Lorsqu'on parle d'un système photovoltaïque, on pense souvent à des modules PV, mais une centrale électrique de ce type est bien plus complexe. Elle comprend également des convertisseurs (onduleurs), des tableaux de mesure côté CA connectés au réseau électrique, des câbles solaires spéciaux, des éléments de connexion, des structures de support, ainsi que des tableaux de protection côté CC, tels que des parafoudres et des protections contre les surintensités. Cet article se penche sur ces éléments et sur la question de leur sélection.
Côté CC du système PV
En règle générale, une centrale photovoltaïque prosommateur présente un schéma très simple. Les modules photovoltaïques sont placés sur le toit du bâtiment. À l'intérieur se trouvent des tableaux de distribution et des convertisseurs, ainsi qu'un tableau de mesure avec compteur d'énergie produite. Tous ces éléments sont reliés par des câbles à deux ou quatre conducteurs.
Dans les tableaux CC, des dispositifs de protection contre les surcharges et les courts-circuits sont généralement installés : parafoudres et disjoncteur CC. Les principaux objectifs de ces protections sont :
- protection des modules photovoltaïques contre les courts-circuits, les surcharges et les courants de court-circuit inverses,
- protection contre les surtensions de commutation,
- protection contre les surtensions résultant des décharges de foudre.
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Dans les systèmes photovoltaïques sensibles, les surtensions dangereuses résultent de décharges de foudre ou de surtensions de commutation induites dans les boucles de modules photovoltaïques connectés en série. La protection contre les surtensions est donc l'un des principaux types de protection pour la partie CC d'une installation photovoltaïque.
Qu'est-ce qu'un parafoudre ?
Il est conçu pour évacuer de manière répétée les courants de décharge résultant d'une surtension dans une installation photovoltaïque. Il peut donc fonctionner pendant de nombreuses années s'il n'est pas endommagé ou s'il n'y a pas de surtension ou de courant de décharge dépassant les capacités du parafoudre. Après avoir réagi à la surtension, le dispositif devrait revenir à son état initial.
En raison de leur construction, les parafoudres sont divisés en :
- Limiteur de coupure - utilisant principalement des éclateurs à gaz et à air.
- Parafoudre limiteur - il utilise principalement des varistances ou des diodes spéciales.
- Parafoudre combiné - combinant les deux types ci-dessus, c'est-à-dire une combinaison d'une varistance et d'un éclateur à gaz.
Parafoudres ETI
Parafoudres de type 1 ou de type 2 ?
Il existe actuellement trois types de modules photovoltaïques sur le marché : polycristallins, monocristallins et à couches minces. Ils se distinguent par leur niveau de résistance aux surtensions, que le fabricant doit préciser dans ses spécifications. Le choix des parafoudres dépendra largement de ce paramètre. Ils sont généralement adaptés à des tensions nominales comprises entre 500 V et 1 500 V CC. Avec une installation et une mise à la terre appropriées, ils peuvent assurer une protection contre les surtensions de 3 à 5 kV.
Selon la taille de la centrale photovoltaïque, deux types de parafoudres sont utilisés : T1 ou T2. Le premier protège l'installation contre les surtensions causées par la foudre directe sur le système photovoltaïque ou à proximité. Le second protège le système contre les surtensions de commutation ou les surtensions causées par la foudre indirecte.
L'énergie d'une décharge directe étant généralement très importante, le parafoudre T1 est équipé d'un éclateur ou d'une varistance plus robuste. Le type 1 est donc forcément plus coûteux. Le type 2 est recommandé pour les installations dépourvues de système de protection externe contre la foudre.
Dans une installation électrique photovoltaïque équipée d'un système de protection contre la foudre, un parafoudre T2 peut parfois être utilisé. En effet, la tension côté courant continu est généralement beaucoup plus élevée que celle côté courant alternatif, où des parafoudres de type 1 sont utilisés. En cas de décharge directe, le parafoudre côté courant alternatif réagira donc plus tôt.
Schéma général du système de modules PV et de protection contre les surtensions
En raison du risque d'endommagement des parafoudres, pensez à vérifier régulièrement leur état grâce à la fenêtre d'inspection. En cas de défaillance du parafoudre, la fenêtre d'inspection s'allumera en rouge. L'utilisateur sera alors informé de la nécessité de remplacer l'élément remplaçable.
Où installer un parafoudre ?
Le parafoudre doit être placé à proximité de l'objet protégé. Dans le cas d'une centrale photovoltaïque, il s'agira de modules photovoltaïques et d'un onduleur. Si la longueur du câble reliant les modules à l'onduleur ne dépasse pas 10 mètres, il suffit d'installer un parafoudre par chaîne, le plus près possible de l'appareil présentant la plus faible résistance aux surtensions. Il s'agit généralement d'un onduleur CC/CA. Il est toutefois conseillé de vérifier les caractéristiques techniques des modules photovoltaïques pour s'en assurer.
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Si la longueur du câble entre les éléments mentionnés ci-dessus dépasse 10 mètres, un parafoudre T1+2 ou T2 (selon la présence ou non d'un système de protection contre la foudre externe) doit être installé au niveau des modules, et un deuxième - généralement du même type - doit être installé au niveau de l'onduleur.
Pourquoi utiliser des parafoudres ?
Exemple de système de protection isolé contre la foudre
De par sa construction et son emplacement, une installation photovoltaïque est exposée à la foudre directe et à proximité. En Pologne, on compte en moyenne 20 à 30 jours d'orage. Cela signifie que toute centrale photovoltaïque est exposée à de graves dommages dus à la foudre. Ces dommages peuvent détruire des composants coûteux, tels que les modules eux-mêmes ou les onduleurs CC/CA. Par conséquent, le propriétaire de l'installation peut être exposé en une seconde à des pannes de courant et à des réparations coûteuses. L'assurance de la centrale ne change rien à ce fait. Même si l'installation est couverte par celle-ci, en cas de panne, l'assureur vérifiera d'abord si toutes les conditions formelles sont remplies, y compris les garanties appropriées. Leur absence entraînera probablement un refus d'indemnisation. Afin d'éviter ce risque, il est essentiel de s'assurer que chaque centrale photovoltaïque est équipée de parafoudres.
Protection contre les surtensions d' ETI Polam
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