Instalação elétrica CC: strings, conectores e boas práticas de cabeamento

O que é uma string e por que ela importa

Em sistemas fotovoltaicos, string é o conjunto de módulos conectados eletricamente (normalmente em série) para formar um circuito CC que alimenta uma entrada MPPT do inversor (ou um string inverter). A forma como você monta as strings define a tensão e a corrente do arranjo, impactando desempenho, compatibilidade com o inversor e confiabilidade do cabeamento.

Série x paralelo (na prática)

• Ligação em série: soma tensões (V) e mantém a corrente (A) aproximadamente igual à de um módulo. Ex.: 10 módulos com Voc 50 V → Voc da string ≈ 500 V.
• Ligação em paralelo: soma correntes (A) e mantém a tensão (V) aproximadamente igual à de uma string. Ex.: 2 strings de 10 módulos com Isc 12 A → Isc total ≈ 24 A.

Na prática, a maioria dos projetos usa strings em série e, quando necessário, paraleliza strings iguais em uma caixa de junção (combiner) ou em entradas paralelas do inversor (conforme permitido).

Critérios para montar strings corretamente

1) Compatibilidade elétrica com o inversor (limites que você deve checar)

Antes de crimpar qualquer conector, confira no datasheet do inversor (por MPPT):

• Tensão máxima CC (limite absoluto): a Voc_string corrigida para a menor temperatura do local não pode ultrapassar esse valor.
• Faixa de MPPT: a Vmp_string típica deve cair dentro da faixa de rastreamento para operar bem na maior parte do tempo.
• Corrente máxima por MPPT: a corrente resultante (especialmente com strings em paralelo) não pode exceder o limite.
• Potência/oversizing permitido: respeite a recomendação do fabricante para a relação DC/AC.

2) Correção de Voc por temperatura (evita exceder tensão máxima)

A tensão de circuito aberto aumenta quando a temperatura do módulo cai. Use o coeficiente de temperatura de Voc do módulo (ex.: -0,28%/°C) para estimar a pior condição. Um método prático:

Voc_corrigida ≈ Voc_STC × [1 + |coef_Voc| × (25°C - T_min)]

Exemplo: Voc_STC = 50 V, coef = 0,28%/°C (0,0028/°C), T_min = 0°C → Voc_corrigida ≈ 50 × [1 + 0,0028 × 25] ≈ 53,5 V. Com 10 módulos: ≈ 535 V. Compare com a tensão máxima do inversor.

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3) Strings em paralelo: só paralelize strings equivalentes

Para paralelizar, as strings devem ser idênticas (mesmo modelo de módulo, mesma quantidade em série, mesma orientação/inclinação e, idealmente, mesma condição de sombreamento). Paralelizar strings diferentes pode gerar desequilíbrio de corrente, perdas e aquecimento de cabos/conectores.

4) Polaridade e consistência de montagem

Erros de polaridade são uma das falhas mais comuns em campo. Padronize:

• Defina um ponto de referência (ex.: “saída positiva da string sempre pelo lado direito do arranjo”).
• Use identificação (anilhas/etiquetas) em ambos os extremos: String 1 +, String 1 -, etc.
• Antes de fechar conectores e conduítes, faça medições (seção de testes) para confirmar polaridade.

Conectores (tipo MC4 e compatíveis): crimpagem e inspeção

Compatibilidade: não misture marcas/modelos sem garantia do fabricante

Conectores “tipo MC4” podem ter pequenas diferenças dimensionais e de vedação. Misturar marcas pode causar mau contato, aquecimento e entrada de umidade. Regra prática: use pares do mesmo fabricante e modelo e componentes (macho/fêmea, pinos e carcaças) do mesmo sistema.

Ferramentas e materiais recomendados

• Alicate de crimpagem com matriz adequada ao terminal e seção do cabo (ex.: 4/6 mm² conforme especificação do conector).
• Decapador ajustável (para não cortar filamentos).
• Chave para aperto das porcas do conector (quando aplicável).
• Terminais/pinos originais do conector e anéis de vedação corretos.

Passo a passo de crimpagem (prático)

1. Corte e prepare o cabo com comprimento suficiente para folga técnica (evite emendas desnecessárias).
2. Passe a porca e a vedação do conector no cabo antes de crimpar o terminal (erro comum é esquecer essa etapa).
3. Decape o cabo no comprimento especificado pelo fabricante do conector (tipicamente ~6–8 mm). Não deixe cobre exposto além do terminal.
4. Insira o condutor no terminal até o batente. Verifique se todos os filamentos entraram (sem “bigodes”).
5. Crimpe com a matriz correta, garantindo compressão uniforme. O terminal não deve girar no cabo.
6. Inspeção visual: crimpagem simétrica, sem trincas, sem filamentos soltos, sem deformação excessiva.
7. Teste de tração (puxão firme): o terminal não pode soltar.
8. Montagem final: encaixe o terminal na carcaça até ouvir/sentir o travamento. Aperte a porca conforme especificação para garantir vedação.

Erros típicos e como evitar

• Crimpar com matriz errada → contato de alta resistência e aquecimento. Solução: matriz específica do terminal.
• Decapar demais → cobre exposto e risco de arco/oxidação. Solução: siga o comprimento do fabricante.
• Filamentos cortados → redução de seção e aquecimento. Solução: decapador bem ajustado.
• Conector mal travado → desconexão sob tração. Solução: confirme o “clique” e faça teste de tração.

Boas práticas de cabeamento CC no campo

Seleção e manuseio do cabo

• Use cabo fotovoltaico com resistência UV, isolação adequada e seção conforme projeto.
• Evite que o cabo fique em contato direto com bordas metálicas, telhas cortantes ou pontos quentes.
• Planeje rotas curtas e limpas, reduzindo laços e cruzamentos.

Raio mínimo de curvatura

Dobras muito fechadas danificam a isolação e podem causar microfissuras. Siga o raio mínimo do fabricante do cabo (regra prática comum: não dobrar com raio menor que algumas vezes o diâmetro do cabo). Em curvas, prefira trajetos suaves e use curvas apropriadas em eletrodutos.

Fixação, organização e identificação

• Fixe cabos em estrutura com presilhas/abraçadeiras resistentes a UV, sem estrangular o cabo.
• Mantenha cabos elevados e organizados, evitando “barrigas” onde água e sujeira se acumulam.
• Separe e organize por string (ex.: feixes dedicados). Evite misturar ida/volta de strings diferentes sem identificação.
• Identifique em pontos estratégicos: saída do arranjo, entrada em eletroduto, entrada na caixa de junção e chegada ao inversor.

Proteção mecânica: eletrodutos e passagens

• Em trechos expostos a impacto/abrasão, use eletroduto ou canaleta apropriada.
• Em passagens por chapas/estruturas, use buchas e passa-cabos para eliminar arestas vivas.
• Evite compressão do cabo em grampos metálicos. Prefira suportes próprios para FV.

Gestão de loops e redução de interferências

Evite formar grandes laços (loops) com cabos de ida e volta separados. Sempre que possível, roteie o positivo e o negativo da mesma string próximos entre si para reduzir área de loop, melhorar organização e diminuir suscetibilidade a ruídos.

Caixas de junção (combiner box), seccionadoras e fusíveis por string

Quando usar caixa de junção

Uma caixa de junção/combiner é útil quando há várias strings em paralelo e você precisa centralizar conexões, fusíveis por string, seccionamento e, em alguns casos, monitoramento. Em instalações menores, pode ser dispensável se o inversor tiver entradas suficientes e a arquitetura permitir conexões diretas.

Fusíveis por string: quando são aplicáveis

Fusíveis por string são usados principalmente quando há paralelismo de strings e existe possibilidade de corrente reversa de strings “saudáveis” para uma string com falha. Critérios práticos:

• Se houver duas ou mais strings em paralelo no mesmo barramento, avalie a necessidade de fusíveis por string conforme projeto e especificação do módulo (corrente reversa máxima).
• O fusível deve ser CC e dimensionado para a corrente da string (tipicamente baseado em Isc e fatores aplicáveis) e para a tensão do sistema.
• Use porta-fusíveis adequados para CC e para o ambiente (grau de proteção compatível).

Seccionadora CC (chave seccionadora)

A seccionadora CC permite isolar o arranjo do inversor para manutenção e testes. Boas práticas:

• Use seccionadora específica para CC, com tensão/corrente compatíveis.
• Instale em local acessível e protegido, respeitando o trajeto dos cabos e a organização por MPPT.
• Evite manobras sob condições que favoreçam arco (ver seção de cuidados com arco elétrico).

Passo a passo: instalação típica de uma combiner box (visão prática)

1. Defina entradas: uma entrada por string (pares + e -), com prensa-cabos adequados ao diâmetro do cabo.
2. Organize internamente: roteie cabos sem cruzamentos desnecessários e com folga para manutenção.
3. Instale fusíveis por string (quando aplicável) no polo definido pelo projeto, usando componentes CC.
4. Instale barramentos (ou terminais de distribuição) para o paralelismo, mantendo aperto conforme torque especificado.
5. Instale a seccionadora na saída para o inversor, garantindo que a chave esteja corretamente dimensionada.
6. Identifique entradas (String 1, 2, 3...) e saída (MPPT A/B), e marque polaridade.
7. Verifique apertos e integridade de vedação (prensa-cabos, tampas, juntas).

Medições básicas antes de conectar ao inversor (com foco em evitar falhas e arco)

Antes de conectar strings ao inversor, faça verificações para confirmar polaridade, integridade do circuito e ausência de falhas de isolamento. Use instrumentos adequados e siga procedimentos internos de segurança do trabalho.

1) Medição de tensão de circuito aberto (Voc) por string

Objetivo: confirmar polaridade e se a quantidade de módulos em série está correta.

1. Com a string desconectada do inversor/combiner (extremidades livres), ajuste o multímetro para tensão CC em escala adequada.
2. Meça entre os conectores + e - da string.
3. Compare com o valor esperado (aproximado) para as condições do momento (irradiância/temperatura). Diferenças grandes indicam módulo faltando, conexão errada ou falha.

Interpretação rápida:

• Leitura positiva coerente → polaridade provavelmente correta.
• Leitura negativa → polaridade invertida nos pontos de medição (ou identificação trocada).
• Leitura muito baixa/zero → circuito aberto interno, conector mal crimpado, módulo desconectado.

2) Continuidade (quando aplicável)

Objetivo: verificar se há interrupções em trechos de cabo/conexões. Em strings FV, a continuidade direta entre + e - não deve ser testada como “curto” (isso indicaria falha). O uso típico é:

• Testar continuidade de um trecho de cabo isolado (ex.: do telhado até a combiner) antes de conectar aos módulos.
• Confirmar continuidade de condutores e ausência de inversão em extensões e chicotes.

3) Teste de isolamento (megômetro) entre condutores e terra

Objetivo: detectar fuga para a estrutura/terra por dano de isolação, esmagamento em eletroduto, umidade em conectores, etc.

1. Mantenha a string desconectada do inversor e de dispositivos sensíveis.
2. Conforme procedimento do equipamento, aplique tensão de teste apropriada e meça resistência entre + e terra e entre - e terra.
3. Valores baixos indicam problema de isolação e exigem inspeção do trajeto, conectores e pontos de passagem.

Registre os resultados por string (ex.: planilha de comissionamento) para rastreabilidade.

Cuidados práticos para evitar arco elétrico em CC

Em corrente contínua, o arco é mais difícil de extinguir do que em CA. Boas práticas para reduzir risco:

• Nunca desconecte conectores sob carga. Conectores devem ser manobrados com o circuito desenergizado/isolado conforme procedimento.
• Use seccionadora CC adequada e respeite a sequência de manobra definida no comissionamento.
• Garanta crimpagens perfeitas: mau contato eleva resistência, aquece e pode iniciar arco.
• Evite conectores “meio encaixados”: sempre confirme travamento completo.
• Não improvise emendas em CC no telhado. Se inevitável, use soluções certificadas e protegidas mecanicamente.
• Trabalhe com strings cobertas (quando aplicável no procedimento) para reduzir geração durante testes e conexões, minimizando energia disponível para arco.

Checklist prático de montagem de strings e cabeamento