Um dispositivo de proteção contra picos de tensão pode avariar sem qualquer aviso visível, e o facto de um módulo de proteção continuar instalado no trilho DIN não significa que o seu equipamento esteja protegido. Saber que Como testar um dispositivo de proteção contra picos de tensão permite-lhe distinguir com segurança um SPD em bom estado de funcionamento de um que tenha chegado ao fim da sua vida útil e indica-lhe quando a única medida correta é a substituição.
O método seguro consiste numa sequência de passos, e não numa única medição: isolar a alimentação, verificar se o circuito está sem tensão, inspecionar o módulo e as suas ligações e, em seguida, efetuar medições de resistência, corrente de fuga ou temperatura com o instrumento adequado e comparar os resultados com os dados do fabricante. Este guia orienta-o ao longo desse procedimento, explica como interpretar os resultados e — o que é igualmente importante — esclarece o que um teste no local não consegue comprovar.
Pontos-chave
Desligue e bloqueie o dispositivo de proteção a montante, verifique se os terminais estão sem tensão com um indicador de tensão aprovado e descarregue qualquer energia armazenada. Em seguida, efetue quatro verificações por ordem: inspeção visual e térmica do módulo e dos seus terminais, verificação de que a proteção de reserva está intacta, medição da resistência entre cada terminal sob tensão e a terra de proteção e — caso o fabricante publique um procedimento — medição da resistência de isolamento ou da corrente de fuga. Volte a ligar, reenergize, confirme a indicação de estado e registe os resultados em comparação com as leituras anteriores da instalação.
O que se obtém dessa sequência é um veredicto sobre o estado do dispositivo: ligado ou desligado, em curto-circuito ou intacto, em sobreaquecimento ou frio. O que não se obtém é um valor que indique quanta energia de pico o dispositivo ainda consegue absorver. Essa distinção é o equívoco mais comum em relação aos ensaios de SPD e é a razão pela qual os fabricantes combinam verificações no terreno com a substituição periódica.
Um SPD é ligado entre condutores sob tensão e terra, o que significa que testá-lo implica trabalhar no ponto da instalação com a maior energia de falha disponível. Considere cada teste como um trabalho sob tensão até que se prove o contrário.
Abra o dispositivo de proteção a montante — o interruptor principal, o seccionador dedicado ao SPD ou o fusível ou disjuntor de reserva que alimenta o SPD — e bloqueie-o ou identifique-o para que não possa ser fechado novamente enquanto trabalha. Em seguida, verifique se o circuito está sem tensão nos terminais do SPD com um indicador de tensão bipolar aprovado, testado numa fonte de tensão conhecida antes e depois da verificação. A carga residual no módulo e nos elementos capacitivos do painel deve ser descarregada de acordo com as instruções do fabricante e com o procedimento de trabalho seguro do local.
Siga os requisitos de verificação e ensaio aplicáveis à sua instalação. Normas como a IEC 60364-6, relativa a instalações de baixa tensão, e a NFPA 70E, relativa à segurança elétrica no local de trabalho, definem como devem ser realizados o isolamento e a verificação; as instruções de instalação do fabricante do SPD definem o que pode ser testado e a que tensão.
No lado de corrente contínua (CC) de um sistema fotovoltaico, o painel é uma fonte de corrente que não pode ser desligada durante o dia. A abertura do seccionador de CC interrompe o lado do inversor, mas o lado da cadeia permanece sob tensão e alimentado pelos módulos. Um teste seguro num SPD de string requer, portanto, que a string seja desenergizada na fonte — por exemplo, abrindo os fusíveis da string e cobrindo ou desligando o painel — ou seguindo um procedimento documentado de isolamento seguro de CC com o EPI adequado e ferramentas isoladas. Se o seu procedimento não garantir que a cadeia esteja desenergizada, o SPD deve ser testado por uma equipa de assistência fotovoltaica qualificada, e não de forma improvisada numa tarde ensolarada.
Comece pelo próprio módulo. Verifique a janela de estado — a maioria dos SPDs modulares utiliza um indicador vermelho e verde ligado ao seccionador interno, e vale a pena compreender o significado de cada cor antes de o interpretar. O que significa, na verdade, a janela de estado vermelha ou verde num SPD este assunto é abordado em pormenor no nosso guia específico; resumindo, uma janela vermelha indica que o módulo acionou o seu seccionador ou atingiu o fim da sua vida útil.
Em seguida, procure os sinais físicos de falha e de tensão que ainda não tenham provocado qualquer reação:
Uma análise térmica é mais útil quando a instalação está sob tensão e em condições normais de carga, antes do isolamento. É normal que haja algum aquecimento; no entanto, um módulo quente, um terminal quente ou um aumento de temperatura que se agrava com o tempo não são normais.
Verifique se o fusível ou o disjuntor que protege o SPD não disparou e se tem a classificação correta. Um fusível de reserva queimado ou um disjuntor disparado deixa o SPD ligado, mas incapaz de desempenhar a sua função, e a avaria pode parecer um problema do SPD quando, na verdade, não é. A seleção desse dispositivo é um exercício de correspondência e não um ato de adivinhação: escolher o fusível de reserva ou o disjuntor do SPD explica como coordená-lo com a resistência ao curto-circuito do SPD e com o dispositivo a montante.
Com o SPD isolado, meça a resistência entre cada terminal sob tensão e a terra de proteção, bem como entre os pólos, conforme definido pelo fabricante, utilizando um multímetro na sua gama de resistência. Um varistor de óxido metálico em bom estado é um elemento de alta impedância à baixa tensão aplicada pelo multímetro; por isso, uma leitura normal corresponde a uma resistência muito elevada ou a um circuito aberto (OL). Uma leitura próxima de zero indica que o varistor entrou em curto-circuito; uma leitura de circuito aberto num ponto onde o projeto prevê continuidade através de um seccionador indica que o seccionador interno foi acionado.
Há duas ressalvas a ter em conta aqui. Em primeiro lugar, o “bip” de continuidade de um multímetro é não um indício de que o SPD está em bom estado — circulam amplamente na Internet conselhos nesse sentido, mas estão errados no caso de dispositivos baseados em varistores. Em segundo lugar, alguns modelos de SPD incluem elementos em paralelo ou um circuito auxiliar que produz uma leitura finita; por isso, compare sempre com um módulo do mesmo tipo que se saiba estar em bom estado ou com o valor indicado pelo fabricante, em vez de se basear numa expectativa genérica.
O ensaio de resistência de isolamento é um ensaio definido com condições definidas, sendo que ambas decorrem da norma e da ficha técnica. No caso dos SPD de baixa tensão, os requisitos de resistência de isolamento constam da norma do produto — IEC/EN 61643-11 e as suas equivalentes nacionais — e um valor de ensaio de tipo frequentemente referido é um mínimo de 100 MΩ, medido com 1000 V CC aplicados à combinação de terminais relevante numa amostra nova, em condições laboratoriais controladas.
Esse valor é um critério de ensaio de tipo, não um valor de aceitação em campo, e não deve ser aplicado cegamente em toda a via de proteção. Uma tensão de ensaio CC superior à tensão máxima de funcionamento contínuo do SPD fará com que o varistor entre em condução e produza uma leitura de resistência baixa e enganadora num dispositivo em perfeito estado de funcionamento. Siga o procedimento de campo publicado pelo fabricante; caso não exista nenhum publicado, não improvise um. Desligue o SPD do circuito antes de qualquer ensaio de isolamento e descarregue-o posteriormente.
Um SPD em processo de degradação apresenta, normalmente, um aumento da corrente de fuga em estado de repouso antes de qualquer indicador mudar de cor. Nos casos em que o fabricante publica um limite de fuga — frequentemente na ordem de algumas centenas de microamperes até cerca de 1 mA à tensão nominal, no caso de módulos de baixa tensão —, uma leitura que tenha registado um aumento em relação aos registos anteriores constitui um sinal de alerta precoce.
Efetue a medição com o SPD sob tensão, com a tensão do sistema estável e utilizando um instrumento com classificação adequada para o circuito, seguindo um procedimento de trabalho em tensão e utilizando o EPI adequado à categoria da instalação. Nunca introduza um instrumento num circuito para o qual não esteja classificado e nunca desfaça uma ligação num circuito do SPD sob tensão.
Se o SPD possuir um contacto de sinalização remota — normalmente identificado como COM, NO e NC — verifique se este altera de estado quando o módulo é removido ou quando o seu microinterruptor é acionado, e se o sinal chega à entrada do alarme, PLC, BMS ou SCADA à qual está ligado. Um contacto que já não funcione silenciosamente impede que a instalação detete falhas remotamente. Caso o SPD inclua um contador de eventos, registe a contagem: um aumento rápido da contagem indica atividade repetida de sobretensão e que o módulo está a aproximar-se do fim da sua vida útil.
Volte a instalar o módulo na orientação correta, aperte os terminais de acordo com os valores indicados pelo fabricante e verifique se a ligação corresponde ao esquema publicado — os condutores de ligação invertidos ou alongados prejudicam o desempenho da proteção e estão entre os erros mais comuns na instalação de SPD. Recarregue a bateria e, em seguida, verifique a janela de estado, o contacto remoto e a tensão normal do sistema. Registe a data, a temperatura ambiente e a temperatura do módulo, as leituras de fuga ou de isolamento, o valor do contador e quaisquer danos observados. Uma única leitura tem um valor limitado; é uma série de leituras ao longo dos ciclos de manutenção que revela a degradação.
| Observação | Significado provável | Ação |
|---|---|---|
| Janela com indicador verde, elevada resistência ao PE, módulo de refrigeração | Módulo ligado e sem curto-circuito | Retorno ao serviço; registar e prosseguir com as verificações de rotina |
| Janela de estado vermelha | O seccionador interno foi acionado ou o módulo atingiu o fim da sua vida útil | Substitua o módulo; investigue a causa antes de o voltar a instalar |
| Resistência próxima de zero entre o terminal sob tensão e o PE | O varistor entrou em curto-circuito; o SPD poderá estar a recorrer à sua proteção de reserva | Isolar e substituir; verificar se o fusível ou disjuntor de reserva está sob tensão |
| O módulo fica visivelmente quente sob carga normal | Fuga elevada, elemento danificado ou ligação deficiente | Isolar, inspecionar os terminais e os condutores e substituí-los se os terminais estiverem em bom estado |
| O fusível de reserva queimou ou o disjuntor disparou, mas o indicador do SPD continua verde | Trata-se de uma avaria ou de um problema de coordenação, e não de uma falha comprovada do SPD | Investigue a avaria, verifique a seleção da proteção de reserva e, em seguida, volte a testar o SPD |
| As fugas continuam a aumentar, ultrapassando os recordes anteriores | Degradação normal do elemento de proteção no final da sua vida útil | Planear a substituição durante a próxima paragem programada |
| O contacto remoto não altera o estado | Falha no contacto de sinalização ou na cablagem; a monitorização não está a funcionar | Repare o contacto ou a cablagem; não se baseie apenas na inspeção visual |
Quando substituir um módulo, certifique-se de que o substituto corresponde às especificações originais, em vez de escolher simplesmente o que estiver disponível em stock. A classificação e os valores nominais que determinam o comportamento não são intercambiáveis entre famílias de produtos: Os SPD de Tipo 1 e de Tipo 2 diferem na forma como são testados e na categoria a que pertencem, e os valores declarados — Iimp, In, Imax e Up — deve ser equivalente ou superior para que a instalação mantenha o nível de proteção para o qual foi concebida.
Todos os instrumentos à disposição de um eletricista de manutenção respondem a uma questão sobre o estado do equipamento, e não sobre a sua capacidade. Compreender esta distinção evita que se considere um módulo danificado como estando em bom estado.
| Método | O que isto confirma | O que não é possível confirmar |
|---|---|---|
| Inspeção da janela de estado | Se o seccionador interno foi acionado | Capacidade restante; um módulo pode estar verde e, mesmo assim, estar bastante degradado |
| Multímetro de resistência / continuidade | Condição de circuito aberto ou curto-circuito do elemento de proteção e da cablagem | Tensão de fixação, tempo de resposta ou capacidade de pico restante |
| Teste de resistência de isolamento | Integridade do isolamento nos casos em que o fabricante define um procedimento | Desempenho de proteção; os resultados dependem da tensão de ensaio e da combinação de terminais |
| Medição da corrente de fuga | Se a fuga estática se desviou em relação às leituras anteriores | Um valor de capacidade; trata-se de um indicador de tendência que necessita de um valor de referência |
| Imagem térmica | Aquecimento anormal indicativo de degradação ou de uma má ligação | Qualquer coisa sobre um SPD que esteja em mau estado, mas que ainda seja fixe |
| Ensaio de impulsos com um gerador de sobretensão | Tensão residual e comportamento sob um impulso definido de 8/20 µs | Não se trata de um teste de campo: requer equipamento de laboratório e um ambiente controlado |
O ensaio de impulso é o único método que mede o que o SPD realmente faz durante uma sobretensão. Aplica-se uma forma de onda de corrente definida ao dispositivo, regista-se a tensão residual nos terminais e verifica-se se o módulo resiste. Uma vez que requer a geração de impulsos calibrados e uma câmara de ensaio segura, este procedimento é da competência dos fabricantes e dos laboratórios acreditados — razão pela qual, na prática no terreno, se combina a inspeção periódica com a substituição planeada, em vez de se tentar medir a vida útil restante no local.
Isso tem uma consequência prática: um SPD que passe em todos os testes de campo pode ainda assim estar no fim da sua vida útil. Um módulo que tenha absorvido muitos eventos, que esteja em serviço há muitos anos num local exposto a descargas atmosféricas ou que esteja instalado numa instalação cujo nível de falhas tenha aumentado desde então, deve ser substituído de acordo com um calendário ou após eventos significativos, e não apenas depois de ter falhado num teste.
A frequência dos testes depende do nível de exposição e da criticidade, em vez de um intervalo universal. Uma abordagem de manutenção fundamentada inclui:
No caso de instalações fotovoltaicas, deve ser realizada uma inspeção após qualquer avaria numa cadeia, desligamento do inversor ou alarme da caixa combinadora. Quando um SPD de cadeia tiver uma classificação de corrente contínua (CC) para a tensão do sistema — por exemplo, um módulo selecionado para um Sistema fotovoltaico de 1500 V CC — aplicam-se as mesmas verificações de condições, mas o procedimento de isolamento deve seguir as regras de segurança de trabalho da DC descritas anteriormente.
Pode utilizar um multímetro para verificar se o elemento de proteção está em circuito aberto ou em curto-circuito e se a cablagem e os terminais estão em bom estado, desde que o SPD esteja isolado e se tenha comprovado que não está sob tensão. Não é possível utilizar um multímetro para medir a capacidade de proteção contra sobretensão restante, uma vez que este aplica apenas alguns volts e o dispositivo só reage a centenas de volts.
No caso de um módulo baseado num varistor, é normal obter uma resistência muito elevada ou uma leitura de circuito aberto à tensão de teste do multímetro, uma vez que o elemento não está a conduzir. Uma leitura próxima de zero sugere um varistor em curto-circuito. Compare sempre com os dados do fabricante ou com um módulo do mesmo tipo que se saiba estar em bom estado, uma vez que, em alguns modelos, os circuitos auxiliares produzem uma leitura finita.
A inspeção visual, a análise térmica e a medição da corrente de fuga são realizadas com o sistema sob tensão e exigem um procedimento de trabalho em tensão com o EPI adequado para a instalação. As medições de resistência e de resistência de isolamento exigem que o SPD seja primeiro isolado e se comprove que está sem tensão. Nunca abra uma ligação num circuito de SPD sob tensão.
Não. Uma janela verde significa que o seccionador interno não foi acionado, pelo que o módulo continua ligado. Isso não confirma a capacidade restante, a seleção correta da tensão do sistema nem a correção da ligação elétrica e do aterramento. Um módulo pode apresentar a janela verde e, mesmo assim, estar substancialmente degradado.
Observe o padrão das evidências. Falhas repetidas no mesmo local, terminais descoloridos, um fusível de reserva queimado ou fugas elevadas apontam todas para causas que não se limitam a um único pico de tensão — tensão nominal errada, ligação à terra deficiente, proteção de reserva incorreta ou um tipo de módulo com capacidade insuficiente para a exposição. Verifique se a instalação cumpre os requisitos publicados antes de instalar outro módulo.
Sim, por duas razões. O painel permanece sob tensão durante o dia, pelo que o isolamento deve desenergizar a cadeia na fonte. Além disso, os dispositivos de proteção de corrente contínua não são intercambiáveis com os de corrente alternada — o módulo deve ser classificado para corrente contínua ou para energia fotovoltaica de acordo com a tensão do sistema, e qualquer medição no terreno deve permanecer dentro dos valores permitidos pelo fabricante.
Testar um dispositivo de proteção contra sobretensão com segurança depende mais do processo do que da instrumentação. Isole o dispositivo e verifique se está desligado, inspecione o módulo, os terminais e a proteção de reserva, efetue medições de resistência ou de fuga dentro dos limites publicados pelo fabricante e registe os resultados. Aceite as limitações dos testes no terreno: estes indicam o estado do dispositivo, não a sua capacidade remanescente, e um módulo que passe em todas as verificações pode ainda assim estar no fim da sua vida útil.
Quando um módulo apresentar uma avaria, mostrar sinais de degradação ou quando a instalação tiver sofrido alterações desde que foi selecionado, substitua-o por um com especificações equivalentes ou superiores, em vez de um com especificações aproximadas. Pode consultar Dispositivos de proteção contra sobretensão GA&DA para aplicações de CA, CC e fotovoltaicas para encontrar um substituto adequado à tensão do seu sistema, ao tipo de SPD e à proteção de reserva — ou envie-nos os dados da placa de identificação existente e nós confirmaremos o equivalente mais próximo antes de efetuar a encomenda.
