Un panel solar en el techo de un edificio presenta un peligro para los bomberos que un sistema montado en el suelo no presenta: los conductores eléctricos están en una estructura a la que los bomberos deben acceder, cortar y ventilar en condiciones de emergencia. La Sección 690.12 de NEC 2020, el requisito de apagado rápido, aborda esto al exigir que todos los conductores activos dentro del límite del conjunto se desenergice dentro de los 30 segundos posteriores al inicio del apagado. Para cualquier proyecto comercial de azotea permitido según NEC 2020 o posterior, el cumplimiento no es opcional.
El peligro de parada rápida aborda
Un sistema de inversor de cadena estándar, cuando se abre la desconexión de CA, deja de convertir energía, pero las cadenas de CC entre los módulos y el inversor permanecen vivas mientras la luz del sol incida sobre el conjunto. Una cadena de 20 módulos a 40 V por módulo produce 800 V CC incluso con el inversor completamente fuera de línea. Los bomberos que abren un agujero en el techo para ventilar un incendio se encontrarán con conductores energizados que el sistema eléctrico de CA del edificio no puede controlar.
El apagado rápido elimina este peligro al garantizar que dentro de los 30 segundos posteriores al inicio del apagado (a través de un interruptor dedicado en la entrada de servicio), todos los conductores dentro de 1 pie del límite del conjunto se reduzcan a 30 V o menos. Por debajo de 30 V CC, el riesgo de descarga eléctrica y arco eléctrico para el personal desprotegido cae por debajo de niveles potencialmente mortales.
Lo que requiere la Sección 690.12 de NEC 2020
El NEC de 2020 (adoptado progresivamente por los estados de EE. UU. a partir de 2020) endureció los requisitos de cierre rápido introducidos en el NEC de 2017:
- Alcance: todos los sistemas fotovoltaicos en o dentro de edificios: tejados, fachadas, BIPV. Los sistemas montados en el suelo en terrenos abiertos están exentos.
- Límite de tensión: todos los conductores dentro del límite del conjunto deben estar a 30 V o menos dentro de los 30 segundos posteriores al inicio del apagado rápido.
- Límite de matriz: un perímetro de 1 pie alrededor de la matriz. Todos los conductores dentro de este límite, incluidas las cajas de conexiones de los módulos, los optimizadores de CC y el cableado entre módulos, deben cumplir con el límite de 30 V.
- Iniciación: Se debe ubicar un interruptor de apagado rápido en la entrada del servicio público, claramente etiquetado y accesible para los bomberos sin ingresar al edificio.
- Indicación: una indicación visual (normalmente una luz o señal) debe confirmar que se ha iniciado el apagado rápido y que el conjunto está en estado de apagado.
Arquitecturas de sistema compatibles
| Arquitectura | ¿Cumple con NEC 2020? | Cómo se logra el cierre | Impacto en los costos |
|---|---|---|---|
| Electrónica de potencia a nivel de módulo (microinversores) | Sí, inherentemente compatible | El microinversor de cada módulo deja de convertir cuando se retira la alimentación de CA al inicio del apagado. | Alto: los microinversores cuestan más por vatio que los inversores de cadena |
| Optimizadores de potencia CC con inversor string | Sí, si los optimizadores admiten el cierre de MLPE | Los optimizadores adoptan de forma predeterminada un estado "seguro" de bajo voltaje cuando se pierde la comunicación desde el inversor. | Moderado: costo del optimizador agregado al sistema de inversor de cadena |
| Inversor de string con dispositivo de parada rápida a nivel de string (SRSD) | Sí, si SRSD cumple con 690.12 | El módulo SRSD dedicado corta la cadena de CC en el límite del arreglo en la señal de apagado | Inferior a MLPE: un SRSD por cadena en lugar de por módulo |
| Inversor de cadena, sin dispositivos adicionales | No, no cumple con NEC 2020 | Las cadenas de CC permanecen activas a pleno voltaje; sólo el lado de CA está aislado | N/A — no conforme |
| Inversor híbrido con transmisor de apagado rápido integrado | Sí, si el inversor está certificado según UL 1741 SA con apagado rápido | El inversor detiene el MPPT y envía una señal de apagado a los dispositivos del lado del conjunto | Similar a cadena + SRSD |
Dispositivos de apagado rápido a nivel de cadena (SRSD): el camino comercial rentable
Para sistemas comerciales con muchas cadenas y preferencia por inversores de cadena, los optimizadores a nivel de módulo en cada módulo son costosos y añaden complejidad a la instalación. Dispositivos de apagado rápido a nivel de cadena (uno por cadena, instalado en el borde del arreglo) son la alternativa con costos optimizados. Funcionan manteniendo una señal de "habilitación" alimentada desde el inversor; cuando el interruptor de apagado rápido abre el circuito de CA, la señal de habilitación se pierde y el contacto a prueba de fallas del SRSD abre la cadena de CC en milisegundos.
Los SRSD son significativamente más baratos que los MLPE por módulo: un SRSD típico maneja una cadena (de 10 a 25 módulos) por entre 80 y 150 dólares instalados, frente a 80 y 150 dólares por módulo para los optimizadores. En un sistema de 500 kWp con 250 módulos (suponiendo 2 módulos kW y 25 por cadena = 10 cadenas por inversor), la diferencia de costo puede exceder los $30 000 instalados.
Requisitos de etiquetado y señalización
NEC 2020 requiere un etiquetado específico en múltiples puntos:
- Interruptor de apagado rápido: Etiqueta "INTERRUPTOR DE APAGADO RÁPIDO DEL SISTEMA SOLAR FV", fondo ROJO, letras de mínimo 3/8".
- En la matriz: un cartel que indique que el sistema tiene capacidad de apagado rápido, colocado para ser visible desde el punto de acceso al techo.
- Diagrama del sistema: Se debe publicar permanentemente un diagrama unifilar del sistema fotovoltaico en la ubicación del interruptor de apagado rápido.
- Dispositivo de indicación: una luz visible o un letrero que indique el estado "SISTEMA EN APAGADO RÁPIDO" cuando se ha iniciado el apagado.
Cierre rápido en jurisdicciones que no pertenecen a NEC
Fuera de EE. UU., los requisitos de cierre rápido varían. La norma europea IEC 60364-7-712 requiere un interruptor de aislamiento de CA accesible en el punto de conexión a la red, pero (a partir de las ediciones actuales) no exige una reducción de voltaje dentro del límite del conjunto a 30 V. Sin embargo, varios países europeos han introducido enmiendas nacionales que exigen dispositivos de seguridad a nivel de módulo o de cadena para nuevos sistemas comerciales de techo. La norma alemana VDE-AR-E 2100-712, por ejemplo, incluye requisitos para "bajo voltaje seguro" en el conjunto en condiciones de emergencia.
Para proyectos en Medio Oriente y Asia Central dirigidos a mercados de exportación o que utilizan códigos con referencia a los EE. UU., confirme los requisitos de cierre rápido con la autoridad competente local (AHJ). Contáctenos para discutir las especificaciones de equipos para cualquier jurisdicción: nuestros inversores Sungrow están certificados según los estándares IEC, CE y UL y son compatibles con los principales sistemas MLPE y SRSD para diseños que cumplen con NEC.
Impacto en el diseño del sistema.
El cumplimiento del cierre rápido debe tenerse en cuenta en el diseño del sistema desde el principio, no modernizarse después de la revisión del permiso:
- Especifique los requisitos de SRSD o MLPE en la solicitud de cotización para que los contratistas fijen el precio correcto
- El enrutamiento de cadenas debe terminar en cajas combinadoras accesibles o puntos de montaje en el borde del arreglo para la instalación de SRSD
- El interruptor de apagado rápido debe incluirse en el diagrama unifilar presentado para el permiso.
- La lista de verificación de puesta en servicio debe incluir una prueba en vivo de la función de apagado rápido; consulte nuestra guía de lista de verificación de puesta en marcha
- Los requisitos de AFCI (interruptor de circuito por falla de arco) según NEC 2020 Sección 690.11 se aplican simultáneamente con el apagado rápido; algunos inversores incluyen AFCI integrado