Protecteur de surtension basse tension (SPD) dans un système photovoltaïque

Aperçu

Une surtension est une sorte d'interférence transitoire qui provoque dans certaines conditions une tension instantanée sur le réseau électrique supérieure à la tension nominale normale. En général, la surtension ne dure pas trop longtemps, mais la plage peut être assez élevée. Une augmentation soudaine en seulement 1/1000000 de seconde, comme un coup de tonnerre, ou la déconnexion de la charge inductrice, ou la mise sous tension d'une charge importante, peut avoir un impact important sur le réseau électrique. Dans la plupart des cas, si l'équipement ou le circuit connecté au réseau électrique ne dispose pas de mesures de protection contre les surtensions, l'appareil sera facilement endommagé et le degré de dommage sera lié au niveau de résistance à la tension de l'appareil.

Les systèmes photovoltaïques sont exposés à de vastes zones d'espaces ouverts, généralement dans la nature ou au sommet de bâtiments. Les nuages de pluie chargés qui s'accumulent au-dessus de ces sites ouverts ont tendance à libérer des charges sous forme d'éclairs. Dans ce cas, une surtension est susceptible de se produire. Plus l'espace est large, plus le risque de dommages est élevé. Les surtensions peuvent facilement endommager les équipements électroniques et provoquer une panne catastrophique. Si une personne est présente pendant la surtension, elle peut également mettre en danger sa sécurité personnelle.
Les systèmes photovoltaïques mal protégés subiront des dommages graves et répétés, entraînant de nombreux coûts de maintenance et de remplacement, des temps d'arrêt du système et des pertes de revenus. Des parasurtenseurs correctement installés minimiseront l'impact potentiel des coups de foudre.

Afin d'empêcher que de l'énergie élevée ne traverse les équipements électroniques et ne provoque des dommages à haute tension sur le système photovoltaïque, les surtensions doivent avoir un chemin de mise à la terre. Pour cette raison, toutes les surfaces conductrices doivent être mises à la terre directement et tout le câblage entrant et sortant du système (tels que les câbles Ethernet et les alimentations CA) doit être mis à la terre via des parasurtenseurs. Un parasurtenseur est requis pour chaque ensemble de boîtiers de réseau, de boîtiers de bus et d'isolateurs CC.

Classification des parasurtenseurs

Type 1

Le parafoudre de type 1 est recommandé pour des situations spécifiques dans le secteur tertiaire et les bâtiments industriels, il protège les appareils électriques de la foudre directe et libère le contre-courant provoqué par la foudre diffusant du conducteur de terre vers le conducteur du réseau.

Le parasurtenseur de type 1 est caractérisé par une onde de courant de 10/350 μs.

Le parasurtenseur de type 1 peut être utilisé dans le système photovoltaïque entre le réseau photovoltaïque et l'interrupteur d'isolement du service principal, qui est principalement utilisé dans l'onduleur central.

Type 2

Le parasurtenseur de type 2 est le principal système de protection pour tous les appareils électriques basse tension et est conçu pour être utilisé en service. Un appareil situé du côté charge d'un dispositif de surintensité ; comprend un parasurtenseur et un parasurtenseur à coque en plastique situé au niveau du panneau de dérivation. La valeur Imax est le courant de décharge unique maximal représenté par la forme d'onde 8/20 μ s que le parasurtenseur peut supporter.

Type 3

Le type 3 est généralement utilisé dans les équipements de distribution d'énergie des terminaux. Le parasurtenseur doit être un parafoudre à limitation de tension en série, sa capacité de courant de foudre ne peut pas être inférieure à 10 KA. La longueur minimale du conducteur installé depuis le panneau de service électrique jusqu'au point d'utilisation est de 10 mètres, et le conducteur fixé au parasurtenseur ou utilisé pour connecter le parasurtenseur ne doit pas être installé à une distance de 10 mètres.

Comment choisir un parasurtenseur pour un système photovoltaïque

En raison des caractéristiques uniques des systèmes photovoltaïques, il est nécessaire d'utiliser des parasurtenseurs spécialement conçus pour les systèmes photovoltaïques. Pour déterminer comment choisir le module de parasurtenseur adapté à votre système PV et à ses installations, vous devez savoir :

1. La température de fonctionnement du système ;
2. La tension du système ;
3. Le courant de court-circuit nominal du système.
4. Type de coup de foudre (direct ou indirect)
5. Courant de décharge nominal

Sélection d'un parasurtenseur côté AC

Le parasurtenseur utilisé pour protéger la mesure CA des systèmes photovoltaïques doit être conforme aux exigences de la norme CEI 60364-5-53. En particulier, il est indiqué que la tension de fonctionnement entre la ligne de transmission CA et la terre est due à la nature technique de l'alimentation électrique de l'onduleur, et la tension de fonctionnement CA sinusoïdale n'est pas toujours normalisée. La sélection du parasurtenseur côté CA doit tenir compte de la distorsion de la forme d'onde de la tension de fonctionnement. Des pics importants, communément appelés effets de courant harmonique. Par conséquent, lors de la sélection d'un SPD, non seulement les différents paramètres principaux disponibles, mais également le SPD avec effet de courant anti-harmonique doivent être sélectionnés.

Sélection de parasurtenseur côté DC

Le parasurtenseur côté CC du système photovoltaïque doit répondre aux exigences de la norme CEI 61643-31.
Lors de la sélection, outre les paramètres principaux de base, portez une attention particulière à deux paramètres principaux : Ucpv, Iscpv.
Ucpv : La tension de fonctionnement continue maximale Ucpv de tous les modes de sécurité SPD (positif/négatif, positif/terre et négatif/terre) doit être supérieure ou égale à la tension maximale en circuit ouvert Uoc max du réseau PV dans toutes les conditions d'application.
Iscpv : Lorsque la batterie est connectée au circuit d'alimentation CC, des réglementations supplémentaires doivent être respectées, car le courant de court-circuit fourni par la batterie est susceptible d'être beaucoup plus élevé que le courant que le réseau photovoltaïque peut fournir.

Conclusion

Les blessures causées par la foudre constituent l'une des principales menaces auxquelles est confrontée l'installation photovoltaïque pendant son fonctionnement. Afin de garantir le fonctionnement normal de l'installation photovoltaïque, il est particulièrement important d'installer le type de parasurtenseur approprié à un endroit sûr de l'installation photovoltaïque.

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