Ensaio de resistência de isolamento em sistemas FV

Um ensaio de resistência de isolamento mede a eficácia com que os condutores e as partes ativas estão eletricamente separados da terra, das massas ou de outros condutores que devem permanecer isolados. Num sistema fotovoltaico, a medição pode ajudar a avaliar a cablagem CC, as caixas de junção, os conectores, os circuitos de strings e outras vias de isolamento incluídas no âmbito do ensaio.

O instrumento aplica uma tensão de ensaio CC definida e mede a resistência da via de isolamento. Uma resistência elevada indica, em geral, uma fuga limitada através do isolamento ensaiado, ao passo que um valor inesperadamente baixo pode apontar para sujidade, humidade, isolamento danificado, erros de cablagem ou equipamentos ligados que influenciam a medição.

O resultado aplica-se apenas à configuração do circuito e às condições existentes durante o ensaio. Um valor de resistência satisfatório não prova que todos os cabos, conectores, módulos ou invólucros da central estejam isentos de defeitos.

O ensaio deve, por isso, ser tratado como uma medição elétrica no âmbito de um processo de inspeção mais amplo. O seu valor depende de saber exatamente o que estava ligado durante o ensaio e que via elétrica a resistência medida representa.

Um dos objetivos do ensaio de resistência de isolamento é identificar vias de fuga não intencionais entre os circuitos FV e a terra. Essas vias podem surgir por isolamento de cabos danificado, entrada de humidade, invólucros contaminados, conectores deteriorados, cablagem esmagada ou outros defeitos que afetem a separação elétrica.

O ensaio pode também ajudar a investigar alarmes de isolamento comunicados por inversores ou sistemas de monitorização. Se uma central comunicar uma condição de isolamento baixo, as medições efetuadas em secções progressivamente mais pequenas do sistema CC podem ajudar a restringir a localização que requer inspeção física.

O ensaio de resistência de isolamento é geralmente relevante durante o comissionamento, após trabalhos elétricos e em programas de inspeção periódica definidos. Pode também ser utilizado após eventos ou atividades de manutenção que possam ter afetado cabos, caixas de junção, conectores ou outros sistemas de isolamento.

O objetivo é a verificação, não a otimização do desempenho. Medir a resistência de isolamento não aumenta, por si só, a eficiência dos módulos nem recupera produção. Fornece evidência sobre o estado elétrico da via de isolamento ensaiada.

Quando várias strings ou secções podem ser isoladas de forma independente, o ensaio comparativo pode ajudar a localizar o circuito responsável por um resultado anómalo. Isto é muitas vezes mais útil do que ensaiar repetidamente todo o gerador sem separar as possíveis fontes de fuga.

O isolamento separa os condutores sob tensão das partes que não devem estar sujeitas à tensão de funcionamento. A deterioração pode criar vias de fuga que afetam as funções de proteção, provocam avarias no inversor ou expõem partes condutoras a condições que requerem investigação.

Um resultado anómalo de resistência de isolamento pode, por isso, ser importante mesmo quando a central continua a produzir energia. O funcionamento contínuo não prova que o sistema de isolamento esteja em condições aceitáveis. O significado de uma medição depende da conceção do sistema, do valor medido, da configuração do circuito, das condições ambientais e do critério de aceitação utilizado na inspeção.

Para a localização de avarias, o sistema pode ser dividido em secções de ensaio mais pequenas, quando a conceção da instalação permite um isolamento seguro. O técnico pode comparar geradores, strings, troços de cabo ou grupos de equipamentos para determinar onde a resistência se altera. Este processo pode reduzir a quantidade de equipamentos que têm de ser examinados fisicamente.

O ensaio não identifica automaticamente a causa raiz. Um valor baixo pode dever-se a entrada de água, isolamento danificado, conectores contaminados, equipamentos de proteção contra sobretensões ligados, dispositivos eletrónicos ou à própria disposição de medição. Podem continuar a ser necessárias inspeção física e verificações elétricas adicionais.

Antes do ensaio, a equipa de campo deve identificar os limites do circuito e determinar que equipamentos podem permanecer ligados. Inversores, dispositivos de monitorização, componentes de proteção contra sobretensões, otimizadores ou outros equipamentos eletrónicos podem ser afetados por uma tensão de ensaio de isolamento inadequada, pelo que a documentação dos equipamentos e o procedimento de ensaio da central devem ser consultados antes de ligar o instrumento.

O circuito necessita normalmente de ser colocado no estado elétrico exigido pelo método de ensaio selecionado. O isolamento, a verificação do estado do circuito e o controlo da energia armazenada ou gerada devem ser realizados por pessoal competente. As strings FV podem permanecer eletricamente ativas sempre que haja luz suficiente, mesmo com o inversor desligado.

O medidor de isolamento aplica uma tensão de ensaio especificada entre os condutores e o ponto de referência definido pelo procedimento. Consoante o sistema e o método, os condutores podem ser ensaiados separadamente ou combinados numa configuração definida. A tensão selecionada deve provir do procedimento aplicável, dos requisitos do equipamento ou do critério de aceitação, e não de um valor arbitrário.

O técnico deve utilizar um instrumento adequado à tensão prevista do sistema CC e ao método de ensaio. Os cabos de medição, as pontas de prova, os conectores e as medidas de proteção individual devem também corresponder às condições elétricas da central.

Após a medição, o circuito pode reter carga do ensaio. O procedimento deve prever a descarga e a verificação antes de os condutores serem manuseados ou de os equipamentos serem religados.

A resistência de isolamento é afetada por mais do que defeitos permanentes. A humidade, a sujidade superficial, a temperatura, a condensação e a dimensão total do circuito ligado podem influenciar o valor medido. Duas medições efetuadas em condições ambientais diferentes não devem, por isso, ser comparadas sem considerar essas diferenças.

A humidade e a chuva recente podem ser particularmente relevantes em equipamentos FV exteriores. Um valor mais baixo em condições de humidade pode indicar uma via de isolamento sensível à humidade que não é evidente com tempo seco. Essa observação pode ser útil para o diagnóstico, mas a medição continua a ter de ser interpretada face à configuração da central e às condições do ensaio.

A temperatura pode também afetar o comportamento do isolamento. Em medições repetidas, registar as condições ambientais e do equipamento torna a comparação posterior mais fiável. Um registo histórico sem essas condições pode fazer com que uma alteração ambiental normal pareça uma deterioração elétrica.

Uma única medição não deve ser tratada automaticamente como uma tendência de longo prazo. Se o objetivo for a monitorização do estado ao longo do tempo, devem ser registados de forma consistente os mesmos limites do circuito, o mesmo método de ensaio, as mesmas definições do instrumento e as condições ambientais relevantes.

Um resultado anómalo deve normalmente conduzir a uma verificação antes de se imputar a falha a um componente específico. Dividir o circuito, repetir a medição, verificar as ligações e inspecionar as zonas suspeitas pode ajudar a distinguir um defeito real de isolamento de efeitos da montagem do ensaio ou dos equipamentos ligados.

Um registo útil de resistência de isolamento identifica o circuito ou equipamento ensaiado, a configuração dos condutores, a tensão de ensaio, a resistência medida, o instrumento utilizado, a data e as condições ambientais relevantes. Deve também indicar que equipamentos foram desligados ou permaneceram ligados durante o ensaio.

O critério de aceitação deve ser registado com a respetiva fonte ou fundamento. Um resultado de resistência sem a configuração de ensaio e o método de aceitação correspondentes tem valor limitado, porque a dimensão e a topologia do circuito FV ligado afetam a interpretação.

A periodicidade dos ensaios deve seguir os requisitos de comissionamento da central, o plano de manutenção, o historial de operação, as instruções dos equipamentos, as obrigações contratuais e as condições observadas. Podem justificar-se ensaios adicionais após reparações de cabos, trabalhos em conectores, entrada de água, alarmes de isolamento do inversor, incidentes elétricos ou outros eventos que possam afetar o isolamento.

Não há qualquer vantagem em repetir medições segundo um calendário arbitrário se os resultados não puderem ser comparados nem originar ações. O programa de inspeção deve definir porque se realiza o ensaio e que alteração desencadearia trabalhos de seguimento.

Os circuitos incompletos ou inacessíveis devem ser documentados como limitações e não registados como satisfatórios.

Um ensaio de resistência de isolamento não identifica todas as avarias FV. Um módulo pode ter uma anomalia térmica, uma célula danificada, um problema no díodo de bypass, mau contacto num conector, desajuste de corrente (mismatch) ou outro defeito, mantendo-se aceitável a resistência de isolamento ensaiada.

O ensaio também não substitui a inspeção termográfica. A IEC 62446-3 aborda a inspeção termográfica em exterior de sistemas FV em funcionamento, incluindo equipamentos, condições ambientais, procedimento, competência do pessoal e elaboração de relatórios. Não prescreve o procedimento de resistência de isolamento nem impõe um intervalo único de temperatura dos módulos para todas as centrais.

Do mesmo modo, as imagens térmicas não podem substituir a medição de isolamento quando a questão diz respeito a fugas elétricas para a terra. Os dois métodos examinam aspetos diferentes do estado da central e podem complementar-se quando o âmbito da inspeção exige ambos.

Um resultado de isolamento satisfatório não prova, por si só, a segurança global da central. A continuidade do condutor de proteção, a polaridade, as disposições de ligação à terra, o funcionamento dos dispositivos de proteção, o estado dos conectores, o comportamento funcional e outras características elétricas podem exigir verificação separada.