A Inteligência Artificial nos ajuda a evitar arcos elétricos, sabe como?

Arco elétrico:

Provavelmente já ouvi este termo em mais de uma ocasião e inclusive saberá quais são as consequências que este pode ter, mas sabe mesmo o que é um arco elétrico e o porquê da sua origem?

Um arco elétrico poderia ser definido como descarga elétrica produzida entre dois elétrodos situados num meio gasoso. O que vem a implicar que, quando existe uma grande diferença de potencial entre dois pontos próximos de materiais condutores, as moléculas de ar que se encontram no meio tendem a ionizar-se e transportar esta carga elétrica de um para outro.

Isto provoca que na dita união se gere calor e possa afetar aos elementos que se encontram ao redor, chegando a provocar um incêndio.

Portanto, cada vez que se descasca um cabo, se desliga do seu terminal ou afrouxam uns conectores, existe o risco da presença de arco elétrico. Ainda assim, podemos reparar que, segundo o ponto da instalação em que este ocorra, pode ser mais ou menos perigoso. A que se deve?

Se temos numa moradia um cabo que esta deteriorado ou descascado, existe risco da presença de arco elétrico, mas este não vai ser implicar um risco tão elevado desde que a corrente que flui por este cabo seja alterna.

A corrente alterna apresenta uma onda sinusoidal que tende a passar por zero provocando desta forma que o arco elétrico se interrompa de forma natural:

No entanto, as partes do circuito elétrico em que a corrente que flui é contínua, será um problema devido à tensão constante implicada pela sua natureza. Isto engloba a maior parte da instalação que tem a ver com a própria fotovoltaica.

Se não existe um elemento de corte, este arco elétrico pode manter-se no tempo trazendo graves consequências como a danificação de equipamentos eletrónicos presentes na instalação, rutura ou fundição dos conectores ou possíveis incêndios por alcançar temperaturas até 3000 ºC.

Isto implica um alto risco tanto para instaladores e bombeiros como para a própria instalação, por se encontrar com níveis altos de voltagem e correntes em contínua.

Por isso, em diferentes países chegou a abordar-se este tema através do regulamento como é na NOM001(NEC2017)secc.690.11 mexicana que indica a obrigatoriedade da presença de um interruptor de falha por arco em sistemas fotovoltaicos de 80 V ou maior ou a UL1699B americana, que especifica que o equipamento de deteção deve ser capaz de detetar e interromper arcos maiores de 300 W em menos de 2,5 segundos.

Embora na Europa ainda não exista um regulamento similar, quem sabe se a curto/meio prazo contaremos com alguma coisa deste estilo, pelo que é melhor estar preparado.

Tipos de arco elétrico em FV

 O arco elétrico em fotovoltaica pode surgir de 3 maneiras:

Arco elétrico em série:

As ligações em série podem dar problemas quando estão danificadas ou mal ligadas e, enquanto o investidor está a produzir, surge este arco.

Arco elétrico à terra:

Este tipo de arco é capaz de ser detetado através de um equipamento diferencial RCD

Arco elétrico em paralelo:

Isto ocorre quando o isolamento da cablagem não é totalmente correto e se gera um fluxo entre os condutores positivo e negativo antes do devido.

Solução segundo regulamento

Segundo os regulamentos aplicados, deve instalar-se um dispositivo AFCI (Arc-Fault Circuit-Interrupters) que seja capaz de detetar o arco e corte a linha em caso necessário:

Para detetar os arcos elétricos nestes sistemas, realiza-se através de medições de frequência. Os arcos geram um sinal de ruído branco de alta frequência, normalmente concentrada entre os 10 kHz e os 100kh, pelo que se realiza uma medição do espetro de frequência do valor médio:

Embora o sistema pareça de fiar, existem certos elementos ou circunstâncias que podem provocar a deteção falsa de um arco elétrico. Este sinal de frequência pode ser atenuado por um excesso de comprimento, nós ou enredos nos cabos empregados na parte de contínua ou mesmo pelos filtros formados entre a capacitância do painel FV e a própria indutância da linha.

Os otimizadores, que funcionam como switches de alta frequência em eletrónica de potência, também podem provocar este alarme falso.

A instalação de investidores em paralelo também pode ser um elemento de geração de ruído na linha e, portanto, alterar as medições, gerando um possível alarme não válido.

As consequências que estes alarmes falsos podem ter traduzem-se em grandes chatices tanto para os donos das instalações como para os próprios instaladores que veem como se interrompe a produção de forma alternada da própria fábrica, veem-se obrigados a assistir à mesma para parar o problema e gera-se certa dúvida neste sistema de controlo de arco elétrico.

Tudo isto fica também repercutido no grande incremento nos custos de manutenção implicados pelas ditas ações e nas perdas de produção pelos cortes do sistema.

Solução Huawei perante esta problemática.

Perante esta situação, muitas marcas líderes no mercado decidiram tomar medidas e desta maneira minimizar o impacto que possa ter mostrando uma maior fiabilidade.

Vamos mostrar a seguir a solução adotada pela Huawei e o seu AI BOOST AFCI.

A maioria dos investidores Huawei contam com o elemento AFCI incorporado de forma a aumentar a segurança e fiabilidade deste sistema de controlo, reduzem-se os custos em equipamento e manutenção e assegura-se a compatibilidade de todos os componentes.

Além de tudo isto, assegura-se o cumprimento do regulamento regulador existente perante esta problemática.

E estão a perguntar: no que consiste este sistema AI BOOST AFCI? Pois bem, não só implica que o sistema tenha incorporado um equipamento controlador de arco elétrico, como também se baseia na recolha e análise de dados sobre o arco elétrico de forma global através de algoritmos de melhoria de deteção constante.

Esta informação vai ser implementada e melhorada nos próprios investidores através da atualização de firmware regularmente.

Isto finalmente se traduz numa deteção e interrupção de arco mediante inteligência artificial de milissegundos, evitando interferências tanto internas como externas.

Outra das grandes vantagens que apresenta este sistema é que não só é capaz de alertar sobre a presença de arco elétrico, mas também indica em que string está a ocorrer, poupando assim tempo e custo em manutenção no conserto da falha.

Para poder corroborar a fiabilidade deste sistema, realizaram-se mais de 100 provas em diferentes condições como a presença ou não de otimizadores, diferentes comprimentos de cabo e a instalação de investidores em paralelo. Em seguida, apresenta-se uma tabela das diferentes variáveis e resultados de algumas das ditas provas:

Conclusões

Um dos principais problemas que assola a fotovoltaica é a presença de arco elétrico já que, ao trabalhar em corrente contínua, este pode alcançar grandes temperaturas e as suas consequências podem ser devastadoras.

Perante situações como esta, geraram-se regulamentos que obrigam à proteção das centrais com equipamentos de deteção e corte e as marcas do mercado reagiram com o fim de facilitar esta situação.

O sistema de controlo AI BOOST AFCI da Huawei supõe uma grande vantagem para a sua instalação frente à de um investidor convencional que precisa de um equipamento de deteção AFCI externo já que:

• Implica poupança em equipamento e manutenção da planta.
• Assegura a compatibilidade dos equipamentos utilizados na fábrica.
• Aumenta-se a fiabilidade e segurança graças à sua capacidade de análise e melhoria constante.
• Identifica-se a origem do problema permitindo pará-lo diretamente, poupando em custos de manutenção pela procura da falha.

No final de contas, vai ter em conta a possibilidade da presença de arco elétrico na sua próxima instalação?