String box e protecao do sistema solar: DPS, disjuntores e fusivel
Entenda os componentes de protecao eletrica do sistema fotovoltaico: string box, DPS, disjuntores CC e fusiveis. Como proteger seu investimento.
Por que a proteção elétrica importa mais do que parece
Um sistema fotovoltaico sem proteção adequada pode sofrer danos graves por surtos atmosféricos, sobrecorrente ou curto-circuito. O detalhe que muitos proprietários desconhecem: ao contrário da maioria dos equipamentos elétricos, os painéis solares não podem ser simplesmente “desligados” durante uma tempestade. Enquanto houver luz solar — mesmo difusa, mesmo com nuvens — os módulos continuam gerando tensão elétrica. Isso torna a proteção elétrica absolutamente crítica para a segurança do sistema e das pessoas.
A boa notícia é que os componentes de proteção custam menos de 5% do valor total do sistema fotovoltaico e, quando bem instalados, evitam prejuízos que podem superar o custo do sistema inteiro. Um surto atmosférico forte, sem proteção adequada, pode queimar o inversor (R$ 3.000 a R$ 8.000), danificar os módulos e, em casos extremos, causar incêndio.
O que é a string box e como ela funciona?
A string box — também chamada de caixa de junção fotovoltaica — é o componente central de proteção do lado CC (corrente contínua) do sistema solar. Ela fica posicionada entre os painéis e o inversor, recebendo as strings (grupos de painéis em série) e conectando-as ao inversor de forma segura e protegida.
Internamente, a string box abriga três componentes essenciais:
DPS CC (Dispositivo de Proteção contra Surtos)
O DPS é a primeira linha de defesa contra surtos de tensão. Em sistemas fotovoltaicos, os surtos podem ser causados por:
- Raios que caem diretamente no sistema ou nas proximidades
- Surtos induzidos por descargas atmosféricas nos cabos de conexão
- Manobras na rede elétrica da concessionária
Especificações mínimas exigidas pela NBR 16690:
- Tipo II (proteção contra surtos induzidos)
- Tensão máxima de operação contínua (Uc): ≥ 1.000 V CC
- Corrente de descarga nominal (In): ≥ 20 kA
- Corrente máxima de descarga (Imax): ≥ 40 kA
O DPS possui um indicador visual que facilita a inspeção: janela verde significa operacional, janela vermelha significa esgotado e exige substituição imediata. Um DPS esgotado não oferece proteção alguma — o sistema fica completamente exposto a surtos.
Marcas de referência disponíveis no Brasil:
- Clamper VCL Solar (nacional, boa relação custo-benefício)
- Finder 7P (importado, alta qualidade)
- ABB OVR PV (premium, ideal para sistemas comerciais)
Fusível CC de string
O fusível protege cada string individual contra sobrecorrente. A NBR 16690 estabelece que fusível de string é obrigatório quando o sistema possui 3 ou mais strings em paralelo — porque, sem fusível, uma falha em uma string pode ser alimentada pelas demais, gerando calor e risco de incêndio nos cabos e módulos.
Especificações críticas para fusíveis CC em fotovoltaico:
- Tensão nominal: 1.000 V CC (fusíveis convencionais de CA não funcionam em CC)
- Corrente calibrada: 125–150% do Isc da string
- Tipo: gPV (específico para fotovoltaico)
Para um sistema típico com módulos de 555 W e Isc de 14 A, o fusível de string deve ser calibrado para 18–21 A.
Marcas recomendadas:
- Bussmann série PV (importado, amplamente disponível)
- Suntree (nacional, boa relação custo-qualidade)
- Littelfuse PV series (premium)
Seccionadora CC (chave de desconexão)
A seccionadora permite desconectar completamente os painéis do inversor para manutenção segura. Sem ela, um técnico trabalhando no inversor estaria exposto à tensão dos painéis — que pode ser de 400 a 700 V CC, suficiente para causar parada cardíaca.
A seccionadora deve ser do tipo rotativo com trava de segurança, suportar a tensão máxima do sistema (Voc máximo na menor temperatura esperada) e ser facilmente acessível para operação de emergência.
Proteção no lado CA: saída do inversor
A proteção não termina na string box. O lado CA (após o inversor) também exige componentes de proteção específicos:
DPS CA
Instalado no quadro de distribuição residencial, protege o inversor e os equipamentos elétricos da casa contra surtos que chegam pela rede elétrica da concessionária — que pode transmitir surtos gerados por raios em outras partes do sistema.
Especificações:
- Tipo II, 275 V (sistema monofásico) ou 440 V (trifásico)
- Corrente de descarga nominal ≥ 20 kA
- Com indicador visual de status
Disjuntor bipolar ou tripolar
Protege o circuito entre o inversor e o quadro contra sobrecorrente. Deve ser dimensionado para 125% da corrente nominal do inversor:
| Potência do inversor | Corrente nominal | Disjuntor recomendado |
|---|---|---|
| 3 kW monofásico | 13 A | 20 A curva C |
| 5 kW monofásico | 22 A | 32 A curva C |
| 8 kW monofásico | 35 A | 50 A curva C |
| 10 kW trifásico | 15 A (por fase) | 25 A curva C (por fase) |
Seccionadora CA
Permite desconectar o inversor da rede elétrica sem abrir o disjuntor principal da casa. É exigida pela maioria das distribuidoras no processo de homologação e essencial para procedimentos de manutenção e inspeção segura.
Aterramento correto: a base de toda proteção
O aterramento é o componente de proteção mais frequentemente negligenciado. É também o mais crítico: sem aterramento adequado, os demais dispositivos de proteção (DPS, fusíveis) não funcionam corretamente.
O sistema fotovoltaico deve ser aterrado conforme NBR 5410 e NBR 16690, conectando:
- A estrutura metálica dos painéis (perfis de alumínio das fixações)
- As carcaças dos inversores
- A caixa metálica da string box
- O condutor de proteção (PE) verde-amarelo em todos os circuitos CA
Exemplo com números reais: Para um sistema de 6 kWp em residência em Campinas (SP):
- 2 hastes de aterramento de 5/8” × 3 m, com resistência medida ≤ 10 Ω
- Condutor de aterramento de 6 mm² (cobre) interligando estrutura dos painéis, string box e quadro elétrico
- DPS de Classe I na string box para proteção contra descargas atmosféricas diretas
- Barra de equipotencialização no quadro para unificar todos os aterramentos
Quanto custa a proteção elétrica completa?
Para um sistema residencial típico de 5–8 kWp, o custo total da proteção elétrica completa fica assim:
| Componente | Quantidade | Custo unitário | Total |
|---|---|---|---|
| String box 2 strings | 1 | R$ 350–500 | R$ 350–500 |
| DPS CC (incluso na string box) | 2 polos | — | — |
| Fusível CC gPV | 2 unidades | R$ 25–40 | R$ 50–80 |
| Seccionadora CC | 1 | R$ 80–120 | R$ 80–120 |
| DPS CA | 1 | R$ 150–250 | R$ 150–250 |
| Disjuntor CA | 1 | R$ 30–80 | R$ 30–80 |
| Haste de aterramento + condutor | 1 kit | R$ 150–300 | R$ 150–300 |
| Total proteção | R$ 810–1.330 |
Para um sistema de R$ 25.000 a R$ 35.000, isso representa 2,3–5,3% do custo total — um seguro muito barato contra perdas muito grandes.
Quando inspecionar e substituir os DPS
O DPS tem vida útil limitada — cada surto descarregado consome parte da capacidade protetora. A inspeção deve seguir este protocolo:
- A cada 12 meses — verificar o indicador visual de cada DPS; se vermelho, substituir imediatamente
- Após tempestades fortes com raios próximos — mesmo sem sinal visível de dano, inspecionar todos os DPS
- Sempre que o inversor apresentar falhas inexplicáveis — um DPS esgotado pode ter deixado um surto anterior danificar o equipamento
A substituição do DPS é simples e barata — R$ 150 a R$ 260 por unidade — e deve ser feita sem demora. Um DPS esgotado não oferece proteção alguma para o próximo surto.
Segundo a ANEEL, o crescimento de sistemas fotovoltaicos conectados à rede no Brasil exige atenção crescente à qualidade das instalações e à manutenção preventiva. Informações sobre requisitos técnicos de proteção estão disponíveis em www.aneel.gov.br.
Dimensionamento dos cabos CC: a proteção que ninguém vê
Além dos dispositivos de proteção ativa (DPS, fusíveis), o dimensionamento correto dos cabos CC é uma forma de proteção passiva essencial. Cabos subdimensionados geram calor, reduzem a eficiência e podem causar incêndio por arco elétrico.
A NBR 16690 define que os cabos CC devem ser dimensionados para:
- Perda de tensão máxima de 1,5% no percurso
- Capacidade de condução ≥ 1,25 × Isc da string
- Resistência à temperatura de 90°C e à radiação UV (cabos específicos para uso solar, como H1Z2Z2-K 1kV)
Para percursos longos — painéis no telhado e inversor na garagem, por exemplo — a seção do cabo deve ser calculada cuidadosamente. Um percurso de 30 m com Isc de 14 A exige cabo de 6 mm² para manter a perda abaixo de 1,5%. Usar 4 mm² geraria ~2,2% de perda — parece pouco, mas ao longo de 25 anos de operação representa uma quantidade significativa de energia perdida.
Fontes e referências
- ANEEL — Geração Distribuída e Normas de Conexão — regulamentação de sistemas fotovoltaicos e requisitos técnicos de conexão
- ABSOLAR — Manual de Boas Práticas em Instalações Fotovoltaicas — referências técnicas para instalação e proteção de sistemas solares
- INPE — Banco de Dados de Raios no Brasil (ELAT) — dados de incidência de raios por região para dimensionamento de proteção atmosférica