CP21 · Protecciones de continua de tres strings

Enunciado

Una nave pequeña tiene 3 strings de 10 módulos de 450 Wp en paralelo, que van a una caja de strings y de ahí a una entrada de un inversor trifásico. Decide si hacen falta fusibles de string y de qué calibre, comprueba la caída de tensión de los cables y elige la tensión del seccionador y del protector contra sobretensiones.

Datos

Dato	Valor
Módulo	Voc 49,5 V · Isc 11,6 A · Vmp 41,5 V · Imp 10,85 A
Voc de un módulo a −10 °C	54,2 V (CP20 · Cuántos módulos por string)
Corriente máxima del fusible en serie (ficha del módulo)	20 A
Cable de cada string, hasta la caja de strings	Cable solar de 4 mm², 35 m de recorrido
Cable común, de la caja al inversor	Cable solar de 10 mm², 5 m de recorrido
Conductividad del cobre caliente	γ = 44 m/(Ω·mm²)

Esquema

flowchart LR
  S1["String 1 · 10 módulos"] -- "4 mm² · 35 m" --> F1["gPV + y −"]
  S2["String 2 · 10 módulos"] -- "4 mm² · 35 m" --> F2["gPV + y −"]
  S3["String 3 · 10 módulos"] -- "4 mm² · 35 m" --> F3["gPV + y −"]
  F1 --> CJ["Caja de strings"]
  F2 --> CJ
  F3 --> CJ
  CJ -- "10 mm² · 5 m" --> SEC["Seccionador CC"] --> INV["Inversor"]

Resolución

¿Hacen falta fusibles?

Corriente inversa que pueden mandar los otros dos strings a uno con defecto: $(3 - 1) \cdot 11{,}6 = 23{,}2$ A.
Supera los 20 A que aguanta el módulo: sí hacen falta fusibles gPV, en el positivo y en el negativo de cada string.

Calibre de los fusibles

Rango de la norma de diseño: de $1{,}5 \cdot 11{,}6 = 17{,}4$ A a $2{,}4 \cdot 11{,}6 = 27{,}8$ A.
Sin pasar de la corriente máxima del fusible del módulo, 20 A.
Fusible gPV de 20 A.
Tensión: la Voc del string en frío es $10 \cdot 54{,}2 = 542$ V. Fusibles de 1000 V CC (mayor que 542 V).

Caída de tensión en un string (4 mm², 35 m)

$\Delta u = \dfrac{2 \cdot 35 \cdot 10{,}85}{44 \cdot 4} = \dfrac{759{,}5}{176} \approx 4{,}32$ V.
Tensión del string en el punto de máxima potencia: $10 \cdot 41{,}5 = 415$ V. Caída relativa: $4{,}32 / 415 \approx 1{,}04$ %.

Caída de tensión en el tramo común (10 mm², 5 m)

Corriente: $3 \cdot 10{,}85 = 32{,}55$ A.
$\Delta u = \dfrac{2 \cdot 5 \cdot 32{,}55}{44 \cdot 10} = \dfrac{325{,}5}{440} \approx 0{,}74$ V, es decir, $0{,}74 / 415 \approx 0{,}18$ %.
Total en continua: $1{,}04 + 0{,}18 \approx 1{,}22$ % < 1,5 %. ✔

Intensidad de cálculo de los cables

Cada string: $1{,}25 \cdot 11{,}6 = 14{,}5$ A. Tramo común: $1{,}25 \cdot 3 \cdot 11{,}6 = 43{,}5$ A. Hay que comprobar en la ficha del cable que su intensidad admisible, en sus condiciones de instalación, supera esos valores; los cables solares de 4 y 10 mm² lo hacen con holgura.

Seccionador y protector

Seccionador de continua de corte en carga: tensión mayor que 542 V (se elige de 1000 V CC) y corriente mayor que 43,5 A.
Protector contra sobretensiones de continua tipo 2 con tensión de servicio mayor que 542 V: uno de 600 V o de 1000 V CC, entre +, − y tierra.

Resultado

Elemento	Elección
Fusibles de string	Sí: gPV de 20 A, 1000 V CC, en + y en − de cada string
Caída de tensión en continua	≈ 1,04 % en los strings + 0,18 % en el tramo común = ≈ 1,22 %
Seccionador CC	Corte en carga, ≥ 542 V (1000 V CC) y ≥ 43,5 A
Protector CC	Tipo 2, tensión de servicio ≥ 542 V (600 o 1000 V CC)

Qué hay que recordar

Con 3 o más strings en paralelo, se comprueba la corriente inversa; si supera la del fusible del módulo, fusible gPV en los dos polos.
Todo lo de continua se elige con la Voc del string en frío.
La caída en continua se mide sobre la Vmp del string.
Temas: Lado de continua, cableado y protecciones · Strings en serie y en paralelo