Un interruptor de corriente alterna no sirve para abrir un circuito fotovoltaico porque en corriente continua la corriente nunca pasa por cero y el arco no se extingue solo. Los strings se protegen con fusibles gPV, normalizados en la IEC 60269-6, cuando la corriente inversa que pueden recibir de los strings vecinos supera lo que el módulo soporta, y se seccionan con aparatos de la IEC 60947-3 con categoría de utilización DC-PV.
Por qué el arco en corriente continua es distinto
En un circuito de corriente alterna la corriente pasa por cero dos veces por ciclo, y en ese instante un interruptor puede extinguir el arco. En corriente continua no existe ese cruce por cero: una vez que se forma, el arco se mantiene mientras haya tensión y corriente suficientes, y a la tensión de un string, que puede llegar a 1000 V o 1500 V, es capaz de destruir un contacto y encender el material de alrededor.
Esa diferencia define todo el lado de continua de un sistema fotovoltaico. Los aparatos de corte y de protección tienen que estar especificados para corriente continua, a la tensión máxima del sistema, y con una categoría de utilización fotovoltaica. El RETIE 2024 lo dice expresamente para los fusibles externos al inversor: deben estar especificados para corriente continua en circuitos de continua y contar con certificación de producto (artículo 3.17.21). La protección de sobrecorriente del circuito fotovoltaico se trata en la 690.9 de la NTC 2050 sección 690.
De dónde viene la corriente inversa
Un módulo fotovoltaico es una fuente de corriente limitada: su corriente de cortocircuito (Isc) no es mucho mayor que la de operación, de modo que un cortocircuito en un solo string no produce una corriente peligrosa por sí solo. El problema aparece al conectar varios strings en paralelo. Si en uno de ellos hay una falla, por ejemplo una falla a tierra o un cortocircuito entre polos, los demás le inyectan su corriente en sentido inverso, y por el string fallado circula la suma de las corrientes de los otros.
- 01Falla en un stringFalla a tierra o cortocircuito entre polos en uno de los strings
- 02Los demás strings alimentan la fallaLa corriente de cada uno se suma y circula en sentido inverso por el string fallado
- 03El fusible gPV del string fallado abreOpera cuando la corriente inversa supera su curva de fusión
- 04El resto del campo sigue en servicioLos strings sanos continúan entregando potencia
Los módulos soportan una corriente inversa limitada, que la hoja de datos declara como fusible serie máximo (determinado por la IEC 61730-2). Si la corriente inversa posible es mayor que ese valor, el módulo puede dañarse o incendiarse. El RETIE 2024 (artículo 3.17.23) pide que las corrientes inversas no superen lo que soportan los módulos y que, si lo hacen, se limiten con diodos de bloqueo o con fusibles o interruptores automáticos.
Cuándo un string necesita fusible
La IEC 62548-1:2023 trata la protección contra sobrecorriente en su cláusula 6.5: el requisito de protección (6.5.2), la protección de circuitos (6.5.3) y su ubicación (6.5.5), y la corriente inversa y de retroalimentación en su Anexo G. En términos generales, el criterio compara la corriente inversa máxima posible, que crece con el número de strings en paralelo, con el fusible serie máximo del módulo.
Un ejemplo con valores supuestos, que no son los de un producto: un módulo con Isc de 14 A y fusible serie máximo de 25 A. Con dos strings en paralelo, la corriente inversa posible es la de un string, 14 A, menor que 25 A, y no hace falta fusible. Con tres strings, es de 28 A, mayor que 25 A, y cada string necesita protección. El resultado depende de los datos del módulo y del número de strings, por eso la hoja de datos manda. El procedimiento completo está en dimensionamiento de strings.
Cuando el string lleva fusible, su corriente nominal debe quedar por encima de la corriente normal del string, con margen para la temperatura y la irradiancia, y por debajo del fusible serie máximo del módulo. Esos factores son los de la edición de la IEC 62548 que se aplique al proyecto; se revisan en el texto vigente.
El fusible gPV
La IEC 60269-6 es la norma de fusibles de baja tensión con requisitos suplementarios para la protección de sistemas fotovoltaicos. Cubre fusibles para proteger strings y arreglos en circuitos de hasta 1500 V en corriente continua. Un fusible «gPV» está pensado para dos cosas que un fusible de uso general no garantiza: cortar en corriente continua a la tensión del sistema y cortar bien en todo el rango de sobrecorrientes que puede dar una fuente fotovoltaica, incluidas corrientes poco mayores que la nominal, que son las que da un campo.
Lo que debe leer en su hoja de datos: tensión nominal en continua, rango de corte, capacidad de corte en continua (con su constante de tiempo de ensayo), calibre y dimensiones del portafusible. Un portafusible no es un aparato de corte en carga salvo que su ficha lo declare. Fusibles y seccionador se alojan normalmente en la caja combinadora de strings, junto con los DPS del campo.
El seccionador DC
La IEC 60947-3 regula los interruptores, seccionadores e interruptores-seccionadores. Para sistemas fotovoltaicos se usan aparatos con categoría de utilización DC-PV:
| Categoría | Uso según la norma |
|---|---|
| DC-PV1 | Conectar y desconectar strings individuales donde no puede haber corriente inversa ni sobrecorriente significativa |
| DC-PV2 | Conectar y desconectar circuitos fotovoltaicos donde pueden presentarse sobrecorrientes significativas y la corriente puede ir en ambos sentidos |
Estas definiciones son las que recoge la adopción australiana de la norma (AS 60947.3:2018) y las hojas de datos de los fabricantes de seccionadores; verifíquelas en el texto de la IEC 60947-3 que aplique a su proyecto. La hoja del aparato debe declarar la categoría, la tensión y la corriente, y la polaridad: algunos aparatos de corriente continua tienen terminales marcados y deben conectarse como indica el fabricante. Los inversores de string suelen traer el seccionador de continua incorporado.
El RETIE 2024 (artículo 3.17.23) exige un medio que desconecte el sistema fotovoltaico de todos los sistemas de cableado, fácilmente accesible, y elementos de seccionamiento que permitan desconectar a la vez los conductores no puestos a tierra y todas las fuentes, es decir, inversores, baterías y controladores.
Errores frecuentes
- Usar fusibles o interruptores de alterna en el lado de continua.
- Poner fusible a todo sin verificar la corriente inversa, o no ponerlo cuando hay tres o más strings en paralelo.
- Ignorar la polaridad o la categoría de utilización del seccionador.
- Instalar portafusibles sin ficha de corte o con un calibre que excede el fusible serie máximo del módulo.
- Abrir un conector o un portafusible con carga, sin haber abierto antes el seccionador. Vea cable solar y conectores MC4.
Trabajar sobre estos circuitos exige un análisis de riesgo por arco y el equipo de protección personal que corresponda; vea categorías de EPP por arco eléctrico.
Qué hacemos en Tiza Group
El diseño de la protección del lado de continua es del proyectista del campo. Nuestro equipo cubre el lado de media y alta tensión: la ingeniería primaria a distancia y la puesta en servicio de las plantas solares, con las protecciones de conexión y las pruebas que pide el operador de red.
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Referencias
- IEC 60269-6, Low-voltage fuses, Part 6: Supplementary requirements for fuse-links for the protection of solar photovoltaic energy systems (con su enmienda 1).
- IEC 60947-3:2020, Low-voltage switchgear and controlgear, Part 3: Switches, disconnectors, switch-disconnectors and fuse-combination units.
- IEC 62548-1:2023, Photovoltaic (PV) arrays, Part 1: Design requirements, cláusula 6.5 y Anexo G.
- IEC 61730-2, requisitos de ensayo de seguridad de módulos fotovoltaicos.
- Ministerio de Minas y Energía de Colombia, Resolución 40117 de 2024 (RETIE), artículos 3.17.21 y 3.17.23.
Preguntas frecuentes
¿Por qué no se puede usar un interruptor automático de alterna en el lado de continua?
Porque la corriente alterna pasa por cero dos veces por ciclo y eso ayuda a extinguir el arco; la corriente continua no. Un aparato de alterna no está dimensionado para cortar el arco continuo a la tensión del string. En el lado de continua se necesitan fusibles y seccionadores certificados para corriente continua; el RETIE 2024 lo exige para los fusibles externos al inversor.
¿Cuándo necesita fusible un string?
Cuando varios strings se conectan en paralelo y la corriente inversa que una falla puede hacer circular por uno de ellos, alimentada por los demás, supera el fusible serie máximo declarado en la hoja de datos del módulo. Con pocos strings en paralelo puede no hacer falta; con más strings, sí. Se verifica con los datos del módulo y con la IEC 62548-1.
¿Qué es la categoría DC-PV2 de un seccionador?
Es una categoría de utilización de la IEC 60947-3 para conectar y desconectar circuitos fotovoltaicos en los que pueden presentarse sobrecorrientes significativas y la corriente puede fluir en ambos sentidos, como en una caja combinadora. La DC-PV1 se refiere a strings individuales en los que no hay corriente inversa. La hoja del aparato debe declarar la categoría.