Dispositivo de protección de falla a tierra

Diagrama de cableado de un sistema FV autónomo con un controlador de carga con control de iluminación de CC y un inversor para cargas de CA. (1) Dispositivo de protección de falla a tierra (GFPD).

Diagrama de cableado de un sistema FV autónomo con un controlador de carga con control de iluminación de CC y un inversor para cargas de CA. El sistema está tiene una falla a tierra de CC en un conductor no puesto a tierra en el cableado de la fuente FV.

Un dispositivo de protección de falla a tierra (GFPD) utiliza un interruptor automático de baja corriente (.5-1 A) para crear una conexión entre un conductor (cable) y tierra en el lado de CC de un sistema FV, lo que crea un conductor puesto a tierra. Este interruptor automático está conectado a otro interruptor automático a cual se conecta el conductor sin conexión a tierra. En el caso de una falla a tierra, el interruptor automático de baja corriente se disparará eliminando la conexión entre el conductor de tierra y la tierra, pero también abre o aisla el conductor no puesto a tierra del circuito de la fuente FV. Un GFPD mejorará la seguridad en todos los sistemas con una conexión a tierra de CC, pero son más vitales para los sistemas que tendrán módulos FV montados en el techo de una estructura. La construcción de un sistema montado en poste o en tierra minimizará el riesgo de incendio para las personas en caso de una falla a tierra y puede ser una forma de aumentar la seguridad de un sistema. Los dispositivos de protección contra fallas a tierra pueden ser un costo adicional significativo para los sistemas pequeños y pueden ser difíciles de encontrar en muchos lugares, lo que generalmente limita su uso en muchas partes del mundo.

Un GFPD juega un papel importante en un sistema FV con una conexión a tierra de CC al ayudar a prevenir incendios por fallas a tierra que no son detectadas por dispositivos de protección contra sobrecorriente (DPCS). Una falla a tierra puede pasar desapercibida porque los OCPD para la fuente FV son dimensionados para la corriente máxima de la fuente FV , lo que significa que los DPCS a menudo son ineficaces contra fallas a tierra de CC que ocurren en la fuente FV, ya que no exceden su clasificación actual. Esto puede provocar un incendio porque PV modules continuará proporcionando corriente mientras haya luz solar y un circuito. El diagrama de la derecha muestra cómo funciona un GFPD durante una falla a tierra en un conductor de CC no puesto a tierra:

1. Se produce una falla en un conductor de CC no puesto a tierra de un sistema.
2. La corriente de la falla sigue el |conductor puesto a tierra de equipos (PTE) de regreso al embarrado para que el conductor no puesto a tierra complete el circuito. Un oleada de corriente viene de la fuente FV.
3. Se supera la corriente del GFPD en la conexión entre la tierra y el conductor puesto a tierra. El dispositivo abre o aisla la conexion entre el sistema CC y la tierra. La falla se desactiva.

Esto tiene el beneficio de reducir el potencial de un incendio resultante de la falla a tierra, pero también crea un nuevo peligro. Un conductor puesto a tierra, como el cable negro de CC en el diagrama, tendrá un voltaje de 0 V a tierra; los conductores puestos a tierra generalmente son seguros al tacto. Un conductor no puesto a tierra, como el cable rojo de CC en el diagrama, tendrá el voltaje de la fuente FV en relación a la tierra y no es seguro tocarlo. El nuevo peligro se crea debido a dos cosas que suceden cuando se activa un GFPD durante una falla a tierra:

1. The previously ungrounded (red) conductor with the PV source voltage relative to ground effectively becomes a grounded conductor with 0 V to ground.
2. The previously safe grounded (black) conductor with 0 V is turned into an ungrounded conductor by removing its ground, which means that it may have the full voltage of the PV source relative to ground.

This creates a hazard for system users or anyone troubleshooting the problem as the issue may not be readily apparent and safe/unsafe conductors of a system have switched roles due to the GFPD. Ground faults should be taken very seriously and any troubleshooting should be done by someone with experience dealing with ground faults.