Les derniers éléments indispensables au bon fonctionnement à un système photovoltaïque sont les protections contre la foudre, la prise à la terre, les disjoncteurs et les fusibles. Une distribution électrique à partir d’énergie solaire demande les mêmes protections que pour un réseau classique. Ces dispositifs protègent contre les surtensions, les courts-circuits, l’absence de tension, les fuites de courant, etc. Protéger son installation c’est s’auto-protéger aussi. Ce qui est important à retenir c’est que les protections ne sont pas les mêmes que l’on soit en DC ou AC. Les dispositifs de protection doivent être placés au plus près des organes à protéger notamment pour l’onduleur.
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N.B : Les dispositifs de protection doivent être placés au plus près des organes à protéger notamment pour l’onduleur et il important de noter que les dispositifs de protection ne sont pas les mêmes que l’on soit en DC ou AC
12. Mise à la terre
La prise de terre est d’une importance vitale. Elle permet d’évacuer l’excès d’électricité lorsqu’un appareil est mal isolé. Son principe est de dévier le courant électrique qui s’échapperait d’un appareil sur un câble qui finit sur un piquet enfoui dans le sol. Ces pertes de courant surviennent par exemple lorsqu’un câble d’alimentation abîmé est dénudé et que les fils électriques entrent en contact avec l’armature de l’appareil. Sans fil de terre, la personne qui toucherait l’appareil serait électrocuter. La prise de terre est obligatoire dans une installation électrique. Dans une installation PV, les structures métalliques (y compris les chemins de câbles métalliques) doivent être reliées à une liaison équipotentielle elle-même reliée à la terre (quand il y a plusieurs fils de terre à relier). Les masses et éléments conducteurs d’une installation PV doivent être connectés à la même prise de terre. Les conducteurs de mise à la terre (isolés ou nus) ont une section minimale de 6 mm² cuivre ou équivalent. Les conducteurs isolés doivent être repérés par la double coloration vert-et-jaune.
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N.B : La mise à la terre est un raccord entre la terre (appelée ici « prise de terre ») et des carcasses métalliques d’appareils électriques (la masse). Elle permet de minimiser les effets dus à des surtensions induites en mettant les masses des appareils au même potentiel. Cette liaison est réalisée avec un fil conducteur.
12.1 Parafoudre
Le parafoudre protège l’installation photovoltaïque contre les surtensions provoquées par la foudre. Un excès de tension peut aisément détruire les appareils électroniques. Le parafoudre fonctionne comme un interrupteur qui au-delà d’une certaine tension va laisser échapper un courant électrique pour l’amener jusqu’à la terre afin d’éviter qu’il aille au sein des appareils électriques et électroniques raccordés et les endommagés.
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a- Parafoudre : condition d’installation
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b- Parafoudre : installation côté DC
La recommandation est de maintenir une longueur inférieure à 30 m entre le parafoudre et le matériel à protéger. Si la distance entre le champ photovoltaïque et l’onduleur est inférieur à 30m un parafoudre suffit au niveau de l’armoire DC. A l’inverse il faudra ajouter un second parafoudre au niveau de la boîte de jonction au plus près des modules photovoltaïques.
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12.2 Dispositifs de sectionnement et de coupure
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a- Interrupteur : Le guide C15-712 exige la mise en place d’un interrupteur général en amont de l’onduleur (partie DC). Certains onduleurs en intègrent directement un. L’interrupteur doit être dimensionné de telle sorte que :
Le courant assigné In ≥ Isc×1,25×nombre de branches en parallèle
La tension assignée Un ≥ Uco×1,15 ×nombre de modules en série, Avec Isc le courant de court-circuit et Uco tension en circuit ouvert (en STC).
b- Disjoncteur : Le disjoncteur est un appareil qui protège l’installation en assurant l’arrêt d’urgence de l’ensemble de l’installation électrique en cas de problème, de surtension, etc. En règle générale, si l’appareil détecte une trop grande puissance, le disjoncteur coupe automatiquement le courant. Il y a deux types de disjoncteurs :
Le disjoncteur d’abonné (ou disjoncteur de branchement)
Le disjoncteur divisionnaire.
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Disjoncteur divisionnaire: Chaque disjoncteur divisionnaire est installé au départ d’un circuit. Dès qu’il détecte un problème, le disjoncteur coupe tout de suite le courant afin d’éviter échauffements et risques d’incendie. Il agit en cas de :
Court-circuit : par exemple lorsque les fils de phase et de neutre se touchent.
Surchauffe : lorsque l’intensité des appareils branchés est trop importante et que les câbles se mettent à chauffer.
Il peut ensuite être réarmé d’une simple pression sur sa manette, à condition d’avoir d’abord éliminé le défaut, par exemple débrancher un appareil.
Disjoncteur d’abonné : Le disjoncteur d’abonné fonctionne de la même manière, mais pour l’ensemble de l’installation. En cas de surintensité ou de surcharge, le disjoncteur saute pour protéger votre logement, le coupant de fait du réseau électrique général. Là encore, il peut être réarmé si le problème a été éradiqué. Le disjoncteur d’abonné à également une fonction différentielle permettant la protection des personnes. Elle détecte un courant de fuite à la terre ou un éventuel déséquilibre des courants.
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Les fusibles : Le fusible est un petit dispositif qui sert à protéger une installation contre les éventuelles surcharges électriques. Chaque installation électrique est divisée en secteur et chaque secteur possède un fusible dont l’intensité correspond à celle que la ligne supporter. Le fusible se loge dans le tableau électrique.
Différents type de fusible : Chaque fusible comporte un calibre singulier qui indique la valeur maximale d’intensité qu’il peut supporter. Dans les anciennes installations, on retrouve des fusibles de 10A, 16A, 2 A et même 32A. C’est la norme CEI 60269 qui régit le fonctionnement des fusibles et on retrouve de différentes formes, à savoir cylindrique, à couteau, en bouteille.
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12.3 Installation de fusibles DC d’une installation photovoltaïque
Dans une installation avec plusieurs chaînes de modules PV en parallèle, les modules doivent être protégés contre l’effet des courants inverses. Il faut utiliser des fusibles de type DC et non AC.
1 branche : courant de défaut inverse n’existe pas, aucun dispositif de protection contre les surintensités n’est exigé.
2 et 3 branches : dépend des caractéristiques des modules photovoltaïques
4 branches et plus : La protection par fusible est nécessaire. Le courant inverse peut endommager les modules photovoltaïques. Il doit donc être éliminé par la présence de fusible sur chaque chaîne. Le fusible se calibre de la manière suivante :
Le courant assigné In: Isc×1,5≤ In ≤ Isc×2
La tension assignée Un= Uco×1,15 ×nombre de modules en série
Avec I_sc le courant de court-circuit et Uco tension en circuit ouvert (en STC).
12.4 Dispositifs de coupure d’urgence
Afin de pouvoir arrêter manuellement le fonctionnement de l’installation et d’assurer la maintenance de l’onduleur en toute sécurité, des dispositifs de sectionnement omnipolaires (toutes les phases et le neutre) et de coupure en charge doivent être installés côté courant continu et côté courant alternatif.
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Pour assurer une séparation en toute sécurité de l’onduleur en cas de maintenance, les dispositifs de coupure d’urgence côté DC et côté AC doivent rester indépendants de ce dernier.
En résumé : Le schéma général d’une installation peut se présenter ainsi :
