Cómo Proteger los Sistemas Fotovoltaicos de los Rayos

Content:

1. Riesgos de las Tormentas Eléctricas para los Sistemas Fotovoltaicos
2. ¿Atraen los Sistemas Fotovoltaicos los Rayos Durante las Tormentas Eléctricas?
3. ¿Debería Apagar mi Sistema Fotovoltaico Durante las Tormentas Eléctricas?
4. Necesidad de Instalar Protección contra Rayos
5. Componentes Clave del Diseño de Protección contra Rayos para Sistemas Fotovoltaicos
6. Cuatro Tipos de Medidas de Protección contra Rayos para Sistemas Fotovoltaicos
7. Conclusión

Riesgos de las Tormentas Eléctricas para los Sistemas Fotovoltaicos

Los sistemas fotovoltaicos enfrentan múltiples riesgos durante las tormentas eléctricas. Este artículo introduce las amenazas que las tormentas eléctricas representan para los sistemas fotovoltaicos y las medidas de protección para diferentes tipos de sistemas fotovoltaicos para garantizar un funcionamiento seguro.

1. Impactos Directos de Rayos

Los impactos directos de rayos representan la amenaza más inmediata para los sistemas fotovoltaicos. Cuando un rayo golpea directamente los módulos fotovoltaicos o estructuras cercanas, puede causar daños catastróficos. La sobretensión de alta energía generada por el impacto de un rayo puede dañar componentes electrónicos críticos de los módulos fotovoltaicos, como inversores, sistemas de gestión de baterías y cables de conexión. Estos daños no solo pueden detener el funcionamiento del sistema, sino también potencialmente causar incendios o explosiones, afectando gravemente la vida útil y la seguridad del equipo.

2. Rayos Inducidos

Los rayos inducidos son otra forma común de daño para los sistemas fotovoltaicos, especialmente en regiones con tormentas eléctricas frecuentes. Incluso si el rayo no golpea directamente los módulos fotovoltaicos, la inducción electromagnética puede provocar sobretensiones dentro del sistema. Esta sobretensión puede superar el voltaje de trabajo nominal de los módulos y dispositivos electrónicos, causando daños en componentes o degradación del rendimiento. El daño acumulativo de los rayos inducidos puede acortar la vida útil y la fiabilidad del sistema.

3. Elevación del Potencial del Suelo

La elevación del potencial del suelo ocurre cuando un rayo golpea el suelo o conductores cercanos, transmitiendo sobretensiones a través del sistema de puesta a tierra hacia el sistema fotovoltaico. Aunque el sistema de puesta a tierra está diseñado para dirigir de manera segura las corrientes de rayos hacia el suelo, la elevación del potencial del suelo puede hacer que el sistema de puesta a tierra no elimine de manera efectiva la sobretensión. En esta situación, la sobretensión puede ingresar a los circuitos del sistema fotovoltaico, dañando o incluso destruyendo completamente equipos críticos.

¿Atraen los Sistemas Fotovoltaicos los Rayos Durante las Tormentas Eléctricas?

Los sistemas fotovoltaicos no atraen activamente los rayos durante las tormentas eléctricas, pero es recomendable tomar medidas preventivas para reducir el riesgo.

¿Debo Apagar mi Sistema Fotovoltaico Durante las Tormentas Eléctricas?

Apagar el sistema fotovoltaico puede reducir la probabilidad de que los equipos se vean afectados por los rayos, especialmente cuando no hay instalaciones dedicadas de protección contra rayos. Esta es una medida efectiva de seguridad.

Necesidad de Instalar Protección contra Rayos

En la mayoría de los países y regiones, instalar instalaciones de protección contra rayos es una medida necesaria para proteger los equipos y la seguridad de los usuarios. Los códigos de seguridad eléctrica suelen requerir que los sistemas fotovoltaicos estén equipados con medidas adecuadas de protección contra rayos para garantizar un funcionamiento estable a largo plazo.

Componentes Clave del Diseño de Protección contra Rayos para Sistemas Fotovoltaicos

1. Sistema de Puesta a Tierra

Un buen sistema de puesta a tierra es la primera línea de defensa contra los daños por rayos. Asegúrese de que la resistencia a tierra esté por debajo de los estándares de seguridad para disipar eficazmente la sobretensión por rayos.

2. Pararrayos y Conductores

Instalar pararrayos o conductores cerca de los arrays fotovoltaicos puede reducir la probabilidad de que los rayos impacten en los módulos fotovoltaicos y dirigir de manera segura la energía del rayo hacia la tierra.

3. Dispositivos de Protección contra Sobretensiones (DPS)

Los equipos eléctricos sensibles de los sistemas fotovoltaicos, como inversores AC/DC, dispositivos de monitoreo y arrays fotovoltaicos, deben protegerse mediante dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS). Los DPS se dividen principalmente en tres tipos:

Tipo 1: Instalados en el tablero de distribución principal o en la ubicación del medidor, se utilizan junto con pararrayos y otros sistemas de protección contra rayos para disipar las corrientes fuertes de los impactos directos de rayos.

Tipo 2: Instalados en el panel eléctrico del hogar, pueden usarse de manera independiente o con pararrayos, protegiendo contra impactos indirectos de rayos y otras sobretensiones.

Tipo 3: Instalados cerca de dispositivos electrónicos específicos en el punto de uso, proporcionan protección adicional contra sobretensiones para dispositivos individuales como computadoras, televisores y periféricos, adecuados para dispositivos ubicados a más de 10 metros de los DPS Tipo 1 o Tipo 2.

La efectividad de los DPS depende de una instalación correcta y de la correspondencia con las clasificaciones de corriente de sobretensión adecuadas. Se recomienda consultar a un electricista autorizado para evaluar el riesgo de rayos en su área, determinar el tipo de DPS más adecuado para su hogar y asegurarse de que los DPS tengan clasificaciones de corriente de sobretensión adecuadas para proteger sus dispositivos electrónicos contra daños.

Cuatro Tipos de Medidas de Protección contra Rayos para Sistemas Fotovoltaicos

En los sistemas fotovoltaicos, la protección contra rayos es crucial. Comprender los diferentes tipos de sistemas de protección contra rayos y sus aplicaciones puede proteger efectivamente los sistemas fotovoltaicos contra impactos de rayos y sobretensiones. Aquí se presentan cuatro tipos de medidas de protección contra rayos para diferentes sistemas fotovoltaicos:

1. Sistema Fotovoltaico con Sistema de Protección contra Rayos Independiente

Un sistema fotovoltaico con un sistema de protección contra rayos independiente implica instalar y operar un sistema de protección contra rayos separado para el sistema fotovoltaico basado en los edificios existentes. Este diseño asegura que el sistema fotovoltaico pueda operar de manera segura de forma independiente al sistema de protección contra rayos del edificio.

Medidas Recomendadas:

Instalación de Pararrayos: Instalar pararrayos dedicados en los paneles fotovoltaicos o en las estructuras de montaje para proporcionar un camino preferencial para las corrientes de rayos, dirigiéndolas de manera segura hacia la tierra.

(1)Dispositivos de Protección contra Sobretensiones (DPS): Instalar DPS cerca de los componentes eléctricos para detectar y disipar de manera segura las corrientes de sobretensión, evitando daños.

(2)Igualación de Potenciales: Establecer una buena igualación de potenciales, conectando todos los componentes eléctricos al sistema de puesta a tierra para garantizar una referencia de tierra unificada.

(3)Sistema de Puesta a Tierra Efectivo: Instalar un sistema de puesta a tierra efectivo para guiar de manera segura las corrientes de rayos y reducir las corrientes dañinas a los componentes.

2. Sistema Fotovoltaico con Sistema de Protección contra Rayos Blindado

Si las limitaciones espaciales no permiten una distancia de separación suficiente entre el sistema de protección contra rayos y el cableado del sistema fotovoltaico, estos sistemas usualmente independientes se interconectan. Este diseño incluye medidas tradicionales de protección contra rayos y medidas de blindaje para interferencia electromagnética (EMI) para mejorar la compatibilidad electromagnética (EMC) del sistema.

Medidas Recomendadas:

(1)Cables Blindados: Utilizar cables blindados (con una capa de material conductor) para proteger los cables de la interferencia de campos electromagnéticos externos y prevenir la interferencia electromagnética generada por los cables.

(2)Componentes Electrónicos Blindados: Utilizar componentes electrónicos blindados para reducir la sensibilidad a la interferencia electromagnética, mejorando el rendimiento y la fiabilidad del sistema.

(3)Optimización de EMC: Optimizar la disposición y el blindaje de los componentes y cables del sistema para minimizar la interferencia electromagnética y garantizar la estabilidad del sistema y del entorno circundante.

3. Sistema Fotovoltaico con Protección contra Rayos pero sin Blindaje

En esta configuración, el sistema fotovoltaico cuenta con medidas de protección contra rayos pero sin blindaje adicional para reducir la interferencia electromagnética (EMI). El sistema se centra principalmente en prevenir impactos de rayos y daños por sobretensiones.

Medidas Recomendadas:

(1)Pararrayos y DPS: Instalar pararrayos y DPS para asegurar que las corrientes de rayos y las sobretensiones se disipen de manera segura, protegiendo los componentes del sistema.

(2)Puesta a Tierra Efectiva: Asegurar que todos los componentes metálicos (como marcos de módulos y racks de montaje) estén bien conectados al sistema de puesta a tierra para guiar las corrientes de rayos y reducir el riesgo de daños.

4. Sistema Fotovoltaico sin Protección contra Rayos

Los sistemas fotovoltaicos sin sistemas de protección contra rayos están expuestos a un riesgo extremadamente alto, sufriendo fácilmente daños por impactos de rayos y sobretensiones.

Riesgos Potenciales:

(1)Daños por Rayos: Los sistemas fotovoltaicos, usualmente instalados en techos o lugares elevados, son propensos a los impactos de rayos, causando daños severos.

(2)Sobretensiones: Las sobretensiones inducidas por rayos pueden ingresar al sistema, dañando componentes eléctricos.

(3)Riesgo de Incendio: Los impactos de rayos pueden causar incendios, especialmente en ausencia de medidas de protección contra rayos.

(4)Daños en el Edificio y en el Sistema Eléctrico: Los impactos de rayos y las sobretensiones pueden propagarse a las estructuras del edificio y a las redes eléctricas, causando daños extensos.

(5)Riesgos de Seguridad: Los impactos de rayos representan potenciales amenazas de seguridad para las personas cerca de los sistemas fotovoltaicos.

Conclusión

Los sistemas fotovoltaicos enfrentan varios riesgos potenciales durante las tormentas eléctricas, incluidos los impactos directos de rayos, los rayos inducidos y la elevación del potencial del suelo. Para garantizar el funcionamiento seguro del sistema, es fundamental instalar medidas adecuadas de protección contra rayos, como pararrayos, sistemas de puesta a tierra efectivos y dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS). Adoptando las medidas adecuadas de protección contra rayos para diferentes tipos de sistemas fotovoltaicos, se puede proteger eficazmente el sistema contra impactos de rayos y sobretensiones. El mantenimiento regular y la inspección de estas instalaciones de protección contra rayos, así como la consulta con profesionales, asegurarán que el sistema fotovoltaico pueda operar de manera segura bajo todas las condiciones climáticas.

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Referencia:

Blitzschutz von Photovoltaik-Anlagen. (sin fecha). VDE Blitzschutz. https://www.vde.com/de/blitzschutz/infos/pv-anlagen

Steffen, C. (2024, 19 de mayo). Blitzschutz für PV-Anlagen - wirklich notwendig? ☀️ photovoltaik.sh ☀️ photovoltaik.sh. photovoltaik.sh. https://www.photovoltaik.sh/wissen/blitzschutz-pv-anlage/

Zagorac, A. (2024b, 29 de mayo). ¿Está protegido contra los daños causados por las sobretensiones? Blog de Schneider Electric. https://blog.se.com/homes/2017/12/22/protected-power-surge-damage/

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