Guía de fusibles de CC para sistemas solares

Un fusible de CC fotovoltaico es un dispositivo de protección contra sobrecorriente de un solo uso que se emplea cuando una corriente inversa u otra fuente de CC disponible podría superar el límite seguro de una cadena fotovoltaica, un conductor, un módulo o un componente coordinado. No se selecciona únicamente en función de la corriente. Una especificación técnicamente justificable también debe comprobar la tensión máxima del circuito, la aptitud del fusible para servicio fotovoltaico, el poder de corte, los límites del módulo, el comportamiento tiempo-corriente, el portafusibles correspondiente y las condiciones existentes dentro de la envolvente.

Esta guía presenta esas decisiones e indica dónde ampliar la información. Se centra en los circuitos de CC del campo fotovoltaico. Quedan fuera de su alcance el diseño de fusibles para bancos de baterías, vehículos eléctricos, semiconductores, automoción y aplicaciones generales de CA.

Dónde se sitúa un fusible de CC fotovoltaico en el sistema

En una cadena fotovoltaica sencilla, sin ninguna otra fuente capaz de alimentar una corriente perjudicial hacia un defecto, es posible que un fusible no aporte una protección útil contra sobrecorriente. La cuestión de diseño cambia cuando se conectan cadenas en paralelo o cuando otra fuente puede alimentar el circuito.

Si se produce un defecto en una de las cadenas en paralelo, las cadenas sanas pueden suministrar corriente inversa hacia la cadena afectada. El fusible de cadena se coloca de manera que pueda interrumpir esa aportación antes de que el módulo protegido, el conductor de la cadena u otro componente coordinado quede expuesto por encima de su límite admisible. Por tanto, la fuente relevante no es solo la corriente producida por la cadena defectuosa, sino la corriente disponible procedente del resto de la arquitectura.

Las ubicaciones habituales de los fusibles fotovoltaicos incluyen:

las entradas de cada cadena, antes o dentro de una caja combinadora fotovoltaica;
los circuitos de campo o subcampo en los que varias fuentes combinadas generan una corriente disponible mayor;
los puntos de protección coordinada dentro de equipos diseñados y documentados para servicio de CC fotovoltaica.

El fusible protege un límite eléctrico definido. No proporciona automáticamente maniobra en carga, seccionamiento visible, limitación de sobretensiones ni detección de fallos de arco. Se debe comenzar por la arquitectura completa de fuentes y dispositivos descrita en Cómo seleccionar la protección de circuitos para un sistema solar de CC y, a continuación, asignar al fusible únicamente la función de protección contra sobrecorriente que deba desempeñar.

Fusible de CC, fusible fotovoltaico, cartucho fusible gPV y portafusibles

Estos términos están relacionados, pero no son intercambiables.

Término	Significado en esta guía	Límite que debe recordarse
Fusible de CC	Fusible previsto y asignado para interrumpir determinadas condiciones de corriente continua	La indicación «CC» por sí sola no demuestra su idoneidad para proteger cadenas fotovoltaicas
Fusible fotovoltaico	Fusible diseñado para el servicio en circuitos fotovoltaicos conforme al marco de producto aplicable	Deben verificarse el marcado exacto, la tensión, la corriente, el poder de corte y la documentación
Cartucho fusible gPV	Cartucho fusible sustituible asociado a la protección fotovoltaica de rango completo conforme al marco de la norma IEC 60269-6	El marcado corresponde a un servicio definido del cartucho fusible; no es una denominación genérica para cualquier fusible de CC
Portafusibles	Componente que aloja y conecta el cartucho fusible	La tensión, la corriente, el comportamiento térmico, los terminales, la protección contra el contacto accidental y el formato del portafusibles deben coordinarse con el cartucho
Conjunto fusible	Combinación operativa de cartucho fusible, portafusibles, conductores, terminales, envolvente y condiciones de servicio	Un cartucho adecuado no puede compensar un portafusibles inadecuado ni una terminación sobrecalentada

El elemento sustituible es el cartucho fusible. El portafusibles proporciona la interfaz mecánica y eléctrica. Los registros de compras y diseño deben identificar ambos componentes, ya que un cambio de portafusibles, formato del cartucho, disposición de terminales o temperatura de la envolvente puede modificar el comportamiento del punto de protección instalado.

Cómo funciona un fusible fotovoltaico

El cartucho fusible contiene un elemento que se calienta al circular la corriente. Cuando la corriente y su duración alcanzan la característica de funcionamiento del cartucho, el elemento se funde y el fusible interrumpe el circuito dentro de su capacidad asignada. El resultado es un estado abierto permanente: a diferencia de un interruptor automático, el fusible no se puede rearmar.

Este funcionamiento de un solo uso tiene una consecuencia importante para el mantenimiento. Sustituir un fusible abierto sin investigar la causa puede restablecer la misma trayectoria de defecto. El proceso de mantenimiento debe determinar por qué actuó el fusible e inspeccionar el portafusibles asociado, los terminales, los conductores, la polaridad, la cadena afectada y los componentes coordinados, de acuerdo con el procedimiento de trabajo seguro aprobado para la instalación. Este artículo no proporciona un procedimiento de ensayo ni de sustitución con tensión.

El funcionamiento del fusible también depende de otros factores además del valor en amperios impreso en él. El comportamiento tiempo-corriente, las cargas fotovoltaicas cíclicas, la temperatura de la envolvente, la resistencia de contacto, el estado del portafusibles y la corriente inversa o de defecto disponible influyen en el resultado real de la protección. Estas variables deben formar parte del expediente de ingeniería y no de una regla universal presupuesta.

Tipos y formatos físicos de fusibles de CC fotovoltaicos

La protección fotovoltaica utiliza cartuchos fusibles y portafusibles con diversas configuraciones físicas. Para la familia actual de VIOX Solar, los formatos cilíndricos relevantes son:

10 × 38 mm, utilizado por la plataforma RT18-32 / VOPV-32;
14 × 51 mm, utilizado por la plataforma RT18-63 / VOPV-63.

El tamaño físico es una interfaz, no una especificación completa. Dos cartuchos que encajen en el mismo formato nominal no deben considerarse intercambiables hasta que se hayan comparado su aptitud para servicio fotovoltaico/CC, tensión, corriente, poder de corte, datos tiempo-corriente, dimensiones, compatibilidad con el portafusibles y documentación controlada.

Esta distinción resulta especialmente importante cuando una familia de productos también puede utilizarse en otros circuitos de baja tensión. Un cartucho fusible de uso general, un fusible de CA y un cartucho fusible con aptitud documentada para servicio fotovoltaico pueden compartir una forma conocida y, al mismo tiempo, disponer de evidencias de aplicación diferentes.

Valores asignados que definen una aplicación de fusibles fotovoltaicos

El siguiente esquema separa los principales campos de especificación y las evidencias necesarias para cerrar cada uno de ellos.

Campo de especificación	Por qué es importante	Qué debe verificarse
Tensión máxima de CC	El fusible debe interrumpir a la tensión de circuito máxima previsible, no solo a la tensión nominal de funcionamiento	Tensión máxima corregida de circuito abierto de la cadena, topología del circuito, disposición de polaridades y valor asignado exacto de CC del cartucho y el portafusibles
Corriente asignada	El cartucho debe conducir la corriente fotovoltaica prevista sin actuar de forma intempestiva y, al mismo tiempo, mantenerse dentro de los límites del equipo protegido	Datos de corriente del módulo, factores de diseño, condiciones ambientales, límites de los conductores y calibres normalizados disponibles
Aptitud de utilización fotovoltaica	Las cadenas fotovoltaicas pueden presentar condiciones sostenidas de corriente de defecto relativamente baja en comparación con numerosos circuitos convencionales	Aptitud gPV aplicable u otra aptitud fotovoltaica documentada para el producto y el mercado concretos
Poder de corte	El fusible debe interrumpir la corriente de CC disponible en las condiciones especificadas de tensión y circuito	Poder de corte declarado y corriente inversa/de defecto máxima disponible en ese punto
Característica tiempo-corriente	El tiempo de actuación determina si el fusible protege el componente previsto sin aperturas innecesarias	Curva del fabricante, tolerancia, carga cíclica, comportamiento ante corrientes de conexión o transitorios cuando proceda y estudio de coordinación
Corriente máxima admisible del fusible en serie del módulo	El fabricante del módulo define un límite de coordinación esencial	Ficha técnica controlada exacta del módulo y referencia de módulo aprobada para el proyecto
Coordinación del conductor	El conductor protegido debe mantenerse dentro de su límite térmico aplicable	Tipo y sección del cable, método de instalación, temperatura, agrupamiento y reglas de diseño aplicables
Formato del cartucho fusible	El cartucho debe encajar y conectarse correctamente	10 × 38, 14 × 51 u otro sistema dimensional y disposición de contactos exactos
Valor asignado del portafusibles	El portafusibles conduce la corriente de forma continua y contiene el fenómeno de interrupción	Tensión de CC, corriente, cartucho admitido, intervalo de terminales, datos de apriete, protección contra el contacto accidental y comportamiento térmico
Condiciones de la envolvente	El calor, la penetración de agentes externos, la contaminación, la altitud y la resistencia de los terminales pueden modificar el comportamiento	Elevación de temperatura del conjunto, grado de protección de la envolvente, ventilación, montaje, altitud, acceso para mantenimiento y límites del fabricante

La tensión del circuito debe compararse con el valor asignado del conjunto fusible completo. Del mismo modo, la corriente máxima admisible del fusible en serie del módulo no constituye una recomendación para instalar exactamente ese valor en amperios; es un límite superior de coordinación que debe considerarse junto con la corriente de funcionamiento, la exposición a corriente inversa, la protección del conductor y las características de los fusibles disponibles.

Cómo decidir si una cadena fotovoltaica necesita un fusible

No existe una respuesta universal fiable basada únicamente en una afirmación como «tres cadenas requieren fusibles». El número de cadenas en paralelo puede influir en la exposición a corriente inversa, pero la decisión final depende del comportamiento eléctrico y de los límites del sistema real.

Utilice esta secuencia como orientación:

Dibuje todas las trayectorias de las fuentes. Identifique las cadenas fotovoltaicas, los puntos de combinación, las entradas del inversor, los equipos de acondicionamiento de CC y cualquier otra fuente que pueda alimentar el circuito.
Identifique el límite afectado por el defecto. Defina la cadena, el conductor, el módulo o el componente que protegería el dispositivo de protección.
Determine la corriente inversa o de defecto disponible. Tenga en cuenta las fuentes sanas en paralelo y las hipótesis de funcionamiento exigidas por el método de diseño aplicable.
Compruebe los datos controlados del módulo. Registre la corriente de cortocircuito, los coeficientes pertinentes y la corriente máxima admisible del fusible en serie a partir de la ficha técnica exacta del módulo.
Compruebe el conductor y el conjunto. Incluya la instalación del cable, el portafusibles, los terminales, la temperatura de la envolvente y la coordinación con los dispositivos aguas arriba y aguas abajo.
Aplique las reglas del mercado de destino. Los marcos basados en IEC, NEC y otras normas nacionales no deben combinarse en una única fórmula.
Elabore una especificación completa. Indique la aptitud, la tensión, la corriente, el poder de corte y el formato del cartucho fusible, así como el portafusibles, las condiciones ambientales y las evidencias requeridas.

Este proceso determina si se necesita protección antes de determinar un número de catálogo. Una futura guía de selección detallada podrá conducir los datos verificados del proyecto a través del flujo de trabajo de selección de valores y solicitud de oferta; esta guía central se detiene deliberadamente en el mapa de decisiones.

Fusible fotovoltaico frente a interruptor automático de CC, seccionador y SPD

En ocasiones, los dispositivos solares de CC se agrupan porque aparecen en la misma caja combinadora o conjunto del lado del inversor. Sin embargo, sus funciones siguen siendo diferentes.

Dispositivo	Función principal	Lo que no proporciona automáticamente
Fusible fotovoltaico	Interrupción de sobrecorriente de un solo uso dentro de su aptitud fotovoltaica/CC documentada	Rearme, maniobra habitual, seccionamiento visible, limitación de sobretensiones
Interruptor automático de CC	Interrupción automática de sobrecorriente mediante un mecanismo rearmable cuando está correctamente asignado y aplicado	No todo interruptor automático es automáticamente un seccionador apto para maniobra en carga ni es adecuado para cualquier topología fotovoltaica
Interruptor-seccionador de CC	Maniobra y seccionamiento intencionados dentro de su categoría de utilización documentada	Protección contra sobrecorriente, salvo que el conjunto la incluya y coordine expresamente
SPD de CC fotovoltaica	Limita las sobretensiones transitorias desviando la corriente de descarga	Protección frente a sobrecorrientes sostenidas, maniobra o seccionamiento

Un fusible y un interruptor automático no deben compararse como si uno fuera universalmente superior al otro. El comportamiento de la fuente, la exigencia de interrupción, la necesidad de maniobra, la estrategia de mantenimiento, el objetivo de coordinación, la corriente de defecto disponible y las evidencias del producto determinan cuál es la solución adecuada. Para una orientación específica sobre interruptores automáticos, consulte la Guía de MCB de CC para sistemas solares fotovoltaicos.

Límites relativos a normas y evidencias

Las normas responden a preguntas diferentes. La mención de una norma en una especificación no demuestra por sí sola que un producto, un portafusibles o un conjunto instalado concreto sean conformes.

IEC 60269-1 establece los requisitos generales para fusibles de baja tensión.
IEC 60269-6 añade requisitos complementarios para los cartuchos fusibles utilizados en la protección de sistemas de energía solar fotovoltaica. Su ámbito de aplicación publicado abarca cadenas y campos fotovoltaicos en circuitos de hasta 1500 V CC.
IEC TR 60269-5 proporciona directrices de aplicación para fusibles de baja tensión e incluye orientación sobre la protección fotovoltaica.
IEC 62548-1 aborda los requisitos de diseño de campos fotovoltaicos, incluidos el cableado de CC y los dispositivos de protección eléctrica.
UL 248-19 es la norma que UL Solutions identifica para fusibles fotovoltaicos en la evaluación de productos norteamericanos.
UL 4248-19 es la norma que UL Solutions identifica para portafusibles fotovoltaicos.

El límite de 1500 V de IEC 60269-6 es una declaración sobre el ámbito de aplicación de la norma, no un valor asignado de producto VIOX. La página actual de la familia de fusibles de CC fotovoltaicos de VIOX indica 1000 V CC. Un proyecto que requiera otra tensión o una certificación específica necesita documentación controlada exacta del producto, no una inferencia a partir del título de la norma.

Las reglas de instalación también dependen del mercado y del proyecto de destino. Registre el código o la norma de diseño aplicable por separado de la norma de producto del cartucho fusible, las evidencias del portafusibles, la ficha técnica del módulo y la verificación del conjunto.

Familia de fusibles de CC fotovoltaicos VIOX

VIOX Solar presenta actualmente dos plataformas de fusibles de CC fotovoltaicos para carril DIN. Los valores que figuran a continuación son datos orientativos de la familia de productos procedentes del registro actual de productos de Payload; la ficha técnica controlada y la oferta aprobada definen la configuración suministrada.

Plataforma VIOX	Formato del cartucho fusible	Límite publicado de la familia	Ruta del producto
RT18-32 / VOPV-32	10 × 38 mm	Parte de la familia de 1–50 A, según modelo, a 1000 V CC	Consultar RT18-32 / VOPV-32
RT18-63 / VOPV-63	14 × 51 mm	Parte de la familia de 1–50 A, según modelo, a 1000 V CC	Consultar RT18-63 / VOPV-63

Ambas plataformas se presentan dentro de la familia de fusibles de CC fotovoltaicos VIOX, que indica montaje en carril DIN TH35 / 35 mm. No se debe inferir de esta descripción general un poder de corte, una certificación, una curva ni una corriente de modelo específicos; solicite la referencia controlada exacta de la configuración requerida.

Elija el siguiente recurso sobre fusibles de CC

Utilice la página que mejor se corresponda con el trabajo que deba realizar:

Para consultar la arquitectura completa con varios dispositivos, comience por la selección de la protección de circuitos solares de CC.
Para consultar la envolvente y el límite de combinación, revise qué hace una caja combinadora fotovoltaica y cómo seleccionar una caja combinadora fotovoltaica.
Para consultar la protección rearmable contra sobrecorriente de CC, utilice la Guía de MCB de CC.
Para consultar los formatos de fusibles VIOX disponibles y las rutas de los modelos, visite la familia de productos de fusibles de CC fotovoltaicos.

Para confirmar el modelo, envíe la tensión máxima de CC del proyecto, la ficha técnica exacta del módulo, la disposición de las cadenas, los datos de corriente, el formato requerido del cartucho fusible, las condiciones del portafusibles y de la envolvente, el mercado de destino y la documentación solicitada a sales@vioxsolar.com.

Guía de fusibles de CC para sistemas solares fotovoltaicos: tipos, valores nominales y aplicaciones