sea en edificios residenciales para una mayor independencia de las compañías eléctricas, en cubiertas de edificios industriales para reducir la factura energética o como parques solares a gran escala para abastecer de electricidad limpia a regiones enteras: La energía fotovoltaica es una pieza clave de la generación eléctrica renovable y está expuesta a sobretensiones debidas a tormentas, influencias directas de rayos o fluctuaciones inesperadas en la red eléctrica. Las medidas de protección son imprescindibles para cumplir los requisitos normativos, prevenir fallos, proteger las inversiones y evitar costes de reinversión.
Protege tus sistemas fotovoltaicos con nuestros conceptos de protección contra rayos y sobretensiones.
Infórmate sobre nuestras soluciones de protección de instalaciones fotovoltaicas.
Protección fiable para la generación eléctrica renovable
Energía fotovoltaica para edificios
La instalación fotovoltaica es el elemento clave de la gestión profesional de la energía. Protege los componentes de daños evitables y costosos fallos.
Instalaciones al aire libre
Un sistema de protección contra rayos para instalaciones al aire libre las protege de impactos de rayos directos y sobretensiones transitorias. Protege el ámbito de la central eléctrica, así como los paneles, los inversores y los sistemas de control.
Protección conforme a las normas para instalaciones fotovoltaicas
A la hora de diseñar e instalar sistemas fotovoltaicos, la protección contra interferencias por rayos y sobretensiones desempeña un papel fundamental. Para que la instalación funcione de forma segura y eficiente, debe cumplir también con normas como las siguientes:
- IEC 60364-7-712
- IEC 62305-3
- IEC 60364-4-44
Servicios
Te acompañamos en tu proyecto desde el diseño hasta la ejecución y más allá. Aprovecha nuestra amplia gama de herramientas y servicios prácticos.
Creamos el concepto completo de protección contra rayos: desde el análisis de riesgos y la simulación de la puesta a tierra hasta el diseño del presupuesto, adaptado con precisión a tu proyecto y conforme a las normas.
Ensayos acreditados, independientes y de alto rendimiento de productos, instalaciones y sistemas conforme a la norma DIN EN ISO / IEC 17025. Las pruebas y los resultados se documentan en informes de ensayo reconocidos internacionalmente.
Preguntas más frecuentes
No, el riesgo de impacto de rayo no aumenta por instalar los sistemas fotovoltaicos habituales en un edificio o cerca de él.
La protección contra sobretensiones para instalaciones fotovoltaicas es crucial para proteger la instalación de daños causados por picos de tensión inesperados. Pueden deberse a eventos externos, como impactos directos de rayo, impactos indirectos en las proximidades o procesos de conmutación.
Aquí tienes una explicación simplificada de cómo funciona:
- Detección de sobretensiones: los dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS) se diseñan para monitorizar continuamente la tensión y reaccionar ante cualquier pico inusual.
- Disipación de la sobretensión: en caso de sobretensión, los DPS descargan de forma segura el exceso de energía a tierra antes de que pueda llegar a las partes sensibles de la instalación fotovoltaica.
- Protección de los componentes del sistema: al disipar la sobretensión, los DPS protegen los paneles solares, el inversor y otros equipos electrónicos.
Existen dos tipos principales de protección contra sobretensiones:
- DPS-AC: protege el lado de corriente alterna de la instalación.
- DPS-DC: protege el lado de corriente continua, en particular los paneles solares y el inversor.
Sin la protección contra sobretensiones, las consecuencias para una instalación fotovoltaica en caso de impacto de rayo pueden ser muy serias. Aquí planteamos algunos escenarios posibles:
- Siniestro total: un impacto directo de rayo en la instalación puede provocar un siniestro total, ya que los paneles solares, el inversor y otros componentes electrónicos pueden sufrir daños irreparables.
- Daños indirectos: también los impactos de rayos indirectos que alcanzan otras partes del edificio o los conductores pueden provocar sobretensiones capaces de dañar la instalación fotovoltaica.
- Fallo de equipos técnicos: las sobretensiones pueden provocar fallos en los equipos técnicos, lo que puede conllevar costosas reparaciones.
- Peligro de incendio: también existe el peligro de que la sobretensión provoque incendios. No solo se pone en riesgo la instalación, sino también el propio edificio.
De ahí que sea tan importante instalar una protección adecuada contra sobretensiones para minimizar estos riesgos y garantizar la seguridad y longevidad de la instalación fotovoltaica.
Los descargadores de sobretensiones se dividen en tres clases: tipo 1, 2 o 3. Los descargadores de sobretensiones se diferencian por su capacidad de derivación y su umbral de protección. El umbral de protección indica la tensión máxima que se produce en caso de un proceso de descarga.
Clase 1 = Protección primaria
Los descargadores tienen la mayor capacidad de corriente de choque y se diseñan para la carga de un impacto de rayo directo. Si el umbral de protección del descargador de sobretensiones de tipo 1 es superior a la resistencia de tensión de los equipos situados aguas abajo que se desea proteger, se debe conectar un descargador de sobretensiones de tipo 2 aguas abajo.
Clase 2 = Protección intermedia
Los descargadores de sobretensiones se diseñan para las corrientes de choque previsibles en caso de impacto indirecto de rayo.
Clase 3 = Protección secundaria
Estos descargadores tienen la menor capacidad de transporte de corriente de choque y protegen equipos sensibles como ordenadores, televisores, etc.
Depende de si existe un sistema de protección externo contra rayos y, en caso afirmativo, de si se ha respetado o no la distancia de separación entre el sistema de protección contra rayos y los componentes fotovoltaicos. A este respecto, consulta las propuestas de protección que te ofrecemos en WPX029.
Además de entre tipos de descargadores, DEHN también distingue entre descargadores Red/Line y Yellow/Line.
- La designación Red/Line engloba los descargadores de todos los tipos para la parte eléctrica de una instalación fotovoltaica.
- Los descargadores de sobretensiones Yellow/Line están destinados a las líneas de señales y comunicación.
No. Los descargadores de sobretensiones de DEHN son capaces de derivar varias veces las corrientes de rayo. Así se ha demostrado en diversos ensayos de laboratorio, además de en nuestros muchos años de experiencia sobre el terreno.
Sin embargo, es necesario verificar periódicamente la funcionalidad de los descargadores. La funcionalidad o el fallo pueden determinarse por la señalización verde-roja en la ventanilla de inspección.
- Cable de corriente continua:
Si el cable de corriente continua tiene una longitud superior a 10 metros, se requiere un equipo de protección contra sobretensiones de tipo 2 en la conexión a los paneles fotovoltaicos. - Inversor:
Instalación de equipos de protección contra sobretensiones de tipo 2 antes y después del inversor. - Instalación eléctrica del edificio:
Para proteger los equipos eléctricos del edificio, se debe instalar un descargador de sobretensiones de tipo 1 en la inyección a la red.
- Inversor:
Instalación de equipos de protección contra sobretensiones de tipo 1 antes y después del inversor. - Instalación eléctrica del edificio:
Para proteger los equipos eléctricos del edificio, se debe instalar un descargador de sobretensiones de tipo 1 en la inyección a la red.
En cuanto a la protección contra rayos, no es necesario integrar los bastidores de los paneles en el sistema de puesta a tierra. A estos efectos, solo es necesario integrar el bastidor de montaje. Sin embargo, algunos tipos de paneles requieren puesta a tierra; consulta las instrucciones del fabricante de los paneles.
En la puesta a tierra de instalaciones fotovoltaicas, hay que poner a tierra ciertos componentes para evitar lesiones y daños en la instalación. Aquí tienes los elementos esenciales que hay que poner a tierra:
- Bastidores de los paneles solares:
En cuanto a la protección contra rayos, no es necesario integrar los bastidores de los paneles en el sistema de puesta a tierra. A estos efectos, solo es necesario integrar el bastidor de montaje. Sin embargo, algunos tipos de paneles requieren puesta a tierra; consulta las instrucciones del fabricante de los paneles. - Bastidor de montaje:
El bastidor sobre el que se montan los paneles solares, sobre todo si es de acero o aluminio, también debe estar puesto a tierra. - Bandejas y conductos metálicos para cables:
Todos los elementos metálicos que estén conectados al cableado de la instalación deben estar incluidos en la compensación de potencial. - Envolvente del inversor:
Si la envolvente del inversor es metálica, también debe estar puesta a tierra.
La puesta a tierra es obligatoria por ley y debe ejecutarse de acuerdo con normas como IEC 60364-5-54 e IEC 62305-3.
La puesta a tierra se utiliza para descargar de forma segura las cargas eléctricas excesivas. Si una instalación fotovoltaica no está puesta a tierra debidamente, existe el riesgo de graves problemas de diversa índole:
- Descargas eléctricas: existe un mayor riesgo de descargas eléctricas.
- Peligro de incendio: una puesta a tierra insuficiente puede provocar un incendio.
- Daños a la instalación: la eficiencia y el rendimiento de la instalación fotovoltaica pueden verse perjudicados, ya que la puesta a tierra también ayuda a proteger la instalación frente a las sobretensiones.
- Interferencias electromagnéticas: sin la puesta a tierra, las interferencias electromagnéticas pueden perturbar el funcionamiento de la instalación y reducir la producción de energía.
En definitiva, la puesta a tierra es un aspecto crítico de la seguridad que no se debe descuidar en ningún caso.
La compensación de potencial es una importante medida de seguridad para las instalaciones fotovoltaicas, ya que permite ecualizar las diferencias de tensión entre las distintas partes conductoras de la instalación.
- Evita las descargas eléctricas: gracias a la compensación de potencial, se ecualizan las tensiones peligrosas entre las partes de la instalación, lo que reduce el riesgo de descargas eléctricas.
- Protección contra sobretensiones: la compensación de potencial ayuda a proteger la instalación de las sobretensiones eléctricas provocadas por impactos indirectos de rayo o procesos de conmutación en la red.
- Minimización de incendios y cortocircuitos: una correcta compensación de potencial minimiza el riesgo de incendios y cortocircuitos asociados a las diferencias de tensión.
- Reducción de las interferencias electromagnéticas: las interferencias electromagnéticas pueden afectar al rendimiento de la instalación. La compensación de potencial ayuda a minimizar estas interferencias.
La puesta a tierra del inversor de una instalación fotovoltaica es un paso importante para garantizar la seguridad de la instalación y de las personas. Para poner a tierra un inversor, se deben seguir estos pasos:
- Selección del sistema de puesta a tierra correcto:
Debe elegirse un sistema de puesta a tierra que cumpla normas como IEC 60364-5-54 e IEC 62305-3. - Conexión a la barra principal de toma de tierra:
El inversor debe estar conectado a la barra principal de toma de tierra, que a su vez está conectada al conductor principal de toma de tierra (toma de tierra de cimentación). - Conexión del conductor de protección:
Se debe tender un conductor de protección de toma de tierra desde el inversor hasta la barra principal de toma de tierra para descargar de forma segura a tierra las posibles corrientes de fallo o sobretensiones. - Verificación de la instalación:
Tras la instalación del sistema de puesta a tierra, es necesario verificar que la puesta a tierra se ha ejecutado correctamente y conforme a las normas.
Para la puesta a tierra de una instalación fotovoltaica, se suelen utilizar cables que cumplen las normas y requisitos de las instalaciones eléctricas.
Tipo de cable: se recomienda utilizar cables que cumplan la norma IEC 62930 y estén especificados para el cableado de instalaciones fotovoltaicas.
Sección de conductor: la sección del conductor del cable de tierra debe estar dimensionado suficientemente para descargar las corrientes que cabe esperar. A menudo, se utiliza un cable GN-GE de 1 x 16 mm² para la puesta a tierra del sistema de montaje de la instalación fotovoltaica. En este aspecto, existen factores diversos en cuanto a los criterios de diferenciación:
- Edificio con instalación fotovoltaica, sin protección externa contra rayos
- Edificio con instalación fotovoltaica, con protección externa contra rayos y suficiente distancia de separación
- Edificio con instalación fotovoltaica, con protección externa contra rayos, pero sin suficiente distancia de separación
Es importante seleccionar e instalar los cables de acuerdo con los reglamentos y normas aplicables, como IEC 60364-5-54 e IEC 62305-3.
La profundidad de la puesta a tierra de una instalación fotovoltaica depende de los factores locales y debe evitar con garantías el riesgo de heladas. A estos efectos, se requiere una profundidad de instalación de al menos 0,5 m. A esta profundidad, se garantiza que el sistema de puesta a tierra esté protegido de las heladas y pueda cumplir su función con fiabilidad. La profundidad de instalación debe seleccionarse de modo que se minimicen los efectos de las heladas, la sequedad del suelo y la corrosión. Las longitudes de electrodo de tierra de 9 metros están contrastadas en la práctica.
Para la puesta a tierra de una instalación fotovoltaica, se requiere una sección de cable que cumpla los requisitos de seguridad y las normas industriales. Según la norma IEC 60364-5-54, la sección transversal para la puesta a tierra debe ser de 6 mm² de cobre como mínimo. Si la puesta a tierra cumple también una función de sobre corriente, como la protección contra rayos, se requiere una sección de cable de al menos 16 mm².
- Paneles fotovoltaicos, bastidor de montaje, cableado:
Los elementos captadores se instalan de forma que los componentes de la instalación estén situados dentro del volumen protegido y se evite un impacto directo de rayo sobre los componentes de la instalación. Los conductores del sistema de protección contra rayos deben tenderse a una distancia respecto de todas las partes de la instalación fotovoltaica que impida el salto de chispas (distancia de separación). Requiere un cálculo exacto a cargo de un especialista en protección contra rayos, por ejemplo. - Bastidor de montaje:
El bastidor de montaje metálico se conecta a la barra principal de toma de tierra. En el caso de instalaciones muy extensas, la conexión también puede terminar en una barra de compensación de potencial.
Importante: debe evitarse a toda costa la conexión directa entre el bastidor de montaje y los conductores del sistema de protección contra rayos.
- Paneles fotovoltaicos, bastidor de montaje, cableado:
Los elementos captadores se instalan de forma que los componentes de la instalación estén situados dentro del volumen protegido y se evite un impacto directo de rayo sobre los componentes de la instalación. Los elementos captadores se conectan en varios puntos a los paneles o al bastidor de montaje. Tales conexiones deben diseñarse para corrientes parciales de rayo. - Bastidor de panel, bastidor de montaje:
Los componentes metálicos deben ser apropiadas para la transmisión de corrientes parciales de rayo en cuanto a material y técnicas de conexión.
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