JUSTIFICACIONES TÉCNICAS: LOS FUSIBLES DE LAS SERIES (STRINGS/RAMAS)

En esta entrada se explicará como determinar, acorde a la normativa vigente, si es obligatoria la instalación de fusibles para la protección de las series de paneles fotovoltaicos (también llamadas ramas o strings) frente sobrecargas y cortocircuitos.

ÍNDICE DE CONTENIDOS

• Intensidad máxima producida
• Justificación acorde a la normativa
• Circunstancias particulares
• Resolución de caso práctico

INTENSIDAD MÁXIMA PRODUCIDA

La intensidad máxima que se considera que puede producirse en las series de un campo fotovoltaico va a depender de la corriente de cortocircuito del panel en condiciones STC y del número de entradas por MPPT (seguidor de punto de máxima potencia) de las que disponga el inversor de corriente:

I_MAX = (N_E – 1) · I_CC ≡ [A]

Parámetros de cálculo
IMAX ≡ Intensidad máxima en las series del campo fotovoltaico ≡ [A]
NE ≡ Número de entradas por MPPT de las que dispone el inversor ≡ [A]
ICC ≡ Intensidad de cortocircuito en condiciones STC de un módulo fotovoltaico ≡ [A]

Aunque es poco habitual, aún hay inversores en los que las series de módulos se asocian en paralelo fuera del equipo en vez de internamente en el MPPT. En estos casos, el parámetro N_E sería el número total de ramas enlazadas en paralelo entre sí conectadas a un mismo MPPT. Actualmente, la mayoría de inversores admiten solo un string por entrada y por lo tanto la fórmula a aplicar suele ser la expuesta anteriormente.

JUSTIFICACIÓN ACORDE A LA NORMATIVA

Existen varias normas técnicas que regulan las protecciones frente a sobreintensidades (sobrecargas, cortocircuitos) a utilizar para proteger las series de paneles, a continuación se indican los cálculos justificativos a llevar a cabo:

Condición I (IEC 62548) → I_MAX = (N_E – 1) · I_CC ≤ I_P-MAX ≡ [A]

Condición II (REBT) → 1,25 · I_MAX = 1,25 · (N_E – 1) · I_CC ≤ I_A ≡ [A]

• Norma internacional IEC 62548: esta norma establece que no será necesario instalar fusibles si la corriente máxima (I_MAX) es menor o igual a la capacidad máxima del fusible (maximum series fuse rating) del panel fotovoltaico, parámetro que se indica en la ficha técnica del módulo.

• Reglamento electrotécnico para baja tensión (ITC-BT-22&40 & Norma UNE-HD 60364): para poder justificar que no es necesaria la instalación de fusibles conforme al REBT, la intensidad máxima (I_MAX) más un margen de seguridad del 25% debe ser menor o igual a la intensidad admisible de los cables, que es la que estos son capaces de soportar permanentemente.

Parámetros de cálculo
IMAX ≡ Intensidad máxima en las series del campo fotovoltaico ≡ [A]
NE ≡ Número de entradas por MPPT de las que dispone el inversor ≡ [A] -) Consultar en la ficha técnica del equipo, su valor suele ser de ∼ 1 a 3 entradas.
ICC ≡ Intensidad de cortocircuito en condiciones STC de un módulo fotovoltaico ≡ [A] -) Consultar en la ficha técnica del equipo, su valor suele ser de ∼ 10 a 20 [A].
IP-MAX ≡ Capacidad máxima del fusible del panel fotovoltaico ≡ [A] -) Consultar en la ficha técnica del equipo, su valor suele ser de ∼ 15 a 35 [A].
IA ≡ Intensidad admisible de las series ≡ [A] -) Este parámetro se debe calcular acorde a la Norma UNE-HD 60364.

Es necesario aclarar que, dada la naturaleza de la corriente continua, realmente solo es necesario proteger uno de los dos polos de la serie, que por consenso suele ser el positivo; si bien se recomienda proteger ambos. Lo mismo es aplicable a los sistemas de baterías, excepto si llevan un inversor-cargador integrado, es decir, si operan en corriente alterna directamente (e.g Tesla Powerwall 2 CA).

CIRCUNSTANCIAS PARTICULARES

Cuando no se cumplan ambas condiciones (I & II), en un principio será obligatoria la instalación de fusibles en todas las series, los cuales se recomienda que sean de clase gG, gFV o gB. No obstante, aún hay dos maneras de sortear este requisito:

• Utilizar inversores con fusibles integrados: existen algunos modelos que vienen de fábrica con fusibles o portafusibles equipados en la parte de corriente continua, lo cual permite prescindir de instalar estos fuera en un cuadro adicional (e.g Fronius ECO). Cabe advertir que estos equipos son muy poco habituales.
• Limitar el uso de entradas: otra posibilidad es reducir el número de entradas ocupadas por MPPT que se vayan a emplear, es decir, dejar más entradas vacías. De este modo la intensidad máxima (I_MAX) puede bajar lo suficiente como para que no sea exigible la instalación de fusibles.

RESOLUCIÓN DE CASO PRÁCTICO

Se desea determinar si será necesario instalar fusibles en las series de una planta fotovoltaica que va a disponer de un inversor marca SMA modelo Tripower 15000TL y paneles marca REC modelo REC400AA Pure Black. Se ha estimado previamente que las series tendrán una intensidad admisible de 26,60 [A]; las fichas de los equipos se facilitan a continuación:

PASO 1: Consulta de especificaciones técnicas.

Como se puede observar en las fichas técnicas adjuntadas, el inversor de corriente dispone de 3 entradas por MPPT, por otro lado, el panel tiene una intensidad de cortocircuito de 10,10 [A] y admite fusibles de hasta 25 [A]:

PASO 2: Comprobación de las condiciones.

Con estos datos se procede a realizar los cálculos necesarios para comprobar ambas condiciones, obteniendo como resultado que las dos se cumplen y que por lo tanto no es obligatoria la instalación de fusibles en las series de paneles:

Condición I (IEC 62548) → I_MAX = (N_E – 1) · I_CC ≤ I_P-MAX ≡ [A] → (3 – 1) · 10,10 = 20,20 [A] ≤ 25 [A] OK ✔

Condición II (REBT) → 1,25 · I_MAX = 1,25 · (N_E – 1) · I_CC ≤ I_A ≡ [A] → 1,25 · (3 – 1) · 10,10 = 25,25 [A] ≤ 26,60 [A] OK ✔