String Box em Sistemas Fotovoltaicos

Função, Componentes, Tipos e Critérios de Projeto

1. Introdução

A String Box é um dos elementos mais importantes de um sistema fotovoltaico conectado à rede (on-grid) ou isolado (off-grid). Embora muitas vezes seja vista apenas como uma “caixa de proteção”, sua função vai muito além disso: ela é responsável pela segurança elétrica, organização das strings, proteção contra surtos e facilidade de manutenção do sistema.

Em instalações residenciais, comerciais e principalmente industriais, uma String Box corretamente dimensionada é fundamental para garantir confiabilidade, conformidade com normas técnicas e vida útil prolongada dos equipamentos.

2. O que é uma String Box?

A String Box é um quadro elétrico de corrente contínua (CC) instalado entre os módulos fotovoltaicos e o inversor. Seu papel principal é receber as strings de painéis solares, protegê-las individualmente e encaminhar a energia gerada de forma segura até o inversor.

Cada string é um conjunto de módulos fotovoltaicos ligados em série, e a String Box centraliza essas conexões, permitindo:

• Proteção elétrica individual das strings
• Seccionamento do circuito CC
• Monitoramento de corrente (em modelos avançados)
• Proteção contra surtos atmosféricos

3. Funções principais da String Box

As funções essenciais de uma String Box incluem:

3.1 Proteção contra sobrecorrente

Em caso de falha, curto-circuito ou corrente reversa entre strings paralelas, os fusíveis CC evitam danos aos módulos e cabos.

3.2 Proteção contra surtos (DPS)

Os Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS) protegem o sistema contra descargas atmosféricas indiretas e surtos induzidos, comuns em instalações externas.

3.3 Seccionamento em corrente contínua

A chave seccionadora CC permite o desligamento seguro do sistema para manutenção ou emergência.

3.4 Organização e padronização

A centralização das conexões facilita inspeções, medições, manutenção e expansão futura do sistema.

4. Principais componentes de uma String Box

Uma String Box típica é composta pelos seguintes elementos:

4.1 Fusíveis fotovoltaicos (gPV)

• Específicos para corrente contínua
• Dimensionados para a corrente de curto-circuito dos módulos
• Instalados no polo positivo, negativo ou ambos

4.2 Porta-fusíveis CC

• Compatíveis com tensões de até 1000 V ou 1500 V CC
• Com grau de proteção adequado (IP65 ou superior)

4.3 DPS – Dispositivo de Proteção contra Surtos

• Classe II (Tipo 2) para a maioria das instalações
• Classe I + II em regiões com alto índice de descargas atmosféricas
• Específicos para CC fotovoltaico

4.4 Chave seccionadora CC

• Capaz de interromper corrente sob carga
• Compatível com a tensão máxima do arranjo fotovoltaico

4.5 Barramentos e bornes

• Barramentos de cobre estanhado
• Bornes apropriados para cabos solares (4 mm² a 16 mm² ou mais)

4.6 Gabinete

• Material plástico ou metálico
• Grau de proteção IP65 ou IP66
• Resistência UV para instalação externa

5. Tipos de String Box

5.1 String Box CC (lado dos módulos)

É a mais comum. Instalada entre os painéis e o inversor, trabalha exclusivamente com corrente contínua.

5.2 String Box CA (lado do inversor)

Usada após o inversor, protege o lado em corrente alternada, podendo conter disjuntores, DPS CA e seccionamento.

5.3 String Box com monitoramento

Inclui sensores de corrente por string, permitindo:

• Identificação de falhas
• Detecção de sombreamento
• Manutenção preditiva

Muito comum em usinas solares de médio e grande porte.

6. Critérios de dimensionamento

O correto dimensionamento da String Box deve considerar:

6.1 Tensão máxima do sistema

• 600 V, 1000 V ou 1500 V CC
• Deve considerar a tensão em circuito aberto (Voc) corrigida pela temperatura mínima do local

6.2 Corrente por string

• Baseada na corrente de curto-circuito (Isc) dos módulos
• Aplicar fatores de correção conforme normas técnicas

6.3 Quantidade de strings

• Define o número de fusíveis, porta-fusíveis e entradas
• Impacta diretamente o tamanho do gabinete

6.4 Ambiente de instalação

• Externo ou interno
• Temperatura, umidade e exposição solar
• Necessidade de proteção contra corrosão

7. Normas técnicas aplicáveis

No Brasil, as principais normas relacionadas às String Boxes são:

• ABNT NBR 16690 – Instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos
• ABNT NBR IEC 62548 – Requisitos de projeto e instalação
• ABNT NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão
• IEC 60364-7-712 – Sistemas fotovoltaicos

O atendimento às normas é essencial para segurança, homologação junto às concessionárias e validade do seguro da instalação.

8. Erros comuns em String Boxes

Alguns erros frequentes incluem:

• Uso de fusíveis não específicos para CC
• DPS inadequado para sistemas fotovoltaicos
• Subdimensionamento da tensão
• Gabinetes sem proteção UV
• Ausência de aterramento adequado

Esses erros podem comprometer a segurança e reduzir drasticamente a vida útil do sistema.

9. Vantagens de uma String Box bem projetada

• Maior segurança elétrica
• Proteção contra falhas e surtos
• Facilidade de manutenção
• Conformidade com normas
• Redução de riscos de incêndio

Em sistemas maiores, uma boa String Box pode representar economia significativa ao evitar falhas catastróficas.

10. Conclusão

A String Box é um componente crítico em qualquer sistema fotovoltaico profissional. Longe de ser apenas um acessório, ela garante segurança, confiabilidade e organização elétrica do sistema.

Projetar e especificar corretamente uma String Box é um passo essencial para instalações seguras, eficientes e duráveis, seja em sistemas residenciais, comerciais ou em grandes usinas solares.