Fusibles & Protection contre les surintensités

La protection contre les surintensités se traduit par la présence de fusibles.

=> Emplacement des fusibles
Conformément à l'UTE C15-712-2, la présence de fusible est toujours obligatoire pour chacune des chaînes photovoltaïques, et ce afin de protéger les modules photovoltaïques et les câbles des courants pouvant s'écouler du parc de batteries vers les panneaux (notamment en période d'obscurité où la batterie est en mesure de se décharger à travers le champ photovoltaïque), dans le cas où le dispositif anti-retour du régulateur est inopérant.

Dans notre cas, l'installation dispose, pour chacune des entrées MPPT, de 2 chaînes connectées en parallèle. Il convient donc d'intégrer des fusibles, d'une part sur chacune des 2 chaînes, et d'autre part sur le câble principal.



=> Calibrage des fusibles
Au-delà d’une certaine intensité, le courant retour endommage les modules. De façon générale, irar ceux-ci peuvent supporter un courant retour maximal égal à 2×Icc, mais cela dépend de chaque fabricant.

Le courant assigné I_N des fusibles devra, conformément au guide de l’UTE C15 712-2, respecter la condition suivante :





Avec :

• I_N : Le courant assigné du fusible ou courant nominal du fusible
• I_RM : Le courant retour maximal que peut supporter un module sans être endommagé

De plus, il convient d'effectuer le calibrage en tension. Pour cela, il convient que la tension assignée U_N des fusibles soit supérieure à la tension maximale du système. Dans notre cas, la tension maximale du système est égale à la tension à vide U_CO du champ photovoltaïque majorée par le coefficient multiplicateur k prenant en compte l'effet de la température (voir tableau de sécurité prenant en compte l'élévation de la tension lorsque la température des cellules diminue). Dans notre étude de cas, k=1.14, et la tension à vide du champ photovoltaïque vaut 3 × 40 V = 120 V. La tension assignée des fusibles vaut donc U_N = 1.14 × 120 = 136.8 V.

De plus, les fusibles utilisés devront présenter les caractéristiques suivantes :

• être spécifique à une application en courant continu,
• « à fusion rapide »,
• être indépendants du sens de passage du courant,
• posséder le marquage gPV,
• présenter une tension assignée U_N supérieure à la tension maximale du système.

Parafoudres & Protection contre les surtensions

La protection contre les surtensions se traduit par la présence de parafoudre. La présence de parafoudre n'est pas toujours requise. Cela se justifie grâce à trois paramètres :

• La densité de foudroiement Ng
• La longueur des câbles
• L’usage du bâtiment sur lequel sont implantés les modules photovoltaïque

Le tableau suivant donne les conditions d’installation des parafoudres dans la partie du champ photovoltaïque :

	Locaux d’habitation individuelle	Centrale de production au sol	Bâtiment tertiaires, industriels ou agricoles
Lcritique (m)	115/Ng	200/Ng	450/Ng
L ≥ Lcritique	Parafoudre(s) obligatoire
L ≤ Lcritique	Parafoudre(s) non-obligatoire
Validation de la présence des parafoudres, en fonction de la densité de foudroiement Ng et de la longueur de câbles L

La longueur L est la somme de toutes les distances de câbles séparant :

• d’une part : le champ photovoltaïque et la boîte de jonction,
• d’autre part : la boîte de jonction et le régulateur.

Longueur pour le dimensionnement des parafoudres côté Champ Photovoltaïque Pour le 1er groupe photovoltaïque, la longueur L vaut : L = L1 + L2 + L3 L = 6 m + 3 m + 3 m L = 12

Longueur pour le dimensionnement des parafoudres côté Champ Photovoltaïque Pour le 2ème groupe photovoltaïque, la longueur L vaut : L = L'1 + L'2 + L'3 L = 12 m + 3 m + 3 m L = 18

Il convient à présent de calculer L_critique. Pour cela, il faut connaître l’usage du bâtiment ainsi que la densité de foudroiement du site Ng. Dans l’exemple traité dans ce chapitre, l’installation photovoltaïque est établit sur des locaux d'habitation. Pour connaître la densité de foudroiement, on se reporte à la carte donnant le niveau kéraunique. L’installation photovoltaïque étant située aux environs de la ville de Lyon dans le département du Rhône, on trouve que le niveau kéraunique est de 31.



Par suite, la densité de foudroiement Ng = Nk/10 = 31/10 = 3.1.

Ainsi, la valeur de L_critique se calcule conformément au tableau précédent : L_critique = 115/Ng = 115/3.1 = 37 m. On se trouve dans le cas où L ≤ L_critique : il n’est donc pas nécessaire de mettre en place des parafoudres.

Dispositifs de coupure et sectionnement

Afin de garantir la sécurité lors des opérations de maintenance ultérieure, et en conformité avec le guide de l’UTE C15-712-2 concernant les dispositifs de coupure et de sectionnement, nous installons des interrupteur-sectionneur dans les 2 boîtes de jonction ainsi que dans le coffret électrique. Ces interrupteurs-sectionneurs seront calibrés :

• En courant : le courant assigné doit être au moins égal à 1.25×I_CC.
• En tension : la tension assignée doit être au moins égale à la tension à vide UCO du circuit majorée par le coefficient multiplicateur k prenant en compte l’effet de la température. Dans notre exemple, la valeur du coefficient k vaut k=1.14 (voir tableau de sécurité prenant en compte l'élévation de la tension lorsque la température des cellules diminue).

Le calibre des interrupteurs-sectionneurs est récapitulé ci-dessous :

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