• Paso 1: haga coincidir la tensión nominal Un del sistema FV DC con el valor Ucpv
• Paso 2: confirme la configuración de polos según el tipo de puesta a tierra del sistema FV DC
• Paso 3: coordine el SPD con la corriente de cortocircuito prevista del sistema
• Procedimiento de coordinación con la corriente de cortocircuito
• Paso 4: posiciones estándar de cableado del SPD para una protección escalonada y coordinada
• Tabla comparativa de parámetros del protector contra sobretensiones FV CSMS-B40 (protector DC)
•  Cuatro errores comunes al seleccionar un SPD FV DC y sus riesgos de seguridad (con énfasis en la confusión entre Un y Ucpv)
• Conclusión y llamada a la acción 
• Preguntas frecuentes

GUÍA TÉCNICA | SEGURIDAD ELÉCTRICA

Las instalaciones fotovoltaicas residenciales en tejados, los sistemas solares comerciales distribuidos y las grandes plantas fotovoltaicas sobre suelo utilizan cables DC tendidos en exteriores, por lo que están especialmente expuestos a sobretensiones inducidas por rayos, elevaciones del potencial de tierra y transitorios de conmutación en corriente continua. Un protector profesional contra sobretensiones para sistemas fotovoltaicos y una solución completa de protección contra sobretensiones para sistemas solares fotovoltaicos son esenciales para garantizar un funcionamiento fiable y la seguridad a largo plazo de las plantas fotovoltaicas.

Los inversores, optimizadores DC y componentes electrónicos de las cajas combinadoras tienen una capacidad muy limitada para soportar impulsos; incluso una sobretensión transitoria pequeña puede provocar la parada del inversor, daños permanentes en los semiconductores de potencia o una degradación progresiva del rendimiento de los módulos FV.

Los protectores contra sobretensiones AC no deben utilizarse directamente en circuitos FV DC. Los dispositivos DC diseñados específicamente para fotovoltaica, es decir, los protectores contra sobretensiones fotovoltaicos cumplen con IEC 61643-31 y GB/T 18802.31, e incorporan estructuras de extinción de arco DC para interrumpir la corriente de seguimiento después de desviar la sobretensión y reducir el riesgo de incendio.

Muchos integradores fotovoltaicos y contratistas EPC cometen errores al seleccionar el SPD: instalar un dispositivo para Un=1000V en un sistema FV Un=1500V, usar un equipo 2P en sistemas IT DC flotantes o seleccionar fusibles de respaldo inadecuados para las cajas combinadoras. Estos errores pueden anular por completo la protección contra rayos. A partir de los parámetros técnicos del modelo principal de CRESIN CSMS-B40 PV DC SPD, este artículo organiza de forma sistemática cinco criterios clave: correspondencia con la tensión nominal Un del sistema FV, reglas de selección de Ucpv, configuración de polos, coordinación con la corriente de cortocircuito, así como posiciones de cableado y requisitos de instalación en armario sobre carril DIN. Puede consultar los esquemas completos de protección FV escalonada en la página de soluciones de protección contra sobretensiones para energía solar fotovoltaica.

Paso 1: haga coincidir la tensión nominal Un del sistema FV DC con el valor Ucpv

Un representa la tensión nominal de funcionamiento del sistema FV DC, mientras que Ucpv (Maximum Continuous Operating Voltage for PV) es un parámetro esencial para seleccionar un SPD fotovoltaico. A baja temperatura, la tensión de circuito abierto Voc de los módulos FV aumenta notablemente, por lo que Ucpv debe incluir un margen de seguridad suficiente. Si Ucpv es inferior al valor requerido frente a la Voc real del emplazamiento en condiciones frías para el Un correspondiente, el SPD puede permanecer conduciendo, aumentar su corriente de fuga y sufrir un envejecimiento térmico prematuro.

Reglas estándar de correspondencia de Ucpv para las cuatro principales clases Un de sistemas FV

Sistema FV Un=600V: Ucpv mínimo requerido ≥ DC670V. La versión CSMS-B40 DC670V es adecuada para un sistema nominal de 600V con margen suficiente a baja temperatura y resulta apropiada para pequeñas cadenas FV residenciales.

Sistema FV Un=1000V: Ucpv correspondiente DC1200V, ampliamente utilizado en proyectos solares comerciales distribuidos en tejados con tensión DC nominal de 1000V.

Sistema FV Un=1200V: se requiere un modelo con Ucpv=DC1500V para plantas solares sobre suelo de tamaño medio con tensión nominal de 1200V.

Sistema FV Un=1500V: 1500V es actualmente un estándar de alta tensión habitual en plantas solares de gran escala; se requiere Ucpv=DC1800V para soportar una tensión de circuito abierto de hasta 1650V en condiciones de frío extremo.

Advertencia crítica de selección

AC protectores contra sobretensiones fotovoltaicos están estrictamente prohibidos en circuitos FV DC. Sin componentes específicos de supresión de arco DC, los dispositivos protectores contra sobretensiones fotovoltaicos no pueden extinguir el arco de corriente continua posterior a una sobretensión y pueden provocar incendios en el armario. Toda la serie CSMS-B40 está desarrollada para las cuatro clases Un 600/1000/1200/1500V con valores Ucpv correspondientes DC670/1200/1500/1800V y cumple los ensayos aplicables de IEC 61643-31.

Paso 2: confirme la configuración de polos según el tipo de puesta a tierra del sistema FV DC

Los circuitos FV DC se dividen en sistemas TN-DC con polo negativo puesto a tierra y sistemas IT flotantes. Esta condición determina directamente si debe utilizarse un SPD 2P o 3P. El CRESIN CSMS-B40 PV SPD ofrece versiones modulares 2P y 3P compatibles con los principales esquemas de puesta a tierra para distintos valores Un.

Sistemas TN-DC con negativo puesto a tierra (habituales en instalaciones comerciales sobre tejado): el polo negativo DC está conectado permanentemente al conductor de protección PE. Solo se necesita protección del positivo hacia PE, por lo que el CSMS-B40 2P es una opción rentable para sistemas FV Un de 600 a 1500V.

Sistemas FV IT flotantes (instalaciones aisladas y FV combinado con almacenamiento): durante el funcionamiento normal, ni DC+ ni DC- están conectados a tierra. Un único fallo a tierra puede transferir la tensión completa Un al polo sano. Por ello es obligatoria la protección independiente DC+→PE y DC-→PE, y debe utilizarse el CSMS-B40 3P para evitar daños en el inversor por tensión residual asimétrica.

Cada polo del CSMS-B40 ocupa solo 18mm de ancho, lo que ahorra espacio dentro de las cajas combinadoras de múltiples cadenas para cualquier clase Un. La carcasa es de plástico retardante de llama, se instala sobre carril DIN estándar de 35mm y ofrece grado de protección IP20, por lo que encaja en cajas combinadoras y armarios de inversores con espacio reducido.

Paso 3: coordine el SPD con la corriente de cortocircuito prevista del sistema

Las cajas combinadoras y los armarios DC de inversores presentan distintas corrientes de cortocircuito previstas según el Un del sistema FV. Este valor determina el calibre máximo permitido del fusible de respaldo situado aguas arriba del protector DC. Un fusible mal seleccionado puede no desconectar el circuito cuando el SPD sufre una avería térmica interna, lo que puede generar un cortocircuito sostenido y riesgo de incendio.

Parámetros de coordinación de cortocircuito del CSMS-B40 (idénticos para todas las versiones PV Un)

Las cuatro versiones CSMS-B40 para Un 600/1000/1200/1500V admiten un fusible de respaldo gG/gL de hasta 125A. Sección del cable DC principal: 6–35mm² con par de apriete de 2.5Nm; cable opcional de señal remota: 0.5–1.5mm² con par de contacto de 0.25Nm. La configuración estándar incluye desconexión térmica e indicador visual de fallo; opcionalmente se ofrecen contactos de señal remota y módulo de comunicación 485 para conexión al SCADA de la planta FV y aviso temprano de degradación del módulo, con garantía de fábrica de 3 años.

Procedimiento de coordinación con la corriente de cortocircuito

Confirme primero la tensión nominal Un del sistema FV y después mida la corriente de cortocircuito prevista en el armario donde se instalará el SPD;

si la corriente de cortocircuito es inferior al límite soportado por el SPD correspondiente a la clase Un, seleccione un fusible DC de hasta 125A;

en grandes plantas solares Un=1500V con elevada corriente de cortocircuito deben instalarse seccionadores DC independientes aguas arriba del CSMS-B40, de acuerdo con los requisitos de cableado fotovoltaico de IEC 60364-7-712.

Paso 4: posiciones estándar de cableado del SPD para una protección escalonada y coordinada

Según los principios de una solución completa de protección contra sobretensiones FV, una protección integral contra rayos requiere tres puntos de protección DC coordinados con la tensión nominal Un: cajas combinadoras, entradas DC de los inversores y armarios centralizados de distribución DC en grandes plantas.

Caja combinadora de cadenas FV (protección DC primaria): instale en cada caja un CSMS-B40 correspondiente al Un del sistema para derivar las sobretensiones inducidas por rayos que llegan a través de los cables exteriores de los módulos y evitar que la mayor parte de los impulsos de energía media 8/20μs se transmitan por cables largos hasta la sala de inversores. Reglas de cableado: los terminales positivo y negativo del SPD se conectan directamente a las barras de la caja; la longitud del conductor PE debe mantenerse en 0.5m o menos, sin bucles ni curvas de 90°, para reducir la tensión inducida.

Terminales de entrada DC del inversor (limitación secundaria de tensión): instale un segundo CSMS-B40 correspondiente al Un del sistema en la entrada DC del inversor para atenuar las sobretensiones residuales transmitidas por los largos cables entre caja e inversor y limitar la tensión residual a un nivel seguro para los componentes de potencia. El CSMS-B40 ofrece tiempo de respuesta ≤25ns y corriente de fuga ≤15μA; su baja fuga evita pérdidas de generación, mientras que el valor Up específico para cada clase Un se adapta a los niveles de aislamiento de los inversores habituales.

Armarios centralizados de distribución DC (solo para grandes plantas FV Un=1500V): las plantas sobre suelo con múltiples zonas y tensión nominal DC de 1500V utilizan armarios centralizados de distribución. Debe instalarse una versión CSMS-B40 adecuada para Un=1500V en cada barra para reducir el acoplamiento de sobretensiones entre diferentes bloques FV y conseguir una protección equilibrada de todo el campo solar.

5. Paso 5: especificaciones estándar de montaje en armario sobre carril DIN

Toda la serie CRESIN CSMS-B40 para sistemas FV Un de 600 a 1500V utiliza carril DIN universal de 35mm y grado de protección IP20. Temperatura ambiente de funcionamiento y almacenamiento: -40℃ a +80℃; humedad relativa 5%~95% sin condensación; altitud aplicable ≤3000m. Esto permite su uso en entornos exigentes, desde zonas desérticas hasta armarios exteriores costeros de alta humedad. Reglas principales de instalación en armario:

instale el SPD lo más cerca posible de la barra para reducir la longitud del cableado y la tensión inducida;

deje al menos 20mm de espacio vertical por encima y por debajo de los módulos para facilitar la disipación térmica durante la descarga de energía de la sobretensión;

la carcasa del armario, la base del carril DIN y los terminales PE del SPD deben conectarse a una misma barra equipotencial para eliminar diferencias de potencial dentro del armario;

la comunicación 485 está disponible como opción para plantas FV inteligentes de todas las clases Un. Cuando un módulo se degrada o actúa la desconexión térmica, la alarma se envía automáticamente a la plataforma central de control. El personal de mantenimiento puede identificar el módulo averiado mediante el indicador frontal sin desconectar el campo FV.

Tabla comparativa de parámetros del protector contra sobretensiones FV CSMS-B40 (protector DC)

Cuatro errores comunes al seleccionar un SPD FV DC y sus riesgos de seguridad (con énfasis en la confusión entre Un y Ucpv)

Usar un SPD con Ucpv=DC1500V en un sistema FV con Un nominal de 1500V: muchos contratistas confunden la tensión nominal Un del sistema con el parámetro Ucpv del SPD. A baja temperatura, la Voc de los módulos FV aumenta considerablemente, por lo que Ucpv=DC1500V no deja margen suficiente para un sistema Un=1500V. La corriente de fuga prolongada puede calentar y dañar el SPD, dejando el inversor sin protección. Para Un=1500V se requiere la versión CSMS-B40 con Ucpv=DC1800V.

Instalar un SPD 2P en sistemas FV IT flotantes de cualquier clase Un: un SPD 2P solo proporciona protección DC+ hacia PE. Ante un único fallo a tierra, DC- puede quedar sometido a toda la tensión Un sin limitación, lo que puede dañar los optimizadores DC. Por ello debe utilizarse CSMS-B40 3P en sistemas FV flotantes aislados o con almacenamiento, independientemente del Un.

Conductores PE demasiado largos o con bucles dentro de las cajas combinadoras (afecta a todas las clases PV Un): un PE de más de 0.5m con curvas y bucles genera tensión inducida adicional durante una sobretensión. La tensión residual soportada por los equipos puede superar ampliamente el nivel admisible para ese Un y reducir de forma importante la eficacia del SPD.

Utilizar dispositivos AC protectores contra sobretensiones fotovoltaicos en circuitos FV DC con cualquier tensión nominal Un. Los dispositivos AC protectores contra sobretensiones fotovoltaicos no incorporan una estructura específica de extinción de arco DC adecuada a los rangos Un fotovoltaicos. La corriente de seguimiento después de una sobretensión puede no extinguirse por sí sola y provocar un incendio en el armario. Solo se permiten dispositivos DC específicos certificados según IEC 61643-31, como protectores contra sobretensiones fotovoltaicos la serie CSMS-B40 seleccionada para cada valor PV Un.

Conclusión y llamada a la acción 

Cinco puntos esenciales para seleccionar correctamente un PV DC SPD en función de la tensión nominal Un: confirme primero el Un del circuito FV, elija Ucpv considerando la Voc a baja temperatura, seleccione 2P/3P según el esquema de puesta a tierra DC, coordine el fusible de respaldo con la corriente de cortocircuito del armario, instale protección tanto en la caja combinadora como en el inversor y respete las reglas de montaje sobre carril DIN.

El CRESIN CSMS-B40 PV DC SPD dispone de versiones específicas para las cuatro tensiones nominales Un más habituales: 600V, 1000V, 1200V y 1500V. Su diseño modular estrecho admite señal remota y comunicación 485 opcionales y cuenta con una garantía de 3 años. Es adecuado para sistemas residenciales distribuidos, instalaciones comerciales sobre tejado y grandes plantas solares sobre suelo.

Si necesita una solución SPD totalmente personalizada según el Un de su proyecto FV, el esquema de puesta a tierra, la disposición de las cajas combinadoras y el nivel de riesgo de rayos, envíenos la tensión de su cadena FV. Nuestros ingenieros propondrán la configuración CSMS-B40 adecuada en número de polos y Ucpv, junto con los diagramas de cableado y la selección del fusible de respaldo.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre el Un del sistema y el Ucpv del SPD en un proyecto solar FV?

Un es la tensión DC nominal del sistema de cadenas FV (600V/1000V/1200V/1500V). Ucpv es la tensión máxima de funcionamiento continuo del SPD DC y debe mantener margen suficiente frente al aumento de Voc a baja temperatura. No debe seleccionarse Ucpv simplemente igual a Un, ya que puede aumentar la corriente de fuga y producir un fallo térmico prematuro.

¿Todas las cajas combinadoras FV necesitan un CSMS-B40 Type 2 DC SPD?

Sí. Los campos FV exteriores están expuestos con frecuencia a sobretensiones inducidas por rayos y transitorios de conmutación DC. El CSMS-B40 Type 2 SPD puede derivar la mayor parte de los impulsos 8/20μs de energía media en la caja combinadora. Si existe riesgo de impacto directo de rayo, debe añadirse un Type 1 o Type 1+2 SPD coordinado en la entrada principal.

¿Cuándo debo elegir un CSMS-B40 PV SPD 2P o 3P?

Para sistemas TN-DC con negativo puesto a tierra, habituales en instalaciones comerciales sobre tejado, el CSMS-B40 2P es suficiente. Para sistemas IT flotantes aislados o combinados con almacenamiento, sin conexión a tierra de los polos DC, se requiere un SPD 3P para proteger de forma independiente DC+→PE y DC-→PE y evitar daños por tensión residual asimétrica.

¿Qué parámetros debo comparar al seleccionar un PV DC SPD para Un=1500V?

Deben comprobarse conjuntamente cuatro indicadores: Ucpv adecuado (DC1800V para un sistema FV Un=1500V), capacidad de descarga In e Imax, nivel de protección Up y calibre máximo permitido del fusible de respaldo. Evaluar la calidad del SPD solo por un parámetro como Imax puede llevar a una selección incorrecta.

¿Puede un protector AC sustituir al CSMS-B40 DC SPD en circuitos de cadenas FV?

No. Un SPD AC convencional no dispone de la estructura específica de extinción de arco DC necesaria para una aplicación conforme a IEC 61643-31. Después de una sobretensión, la corriente de seguimiento DC puede mantenerse y crear riesgo de incendio. En circuitos FV DC deben utilizarse protectores DC certificados como el CSMS-B40.

¿Es necesaria una instalación SPD de dos niveles (caja combinadora + entrada DC del inversor) en sistemas FV?

Se recomienda en plantas fotovoltaicas terrestres y offshore. Los largos cables DC entre cajas combinadoras e inversores transmiten sobretensiones residuales. Una coordinación de dos etapas con CSMS-B40 permite limitar aún más la tensión residual hasta un nivel seguro para los semiconductores de potencia del inversor.

¿Necesita el CSMS-B40 DC SPD un fusible de respaldo independiente?

Sí. El CSMS-B40 admite un fusible de respaldo gG/gL de hasta 125A. Determine primero la corriente de cortocircuito prevista del armario y seleccione un fusible DC adecuado inferior a 125A para garantizar una desconexión rápida si el SPD sufre una avería térmica interna.

¿Puede un PV DC SPD eliminar por completo todos los daños por sobretensión en los inversores?

Ningún SPD puede ofrecer una garantía de fallo cero del 100%. Una protección completa contra rayos depende de la correcta coordinación entre Un y Ucpv, la configuración de polos, conductores PE cortos, una unión equipotencial fiable y una arquitectura SPD de dos etapas bien coordinada, además del dimensionamiento adecuado del CSMS-B40.

Para cualquier consulta sobre selección o disposición del SPD, envíe a nuestro equipo la tensión de su cadena FV y los planos para recibir una solución CSMS-B40 personalizada. También ofrecemos pedidos OEM/ODM de dispositivos de protección contra sobretensiones solares. Póngase en contacto con nosotros hoy.