Laboratório PV Estuda o Comportamento de Conectores no Longo Prazo

Existem milhões de conectores plug-in em geradores fotovoltaicos instalados em telhados no mundo todo. Como o campo da energia solar é relativamente novo, não se conhece a fundo o comportamento de alguns componentes, como os conectores PV, ao longo do tempo, especialmente porque os sistemas fotovoltaicos têm uma longa vida útil e praticamente não requerem manutenção, a não ser o monitoramento operacional, que normalmente é feito de forma automatizada e remota.

O cabeamento do módulo, em especial, costuma ser usado por décadas sem exigir nenhuma intervenção. No entanto, em caso de defeito, os conectores plug-in podem causar grandes danos aos geradores solares. A qualidade dos conectores fotovoltaicos utilizados e seu manuseio correto durante a instalação são, portanto, de suma importância.

Para saber mais sobre a condição de envelhecimento dos conectores fotovoltaicos em campo, o laboratório fotovoltaico da Bern University of Applied Sciences (BFH), na Suíça, realizou um estudo de medição em cooperação com a fabricante Stäubli Electrical Connectors, no qual os conectores fotovoltaicos de vários sistemas fotovoltaicos foram examinados em laboratório.

Os pesquisadores mediram a resistência de contato e examinaram o aquecimento dos conectores fotovoltaicos sob diferentes classificações de corrente. Também foram testadas a resistência de alta tensão, a resistência de isolamento e a proteção IP.

O estudo

É importante ressaltar aqui que os estudos realizados pelo laboratório fotovoltaico da BFH são contínuos. Portanto, os resultados apresentados aqui são parciais, constituindo os achados referentes a um primeiro lote de conectores. Os pesquisadores esperam poder fornecer aos fabricantes informações sobre como melhorar a qualidade do produto, bem como favorecer uma melhor compreensão do envelhecimento desse componente crítico dos sistemas fotovoltaicos.

Foram examinados conectores fotovoltaicos de diferentes fabricantes e de vários tipos, bem como as chamadas conexões cruzadas. Seu comportamento de envelhecimento foi avaliado com base nos seguintes fatores:

Idade dos conectores;
Condições às quais os conectores estavam expostos na instalação (proteção contra chuva, sol e temperaturas extremas);
Tipo de conector (conectores originais e instalações com conexão cruzada);
Tipo de crimpagem (seja realizada pelo fabricante ou em campo).

O procedimento de testes combinou requisitos de três normas IEC, uma UL e três EM, com destaque para os critérios de teste da IEC 62852: “Conectores para aplicação de CC em sistemas fotovoltaicos – Requisitos e testes de segurança”.

Resistências de contato de mais de 5 mΩ foram medidas apenas para as conexões cruzadas (valor limite normativo para novos conectores fotovoltaicos de acordo com IEC 62852).

Foi medida com precisão a resistência de cada conector sob diferentes classificações de corrente e também foram realizados testes de umidade e alta tensão.

Resultados

As principais descobertas foram as seguintes:

Os conectores PV MC3 demonstraram a menor resistência de contato dentre os testados.
Os conectores PV MC4 também demonstraram valores baixos sem um número grande de discrepâncias (valores fora da faixa interquartil em 1,5 vezes).
As conexões cruzadas apresentaram resistências de contato mais altas.
Uma conexão cruzada apresentou resistências muito maiores na faixa de > 45 mΩ, sendo severamente deformada ao ponto de não poder mais ser separada.

No que diz respeito aos vários sistemas fotovoltaicos, foram feitas as seguintes observações:

Grandes diferenças nos resultados foram atribuídas aos diferentes locais de instalação.
Uma determinada usina fotovoltaica apresentou um alto grau de dispersão e valores discrepantes maiores. O sistema em questão havia sido reinstalado e os conectores fotovoltaicos ficaram armazenados de forma desprotegida no canteiro de obras por um longo período de tempo.
Outra usina fotovoltaica, localizada próximo a uma estação de tratamento de esgoto, também apresentou valores aumentados e alta discrepância. As conexões dessa instalação também falharam no teste de resistência do isolamento. Uma conexão clara entre resistência de contato e aquecimento foi determinada na carga de energia das conexões com classificações de corrente.

Os testes de alta tensão e corrente de fuga mostraram os seguintes resultados:

Todas as amostras passaram no primeiro teste de alta tensão no início do processo de medição.
Após as conexões terem passado também pelo teste de aquecimento, teste de resistência de isolamento e teste de permeabilidade IP, houve vários exemplares que não passaram no segundo teste de alta tensão.
No entanto, com base nas investigações realizadas, nenhuma correlação clara pode ser estabelecida entre as observações (por exemplo, umidade no conector plug-in) e falha no teste de isolamento, teste de alta tensão e teste IP.