Como Deve ser Feito o Aterramento em Sistemas de Geração Fotovoltaico

Embora todos saibam a importância de um bom aterramento nos sistemas de geração fotovoltaico, nem sempre é claro como ele deve ser feito.

Para isso, o P&D da Solar Inove reuniu algumas informações que podem ser pertinentes para aqueles que são integradores ou desejam instalar um sistema de geração fotovoltaica.

Definição

O aterramento pode ser definido em dois tipos: Funcional e de Proteção.

Aterramento Funcional

O aterramento funcional tem por objetivo garantir o correto funcionamento do sistema. É mais difícil de ser encontrado em arranjos fotovoltaicos, porém podem ser exemplificados por aqueles que incluem ligação à terra de um condutor por meio de uma impedância, ou aterrar temporariamente o arranjo fotovoltaico por razões funcionais ou de desempenho.

Aterramento para Proteção

O Aterramento para proteção, alvo deste texto, é a ligação à terra de um ponto de um equipamento ou de um sistema por razões relacionadas à segurança. O principal objetivo deste aterramento é proteger as pessoas e o patrimônio de falhas (curto-circuito) na instalação, como determina a NBR5410, norma que regulariza as Instalações elétricas de baixa tensão:

As pessoas e os animais devem ser protegidos contra choques elétricos, seja o risco associado a contato acidental com parte viva perigosa, seja a falhas que possam colocar uma massa acidentalmente sob tensão”.

Outros motivos para se utilizar aterramento de proteção em instalações fotovoltaicas são:

  • Evitar ferimentos às pessoas causados por diferenças de potencial em relação ao solo, ou por arcos elétricos provocados por falhas;
  • Evitar danos aos equipamentos devido a falha no isolamento ou arcos elétricos provocados por falhas;
  • Fornecer um caminho de aterramento de baixa impedância para permitir a rápida dispersão de sobretensões;
  • Fornecer caminhos de retorno efetivos para o fluxo de corrente de falha, para que relés, fusíveis e dispositivos similares tenham um desempenho previsível;
  • Proteger o equipamento contra falhas de operação causadas por excesso de tensão ou acoplamento de corrente com fontes externas;
  • Fornecer caminhos adequados para pequenas correntes de fuga, para que elas sejam menos propensas a causar corrosão do que fluindo em caminhos dispersos.
Sistema

A instalação de um sistema fotovoltaico é considerada uma reforma e este fato implica que a instalação elétrica do mesmo deve atender à norma NBR 5410, que determina: todas as instalações novas ou reformadas devem obrigatoriamente dispor de uma infraestrutura de aterramento.

Então, se no local da instalação o sistema de aterramento não existir, o mesmo deverá ser providenciado. Se o sistema de aterramento existir e não atender às normas vigentes, o mesmo deverá ser readequado, por se tratar de uma reforma na instalação elétrica.

Caso já exista sistema de aterramento, e ele seja adequado segundo a NBR5410, ele pode ser usado no aterramento da nova instalação, ficando a cargo do projetista, manter o mesmo número de hastes ou ampliando o número das mesmas.

A figura abaixo, retirada da NBR 16690, retrata que todos elementos condutores expostos, tanto do lado CC quanto do lado CA, devem ser ligados a um mesmo barramento de equipotencialização e posteriormente aterrados.

barramento de equipotencialização entre o arranjo fotovoltaico e o circuito
fonte do barramento de equipontecialização
O que Deve ser Aterrado

A norma NBR 16690 que rege as instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos, estabelece que os itens 5.1.1, 5.1.2.1 e 5.1.2.2 da NBR 5410 se aplicam. Esses itens definem como devem ser feitas as proteções contra choques elétricos. Alguns dos requisitos apresentados e que mostram termos já utilizados aqui são:

  • Todas as massas de uma instalação devem estar ligadas a condutores de proteção;
  • Todas as massas da instalação situadas em uma mesma edificação devem estar vinculadas à equipotencialização principal da edificação;
  • Massas simultaneamente acessíveis devem estar vinculadas a um mesmo eletrodo de aterramento;
  • Todo circuito deve dispor de condutor de proteção, em toda sua extensão.

Portanto, devemos equipotencializar o sistema fotovoltaico justamente para assegurar que as massas ou partes condutoras acessíveis não   ofereçam perigo, seja em condições normais, seja em caso de falha que as tornem acidentalmente vivas.

OBS: Massa é uma parte condutora que pode ser tocada e que normalmente não é viva, mas pode tornar-se viva em caso de falha da isolação. São exemplos de massa as carcaças metálicas dos equipamentos eletroeletrônicos, dos quadros, dos motores, dos transformadores, etc.

Como Deve ser Feito o Aterramento em Módulos Fotovoltaicos

Os módulos possuem furos próprios que são próprios para a função de aterramento. Estes furos devem ser identificados com o símbolo de aterramento:

simbolo do aterramento
simbolo do aterramento módulo fotovoltaico
Símbolo de Aterramento.
Fonte: Solar Inove, 2021.

Os módulos não devem ser perfurados, por exemplo, para fazer furos adicionais de aterramento, pois isso anulará a garantia dos mesmos.

 A figura abaixo mostra um exemplo de como deve ser feito o aterramento e equipotencialização dos módulos fotovoltaicos, conforme manual do fabricante BYD.

Como é feito o aterramento
Como Deve ser Feito o Aterramento.
Fonte: BYD, 2021.

Já a figura abaixo, mostra detalhes de um método de montagem. A orientação do parafuso pode ser invertida para utilizar uma porca dentada.

Detalhes do Método de Montagem da Equipotencialização de um Módulo Fotovoltaico
Detalhes do Método de Montagem da Equipotencialização de um Módulo Fotovoltaico.
Fonte: Ecori Energia Solar, 2020.

O condutor deve ser colocado entre a arruela plana e a arruela côncava. Certifique-se de que a arruela côncava está voltada para cima e que o fio não está em contato com a moldura para evitar corrosão galvânica, pois não podemos fazer conexões diretas de cabos de cobre com componentes de alumínio. Com o tempo, o componente de cobre, que é um material mais nobre, corroerá a conexão com o alumínio, causando o aquecimento e o derretimento da conexão.

Aperte o parafuso utilizando a arruela dentada. Consulte o manual do fabricante para verificar o torque de aperto do parafuso. Todos os parafusos, porcas, arruelas, arruelas de pressão e outros equipamentos relevantes devem ser feitos de aço inoxidável.

Outros métodos de aterramento podem ser utilizados. Contudo, para métodos de aterramento alternativos, recomenda-se sempre consultar o manual do fabricante.

Todos os módulos devem ser protegidos com uma ligação ao condutor de proteção, e esse condutor deve ser ligado ao barramento de equipotencialização.

Um erro muito comum é achar que apenas os suportes de fixação fazem com que a instalação esteja devidamente equipotencializada, porém, as estruturas dos módulos são feitas de alumínio anodizado.

 O Alumínio em si é um condutor, porém, após passar pelo processo de anodização, sua resistência elétrica se eleva muito, pois:

A Anodização é um processo eletroquímico que visa formar uma camada de óxido na superfície de um metal. Esse filme formado estabiliza a superfície, impedindo que o material oxide ainda mais. A camada de óxido serve como um isolante elétrico e ainda pode ser utilizada para fins estéticos, ao ser pigmentada com cores.

Então, após anodizado, o Alumínio se torna mais seguro, consistente e duradouro. Porém, essa resistência à passagem de corrente elétrica, o impossibilita de servir como um condutor de aterramento adequado.

Aterramento da Estrutura

Materiais condutores elétricos, como estruturas metálicas de fixação dos módulos, eletrodutos metálicos, eletrocalhas, caixas metálicas e demais componentes que eventualmente podem vir a se tornar energizados devem ser equipotencializados. Afinal, toda instalação elétrica está sujeita à falhas de isolamento e a equipotencialização deve ser feita para fornecer um caminho de baixa impedância para correntes de falta.

Detalhes do método de montagem da equipotencialização da estrutura de fixação
Detalhes do método de montagem da equipotencialização da estrutura de fixação. Fonte: Ecori Energia Solar, 2020.
SPDA

Se a edificação possuir um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA), é necessário verificar o projeto dele para que o projetista do sistema fotovoltaico se certifique de que os dois projetos sejam compatíveis, ou seja, todos os componentes do sistema fotovoltaico devem estar dentro da zona de proteção do SPDA. Caso contrário, o SPDA deverá ser revisado e readequado.

A NBR 5419-3 (Proteção contra descargas atmosféricas – Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida), cita no item 6.2.1.4 que:

Elementos metálicos externos à estrutura a ser protegida podem ser afetados quando da instalação do SPDA. Ligações equipotenciais com as partes metálicas externas devem ser consideradas durante o projeto de tais sistemas.

Ou seja, a norma recomenda que o SPDA seja equipotencializado com o restante do sistema de aterramento da nova instalação.

DPS

Os surtos elétricos tendem a ser mais catastróficos em semicondutores e estes estão presentes em todas as partes do sistema de geração fotovoltaica. O silício presente nos módulos, quando recebe um surto elétrico, começa a perder eficiência, os inversores seguem o mesmo caminho podendo chegar a queimar rapidamente. Um sistema de geração fotovoltaica que não é protegido por DPS (Dispositivo de Proteção contra Sobretensões) não chega aos seus 25 anos de vida.

Para um bom funcionamento do DPS, o Aterramento deve ter sido bem feito e devidamente equipotencializado com o restante do sistema.

Fontes

BYD. Disponível em: https://www.byd.ind.br/produtos/solar/

Curso Projeto Elétrico. Aterramento em Projeto Fotovoltaico || Projeto Elétrico na Prática EP-24. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=73tZpLai7rg

Ecori Energia Solar. Sistema de Aterramento vs Sistema Fotovoltaico e o que ainda não te contaram. Disponível em: https://www.ecorienergiasolar.com.br/artigo/sistema-de-aterramento-vs-sistema-fotovoltaico-e-o-que-ainda-nao-te-contaram

Engenheiro de Materiais. O processo de anodização. Disponível em: https://engenheirodemateriais.com.br/2018/04/25/o-processo-de-anodizacao/#:~:text=Anodiza%C3%A7%C3%A3o%20%C3%A9%20um%20processo%20eletroqu%C3%ADmico,ao%20ser%20pigmentada%20com%20cores

Fotaic Energia Solar. (Parte 2) Aterramento – O que APRENDI inspecionando 50+ usinas fotovoltaicas. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=cAPvMS-pk2Y

Genyx. Proteções contra surtos elétricos em sistemas solares fotovoltaicos. Disponível em: https://genyx.com.br/protecoes-contra-surtos-eletricos-em-sistemas-solares-fotovoltaicos/

NBR5410. Instalações elétricas de baixa tensão.

NBR16690. Instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos.

NBR5419-3 . Proteção contra descargas atmosféricas – Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida.


Ezequias Silveira Peruzzo

Ezequias Silveira Peruzzo

Engenheiro Eletricista e Técnico de P&D na Solar Inove.

Acesse seu LinkedIn: Clique Aqui

Se inscrever
Notificar de
guest
0 Comentários
Feedbacks em linha
Ver todos os comentários
0
Deixe seu feedback referente ao post!x
()
x