Cabos CC subdimensionados causam queda de tensão, perda de energia e riscos de incêndio. Cabos superdimensionados desperdiçam dinheiro em cobre. O objetivo do dimensionamento do cabo é encontrar a seção transversal mínima que transporta com segurança a corrente de projeto com queda de tensão e aumento de temperatura aceitáveis ao longo da vida útil de 25 anos do cabo. Este guia aborda as etapas de engenharia para dimensionar cabos CC das cadeias fotovoltaicas até o inversor, seguindo as práticas IEC 60364 e EN 50618.
Etapa 1: Determinar a corrente de projeto
Para um cabo string fotovoltaico, a corrente operacional máxima é a corrente de curto-circuito do módulo (Isc) no STC. O cabo deve suportar isto sem exceder a sua corrente nominal nas piores condições de funcionamento.
A corrente de projeto para cabos string CC é:
Idesign = 1,25 × Isc(STC)
O fator 1,25 leva em conta condições de irradiância acima de 1.000 W/m² (que ocorrem brevemente durante eventos de aprimoramento de bordas de nuvens) e fornece uma margem de segurança de acordo com a IEC 60364-7-712.
Para um módulo típico de 400 Wp com Isc = 10,0 A: Idesign = 12,5 A por string.
Para um cabo de saída do combinador servindo N strings em paralelo: Idesign = 1,25 × Isc × N.
Etapa 2: Aplicar redução de temperatura
As classificações de corrente do cabo são especificadas em uma temperatura ambiente de referência (normalmente 30°C para cabos enterrados, 40°C para conduíte/ar livre). Em temperaturas mais altas, o cabo deve ser reduzido:
| Temperatura ambiente | Fator de redução (cabo Cu, isolamento XLPE) |
|---|---|
| 30°C (referência) | 1.00 |
| 40°C | 0.87 |
| 50°C | 0.71 |
| 60°C | 0.50 |
| 70°C | 0,00 (cabo não adequado acima de 70°C para XLPE padrão) |
Em climas quentes onde as superfícies do telhado atingem 60-70°C, os cabos roteados ao longo da parte inferior dos painéis devem usar cabos com classificações de temperatura mais altas (cabos fotovoltaicos com classificação de 120°C ou 150°C — certificação EN 50618) em vez do XLPE padrão de 90°C. Sempre especifique a temperatura de instalação, e não a temperatura do ar ambiente, ao dimensionar cabos em climas quentes.
Etapa 3: aplicar a redução da classificação do método de instalação
Os cabos em conduítes ou agrupados ficam mais quentes do que cabos individuais no ar livre. O fator de redução do método de instalação:
| Método de instalação | Fator de redução |
|---|---|
| Cabo único, ar livre | 1.00 |
| 2 cabos tocando, ar livre | 0.87 |
| 3 cabos em formação plana, ar livre | 0.79 |
| 3 cabos em conduíte (não mais que 2 circuitos) | 0.70 |
| Cabos em calhas salientes | 0.75 |
Para a classificação mínima exigida do cabo: Irated (min) = Idesign ÷ (redução de temperatura × redução de instalação)
Exemplo: corrente de projeto de 12,5 A, ambiente de 50°C, em conduíte:
Irado (min) = 12,5 ÷ (0,71 × 0,70) = 12,5 ÷ 0,497 = 25.2 Classificação mínima do cabo
Nas tabelas de cabos, um cabo fotovoltaico de cobre de 4 mm² (EN 50618) tem uma classificação de ar livre de aproximadamente 50 A, que após a redução dá 50 × 0,497 = 24,8 A – marginalmente insuficiente. Especifique 6mm² (classificado em ~65 A, reduzido para 32,3 A) — adequado com margem.
Passo 4: Verifique a queda de tensão
A queda de tensão nos cabos string CC reduz a faixa de operação MPPT do inversor e causa perdas de potência resistiva. A queda de tensão máxima aceitável para cabos string é normalmente:
- 1% do Vmpp no STC — para instalações de alta qualidade
- 2% do Vmpp no STC — máximo aceitável (orientação IEC 60364)
Fórmula de queda de tensão: ΔV = 2 × L × I × ρ / A
Onde L = comprimento do cabo unidirecional (m), I = corrente de projeto (A), ρ = resistividade (0,0175 Ω·mm²/m para cobre), A = seção transversal do cabo (mm²). O fator 2 é responsável por condutores positivos e negativos.
Para um comprimento de corda de 100 m (unidirecional), cabo de 12,5 A, 4 mm²:
ΔV = 2 × 100 × 12,5 × 0,0175 / 4 = 10,9V
Se Vmpp por string = 30 módulos × 32 V = 960 V, então 10,9/960 = 1,14% — aceitável. Para um percurso de 200 m, a queda de tensão dobra para 2,3% – excede o limite de 2%. Aumente o tamanho para 6 mm² ou reduza o comprimento da corda.
Etapa 5: selecione o cabo
Os cabos fotovoltaicos CC devem ser certificados conforme EN 50618 (ou equivalente IEC 62930) para aplicações fotovoltaicas externas. Principais certificações:
- Resistência UV: Os cabos fotovoltaicos devem resistir a mais de 25 anos de exposição aos raios UV sem rachar
- Classificação de temperatura: Cabos padrão EN 50618 classificados como 90°C contínuos. Especifique 120°C ou 150°C para instalações em telhados em climas quentes
- Tensão do sistema: Deve ser classificado para a tensão do sistema — 1.000 V ou 1.500 V
- Sem halogênio: Exigido pela maioria dos padrões para instalações onde a emissão de gases tóxicos em incêndios é uma preocupação
Seções transversais comuns usadas em energia solar: 4 mm² (residencial, strings C&I curtas), 6 mm² (a maioria dos cabos de string C&I), 10 mm² (saídas de combinador, trechos mais longos), 16 mm² ou 25 mm² (cabos tronco CC principais de combinadores para inversor).