Parafoudre basse tension (SPD) dans un système photovoltaïque

Aperçu

Une surtension est une perturbation transitoire qui, dans certaines conditions, provoque une surtension instantanée sur le réseau électrique, dépassant la tension nominale. Généralement, cette surtension est de courte durée, mais son amplitude peut être importante. Une surtension soudaine, de l'ordre du millionième de seconde, comme lors d'un orage, de la déconnexion d'une inductance ou de la mise en marche d'une charge importante, peut avoir un impact considérable sur le réseau. Dans la plupart des cas, si un équipement ou un circuit connecté au réseau n'est pas protégé contre les surtensions, il risque d'être endommagé, et l'étendue des dégâts dépendra de sa capacité de tenue en tension.

Les systèmes photovoltaïques sont installés dans de vastes zones dégagées, généralement en pleine nature ou sur les toits des bâtiments. Les nuages chargés d'électricité qui s'accumulent au-dessus de ces sites exposés ont tendance à libérer des charges électriques sous forme d'éclairs. Dans ce cas, une surtension est probable. Plus l'espace est grand, plus le risque de dommages est élevé. Les surtensions peuvent facilement endommager les équipements électroniques et entraîner une panne catastrophique. Si une personne est présente lors de la surtension, sa sécurité personnelle peut également être mise en danger.
Les systèmes photovoltaïques mal protégés subiront des dommages importants et répétés, entraînant des coûts élevés de maintenance et de remplacement, des arrêts de production et des pertes de revenus. Des parafoudres correctement installés minimiseront l'impact potentiel des impacts de foudre.

Afin d'éviter que les surtensions ne perturbent les équipements électroniques et n'endommagent le système photovoltaïque, il est impératif d'évacuer ces surtensions par la terre. C'est pourquoi toutes les surfaces conductrices doivent être mises à la terre directement, et tous les câbles entrant et sortant du système (tels que les câbles Ethernet et les alimentations secteur) doivent être mis à la terre via des parafoudres. Un parafoudre est nécessaire pour chaque ensemble de boîtiers de panneaux photovoltaïques, de boîtes de jonction et d'isolateurs CC.

Classification des protecteurs de surtension

Type 1

Le parafoudre de type 1 est recommandé pour des situations spécifiques dans le secteur des services et les bâtiments industriels, car il protège les appareils électriques contre la foudre directe et libère le courant inverse causé par la foudre se diffusant du conducteur mis à la terre au conducteur du réseau.

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

Le protecteur de surtension de type 1 peut être utilisé dans le système photovoltaïque entre le champ photovoltaïque et l'interrupteur d'isolement principal, qui est principalement utilisé dans l'onduleur central.

Type 2

Le parafoudre de type 2 est le système de protection principal pour tous les appareils électriques basse tension et est conçu pour la maintenance. Il s'agit d'un dispositif placé en aval d'un dispositif de protection contre les surintensités ; il comprend un parafoudre et un parafoudre à boîtier plastique situé au niveau du tableau de distribution. La valeur Imax correspond au courant de décharge maximal admissible par le parafoudre, représenté par la forme d'onde 8/20 µs.

Type 3

Le type 3 est généralement utilisé dans les équipements de distribution électrique terminaux. Le parafoudre doit être un dispositif de limitation de tension en série avec parafoudre, dont la capacité de courant de foudre ne peut être inférieure à 10 kA. La longueur minimale du conducteur installé entre le tableau électrique et le point d'utilisation est de 10 mètres. Le conducteur raccordé au parafoudre ou utilisé pour sa connexion ne doit pas être installé à moins de 10 mètres.

Comment choisir un parafoudre pour un système photovoltaïque

En raison des caractéristiques uniques des systèmes photovoltaïques, il est nécessaire d'utiliser des parafoudres spécialement conçus pour ces systèmes. Pour déterminer comment choisir le module de protection contre les surtensions adapté à votre installation photovoltaïque, vous devez connaître :

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

Sélection du parasurtenseur côté secteur

Le parafoudre utilisé pour protéger le réseau électrique alternatif des systèmes photovoltaïques doit être conforme à la norme IEC 60364-5-53. Il est notamment indiqué que la tension de fonctionnement entre la ligne de transport du courant alternatif et la terre dépend des caractéristiques techniques de l'alimentation de l'onduleur et que la tension de fonctionnement sinusoïdale n'est pas toujours normalisée. Le choix du parafoudre côté alternatif doit tenir compte des distorsions de la forme d'onde de la tension de fonctionnement, notamment des pics importants, communément appelés effets des courants harmoniques. Par conséquent, lors du choix d'un parafoudre, il convient de privilégier non seulement les modèles présentant les principaux paramètres disponibles, mais aussi ceux dotés d'une protection contre les courants harmoniques.

Sélection du parasurtenseur côté CC

Le protecteur de surtension du côté CC du système photovoltaïque doit répondre aux exigences de la norme IEC 61643-31.
Lors de la sélection, outre les paramètres principaux de base, accordez une attention particulière à deux paramètres principaux : Ucpv et 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 en circuit ouvert maximale Uoc max du générateur 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 générateur photovoltaïque peut fournir.

Conclusion

Les dommages causés par la foudre constituent l'une des principales menaces pour les systèmes photovoltaïques en fonctionnement. Afin de garantir leur bon fonctionnement, il est essentiel d'installer un parafoudre adapté à un emplacement stratégique au sein du système.

ETEK Electric vous propose différents types de parafoudres. Si vous ne savez pas quel parafoudre choisir, n'hésitez pas à nous consulter ; nous vous fournirons des conseils personnalisés.