Protection contre les arcs électriques CC photovoltaïques : 9 règles pour prévenir les risques d'incendie solaire

Résumé rapide

Les arcs électriques en courant continu (DC) photovoltaïque constituent l'un des risques cachés les plus dangereux dans les systèmes solaires. Ils proviennent souvent de connecteurs desserrés, de câbles endommagés, d'un mauvais sertissage, du vieillissement de l'isolation, de l'humidité ou d'une installation incorrecte. Contrairement aux défauts de surintensité simples, un arc DC peut continuer à brûler car le courant continu ne passe pas naturellement par zéro comme le courant alternatif (AC).

Une protection efficace contre les arcs électriques DC photovoltaïques ne doit pas reposer sur un seul dispositif. Une conception plus sûre utilise plusieurs couches de protection : un acheminement correct des câbles, des connecteurs DC de haute qualité, des fusibles gPV, des dispositifs de protection contre les surtensions DC, une protection des boîtiers de jonction, des fonctions AFCI, une inspection thermique et une protection incendie des armoires électriques.

Pour les entrepreneurs EPC, les installateurs solaires, les ingénieurs électriciens et les équipes d'exploitation et de maintenance (O&M), l'objectif n'est pas seulement de réussir l'inspection. Le véritable but est de réduire les pannes d'onduleurs, d'éviter les dommages causés par les incendies, d'améliorer la disponibilité du système et de faciliter la maintenance.

Table des matières

1. Qu'est-ce qu'un arc électrique DC photovoltaïque ?
2. Pourquoi les arcs électriques DC sont-ils dangereux dans les systèmes solaires ?
3. Causes courantes des défauts d'arc CC photovoltaïques
4. Arc série vs arc parallèle vs arc à la terre
5. Pourquoi la protection standard contre les surintensités ne suffit pas
6. 9 règles pratiques pour la protection contre les défauts d'arc CC photovoltaïques
7. Comment les fusibles gPV aident à réduire l'escalade des défauts
8. Pourquoi la protection parafoudre CC reste nécessaire
9. Conception de boîtiers de jonction pour des systèmes solaires plus sûrs
10. La protection incendie des armoires comme dernière couche de sécurité
11. Liste de contrôle d'inspection pour les ingénieurs et les installateurs
12. FAQ

1. Qu'est-ce qu'un défaut d'arc CC photovoltaïque ?

Un défaut d'arc CC photovoltaïque est une décharge électrique anormale qui se produit du côté courant continu d'un système photovoltaïque. Il peut survenir lorsque le courant saute à travers un espace entre des conducteurs, des contacts de connecteurs, une isolation endommagée ou des points de câblage desserrés.

Dans un système solaire photovoltaïque, les défauts d'arc CC sont particulièrement dangereux car le champ photovoltaïque continue de produire de l'énergie tant que la lumière du soleil est disponible. Si la tension du système est élevée, notamment dans les projets de 1000 V CC ou 1500 V CC, l'arc peut devenir suffisamment stable pour produire une température élevée, une carbonisation, de la fumée et, à terme, un incendie.

Les projets solaires modernes utilisent des circuits de chaînes plus longs, une tension CC plus élevée, des boîtes de jonction plus grandes et des stations d'onduleurs plus compactes. Ces conceptions améliorent l'efficacité, mais elles augmentent également l'importance de la protection contre les défauts d'arc CC photovoltaïques.

La recherche sur les défauts d'arc CC dans les systèmes photovoltaïques a identifié à plusieurs reprises les défauts d'arc non détectés comme un grave risque d'incendie pour les systèmes photovoltaïques résidentiels, commerciaux et à grande échelle.

2. Pourquoi les défauts d'arc CC sont dangereux dans les systèmes solaires

Un défaut d'arc CC n'est pas seulement une petite étincelle électrique. Il peut devenir une décharge continue à haute température. Une fois amorcé, il peut endommager l'isolation, faire fondre les composants des connecteurs, brûler les gaines de câbles et enflammer les matériaux combustibles à proximité.

Le danger est plus élevé dans les systèmes photovoltaïques car le côté courant continu est actif pendant la journée. Même si le disjoncteur CA est coupé, les modules photovoltaïques peuvent toujours fournir une tension au circuit CC.

C'est pourquoi la protection contre les arcs électriques CC photovoltaïques doit être prise en compte de la conception à l'installation et à la maintenance. Attendre l'apparition de fumée visible est trop tard.

Une stratégie de sécurité solaire pratique doit répondre à trois questions :

• Comment réduire la probabilité d'arcs électriques ?
• Comment détecter précocement les conditions anormales ?
• Comment empêcher un petit défaut électrique de se transformer en incendie ?

La sécurité photovoltaïque n'est pas assurée par un seul produit. Elle est obtenue grâce à une protection coordonnée.

3. Causes courantes des arcs électriques CC photovoltaïques

La plupart des défauts d'arc CC photovoltaïques ne sont pas causés par une seule défaillance majeure. Ils proviennent généralement de petits problèmes qui s'aggravent avec le temps.

Les causes les plus fréquentes sont les suivantes :

• Connecteurs de type MC4 desserrés
• Mauvais sertissage des connecteurs
• Incompatibilité de connecteurs entre différentes marques
• Isolation des câbles CC endommagée
• Courbure de câble dépassant le rayon autorisé
• Vieillissement des câbles extérieurs dû aux UV
• Infiltration d'eau à l'intérieur des boîtiers de jonction
• Poussière, brouillard salin ou corrosion
• Couple de serrage incorrect sur les bornes
• Mauvaise gestion des câbles
• Dégâts causés par les rongeurs
• Vibrations dans les systèmes installés sur toiture ou au sol
• Surchauffe des porte-fusibles ou des bornes
• Maintenance différée après des alarmes

Dans les grandes centrales photovoltaïques, le problème n'est souvent pas que les ingénieurs ignorent les risques. Le problème est que des milliers de connecteurs, câbles, fusibles, bornes et boîtiers de jonction doivent rester fiables pendant de nombreuses années dans des conditions extérieures.

C'est pourquoi la protection contre les arcs électriques en courant continu (PV DC) doit être traitée comme une question de conception au niveau du système, et non uniquement comme une question de sélection de produit.

Arc série vs Arc parallèle vs Arc à la terre

Les défauts d'arc photovoltaïques sont généralement divisés en trois types : les défauts d'arc série, les défauts d'arc parallèle et les défauts d'arc à la terre.

Défaut d'arc série

Un arc série se produit lorsqu'un chemin conducteur est partiellement rompu. Par exemple, un connecteur peut être desserré, un câble peut être endommagé ou une borne peut présenter un mauvais contact.

Le courant continue de circuler dans le circuit, mais il traverse un petit entrefer ou un point à haute résistance. Cela génère de la chaleur et un arc électrique.

Les arcs série sont difficiles à détecter car le courant peut rester dans la plage de fonctionnement normale. Un fusible standard peut ne pas se déclencher car il n'y a pas de surintensité importante.

Défaut d'arc parallèle

Un arc parallèle se produit lorsque le courant saute entre deux conducteurs de potentiels différents. Cela peut se produire entre des câbles CC positifs et négatifs, entre des chaînes (strings) ou à l'intérieur d'une isolation endommagée.

Les arcs parallèles peuvent produire un courant de défaut plus élevé que les arcs série, surtout lorsque plusieurs chaînes sont connectées en parallèle.

Défaut d'arc à la terre

Un arc à la terre se produit lorsqu'un conducteur CC sous tension forme un arc vers une pièce métallique mise à la terre ou une enveloppe d'équipement. Cela peut être causé par une défaillance de l'isolation, des dommages mécaniques, une infiltration d'eau ou une mauvaise installation.

Chaque type d'arc nécessite des méthodes de détection et de protection différentes. C'est pourquoi la protection contre les arcs électriques CC photovoltaïques doit combiner la qualité de l'installation, la surveillance, la protection par fusibles, la protection contre les surtensions et la sécurité au niveau de l'enveloppe.

5. Pourquoi la protection standard contre les surintensités n'est pas suffisante

Beaucoup de gens supposent qu'un fusible ou un disjoncteur peut résoudre tous les défauts électriques. Ce n'est pas vrai.

Les dispositifs de protection contre les surintensités sont conçus pour interrompre un courant excessif. Cependant, certains défauts d'arc CC peuvent ne pas générer suffisamment de courant pour déclencher rapidement un fusible, en particulier les défauts d'arc série.

Cela ne signifie pas que les fusibles sont inutiles. Cela signifie que les fusibles doivent être compris correctement.

Un fusible gPV est essentiel pour protéger les chaînes et les champs photovoltaïques contre les courants inverses et certaines conditions de défaut. La norme IEC 60269-6 fournit des exigences supplémentaires pour les cartouches fusibles utilisées pour protéger les chaînes et les champs photovoltaïques jusqu'à 1500V DC.

Cependant, la protection contre les arcs électriques en courant continu (DC) photovoltaïque nécessite plus qu'une simple protection contre les surintensités. Elle requiert également une détection d'arc, un câblage correct, une protection contre les surtensions, des coffrets sécurisés et une inspection régulière.

6. 9 Règles pratiques pour la protection contre les arcs électriques en courant continu (DC) photovoltaïque

Règle 1 : Utiliser un cheminement approprié pour les câbles DC

Un mauvais cheminement des câbles est l'un des moyens les plus simples de créer un risque de défaillance à long terme. Les câbles DC ne doivent pas être étirés, écrasés, pliés brusquement ou exposés à des contraintes mécaniques inutiles.

Un bon cheminement des câbles doit :

• Éviter les bords métalliques tranchants
• Maintenir les câbles positifs et négatifs organisés
• Réduire le mouvement des câbles sous l'effet du vent ou des vibrations
• Éviter les points d'accumulation d'eau
• Maintenir un rayon de courbure correct
• Utiliser des colliers de serrage ou des supports résistants aux UV
• Éloigner les câbles des surfaces chaudes

Un agencement propre des câbles facilite l'inspection et réduit les points de contrainte cachés.

Règle 2 : Éviter les incompatibilités de connecteurs

L'incompatibilité des connecteurs est un risque courant mais souvent ignoré. Même si deux connecteurs semblent similaires, ils peuvent ne pas avoir la même conception de contact, la même tolérance de matériau, les mêmes performances d'étanchéité ou la même certification.

Des connecteurs incompatibles peuvent augmenter la résistance de contact. Une résistance plus élevée génère de la chaleur. Avec le temps, la chaleur peut endommager les pièces en plastique, réduire la pression de contact et augmenter le risque de défaut d'arc.

Pour la protection contre les défauts d'arc CC photovoltaïques, les installateurs doivent éviter de mélanger les marques de connecteurs, sauf si la compatibilité est clairement confirmée par le fabricant.

Règle 3 : Couple de serrage des bornes

Les bornes desserrées sont une source majeure de surchauffe. Des bornes trop serrées peuvent également endommager les conducteurs ou l'équipement.

Chaque borne du coffret de jonction, du porte-fusible, du disjoncteur CC, du parafoudre et de l'entrée de l'onduleur doit être serrée conformément à la valeur de couple spécifiée par le fabricant.

Pour les projets EPC, le contrôle du couple ne doit pas être considéré comme facultatif. Il doit faire partie du rapport d'installation.

Règle 4 : Utiliser des fusibles gPV appropriés

Les chaînes photovoltaïques doivent utiliser des fusibles conçus pour les circuits CC photovoltaïques, et non des fusibles CA ordinaires.

Les fusibles gPV sont conçus pour interrompre les courants de défaut CC dans les applications photovoltaïques. Ils sont largement utilisés dans les boîtiers de jonction, la protection des entrées d'onduleurs et la protection des chaînes PV.

La norme IEC 60269-6 couvre spécifiquement les éléments de remplacement (fusibles) destinés à la protection des systèmes d'énergie solaire photovoltaïque.

Pour les ingénieurs, la sélection du fusible doit prendre en compte :

• Tension nominale
• Courant nominal
• Capacité de rupture
• Le courant de la chaîne PV
• Nombre de chaînes en parallèle
• Température ambiante
• La compatibilité du porte-fusible
• Les exigences de déclassement
• La coordination avec les câbles et les dispositifs en amont

Un fusible inadapté peut provoquer un déclenchement intempestif ou ne pas protéger correctement le circuit.

Règle 5 : Installer une protection parafoudre CC

La foudre et les surtensions de manœuvre peuvent endommager les onduleurs, les dispositifs de surveillance, les coffrets de jonction et les systèmes d'isolation. Les dommages causés par les surtensions ne provoquent pas toujours une défaillance immédiate. Ils affaiblissent parfois l'isolation et augmentent le risque de défaut futur.

Les parafoudres CC constituent donc une partie importante de la protection contre les arcs électriques côté courant continu (CC) des installations photovoltaïques.

La norme IEC 61643-31 s'applique aux parafoudres destinés au côté CC des installations photovoltaïques jusqu'à 1500V CC. Ces parafoudres sont conçus pour limiter les tensions de surtension et dériver les courants de foudre.

La norme IEC 61643-32 décrit également les principes de sélection, d'installation et de coordination des parafoudres utilisés côté CC des installations photovoltaïques jusqu'à 1500V CC.

Pour une meilleure protection, les parafoudres CC sont généralement installés :

• À l'intérieur des coffrets de jonction photovoltaïques
• À proximité des entrées CC des onduleurs
• Au niveau des coffrets de distribution CC
• Dans les systèmes exposés aux risques de foudre
• Lorsque de longues longueurs de câbles CC augmentent l'exposition aux surtensions

Règle 6 : Améliorer la protection du coffret de jonction

Le coffret de jonction est l'un des emplacements les plus importants pour la protection contre les arcs électriques CC photovoltaïques. Il contient plusieurs chaînes, fusibles, bornes, modules parafoudres (SPD), interrupteurs CC et entrées de câbles.

Si le coffret de jonction est mal conçu, des infiltrations d'eau, une accumulation de chaleur, des câblages desserrés et des défauts d'isolation peuvent se développer à l'intérieur de l'enveloppe.

Un coffret de jonction plus sûr devrait inclure :

• Une enveloppe avec un indice de protection IP approprié
• Presse-étoupes adaptés
• Porte-fusibles pour courant continu (DC)
• Protection parafoudre (SPD) DC de type 2
• Séparation claire du câblage positif et négatif
• Distances d'isolement et lignes de fuite correctes
• Bonne dissipation thermique
• Étiquetage visible
• Agencement facilitant la maintenance
• Mise à la terre fiable

Le coffret de jonction ne doit pas être considéré comme une simple boîte de dérivation. Il s'agit d'un centre de protection.

Règle 7 : Utiliser un AFCI ou une détection d'arc là où cela est requis

La technologie des disjoncteurs de défaut d'arc est conçue pour détecter les comportements d'arc dangereux et pour interrompre le circuit ou arrêter le système.

Sur certains marchés, la protection contre les défauts d'arc photovoltaïques est exigée par les codes électriques pour certains systèmes PV. Par exemple, les documents liés au NEC incluent des exigences pour la protection contre les défauts d'arc CC photovoltaïques lorsque les circuits CC fonctionnent à 80 V CC ou plus entre les conducteurs.

Pour les projets internationaux, les ingénieurs doivent vérifier les codes locaux, les fonctions de l'onduleur et les spécifications du projet. Les exigences AFCI peuvent varier en fonction du pays, du type de système, du lieu d'installation et de l'autorité compétente.

Règle 8 : Ajouter l'inspection thermique à l'exploitation et à la maintenance (O&M)

L'inspection thermique est l'une des méthodes les plus pratiques pour la détection précoce des risques. De nombreux risques de défaut d'arc commencent par un échauffement anormal.

Les équipes d'exploitation et de maintenance doivent inspecter :

• La température des connecteurs
• La température des porte-fusibles
• La température des bornes des parafoudres (SPD)
• Les bornes des disjoncteurs CC
• Les presse-étoupes
• Bornes d'entrée CC de l'onduleur
• Les jeux de barres du coffret de jonction
• Les signes de décoloration ou de fusion

Un petit point chaud ne doit pas être ignoré. Il peut indiquer un mauvais contact, une surcharge, de la corrosion, un sertissage défectueux ou la dégradation d'un composant interne.

Règle 9 : Ajouter une protection incendie pour les armoires critiques

Même avec une bonne conception électrique, aucun système ne peut éliminer complètement les risques. Pour les armoires critiques, la protection incendie des armoires électriques peut agir comme ultime niveau de sécurité.

Des dispositifs d'extinction automatique peuvent être installés à l'intérieur des armoires électriques, des boîtes de jonction, des tableaux de distribution, des armoires de télécommunication et des armoires auxiliaires de stockage d'énergie.

Pour les projets solaires, la protection incendie au niveau de l'armoire est particulièrement utile dans :

• Les stations d'onduleurs
• Armoires de distribution CC
• Les boîtes de jonction dans les environnements à haut risque
• Les enveloppes électriques extérieures
• Centrales photovoltaïques distantes
• Projets photovoltaïques sur toitures industrielles
• Armoires d'alimentation solaire pour télécommunications
• Armoires de batteries et auxiliaires CC

L'objectif n'est pas de remplacer une protection électrique adéquate. L'objectif est de supprimer un petit incendie interne avant qu'il ne se propage aux équipements voisins.

7. Comment les fusibles gPV aident à réduire l'escalade des défauts

Un fusible gPV est l'un des composants de protection les plus importants dans les circuits solaires CC.

Dans les systèmes photovoltaïques multi-chaînes, un courant inverse peut circuler des chaînes saines vers une chaîne en défaut. Cela peut entraîner une surchauffe des câbles, des connecteurs et des modules. Un fusible gPV correctement sélectionné aide à interrompre ce courant de défaut avant que les dommages ne se propagent.

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Pour la protection contre les arcs électriques en courant continu (PV), le fusible intervient de plusieurs manières :

• Il limite l'aggravation des défauts dans les circuits de chaînes en parallèle.
• Il protège les câbles contre les courants excessifs.
• Il réduit l'énergie disponible lors de certaines conditions de défaut.
• Il isole les chaînes défectueuses pour une maintenance plus sûre.
• Il améliore la coordination de la protection du système.

Cependant, la qualité du fusible est primordiale. Un fusible ou un porte-fusible de mauvaise qualité peut surchauffer en fonctionnement normal. Un mauvais contact à l'intérieur du porte-fusible peut lui-même devenir un point de risque.

Pour cette raison, les ingénieurs doivent considérer la cartouche fusible et le porte-fusible comme un seul et même système de protection.

Exigences de la norme IEC 60269-6 pour les fusibles photovoltaïques

8. Pourquoi la protection par parafoudre DC reste nécessaire

Certains installateurs se demandent si une protection par parafoudre DC est toujours nécessaire si l'onduleur en intègre déjà une.

La réponse est oui, en particulier dans les installations photovoltaïques exposées.

Un champ photovoltaïque comporte souvent de longues sections de câbles extérieurs. Ces câbles peuvent capter l'énergie de surtension induite par la foudre à proximité. L'énergie de surtension peut se propager via les câbles DC jusqu'à l'onduleur, aux équipements de surveillance et aux systèmes de communication.

Un parafoudre DC aide à dériver le courant de surtension et à limiter la surtension transitoire avant qu'elle n'endommage les équipements sensibles.

Pour une stratégie complète de protection contre les arcs électriques DC en photovoltaïque, la protection par parafoudre est essentielle car les événements de surtension peuvent affaiblir l'isolation, endommager les composants électroniques et créer une dégradation invisible. Un système peut continuer à fonctionner après une surtension, mais sa fiabilité à long terme peut être réduite.

Une bonne conception de parafoudre doit prendre en compte :

• Tension du système PV
• Tension maximale de fonctionnement en régime permanent
• Exigence de type 1 ou de type 2
• Courant de décharge nominal
• Courant de décharge maximal
• Emplacement de l'installation
• Schéma de liaison à la terre
• Longueur de câble
• Coordination entre les parafoudres
• Exigence de signalisation à distance

Pour les projets photovoltaïques commerciaux et à grande échelle, les parafoudres (SPD) ne doivent pas être sélectionnés uniquement en fonction du prix. Ils doivent être choisis en fonction de la tension du système, du risque d'installation et de la coordination des protections.

9. Conception de coffrets de jonction pour des systèmes solaires plus sûrs

Un coffret de jonction peut soit réduire les risques, soit en créer. La différence réside dans la qualité de la conception.

Un bon coffret de jonction photovoltaïque doit rendre le système plus facile à inspecter, plus sûr à entretenir et plus fiable lors d'événements anormaux.

Les points de conception importants incluent :

Composants classés pour le courant continu (DC)

Tous les composants à l'intérieur du coffret de jonction doivent être adaptés à la tension continue et aux applications photovoltaïques. Les dispositifs conçus pour le courant alternatif (AC) ne doivent pas être utilisés comme substituts.

Séparation claire du câblage

Les conducteurs positifs et négatifs doivent être disposés de manière claire. Une mauvaise disposition du câblage augmente les risques de contrainte d'isolation, de confusion lors de la maintenance et de contact accidentel.

Position correcte du parafoudre (SPD)

Le parafoudre CC doit être installé avec un câblage court et direct. Des fils de connexion longs réduisent l'efficacité de la protection.

Sélection appropriée du porte-fusible

Le porte-fusible doit correspondre aux exigences de taille, de tension, de courant et de thermique du fusible. Les porte-fusibles en surchauffe sont un problème courant dans les coffrets de jonction de faible qualité.

Indice de protection IP

Les coffrets de jonction extérieurs doivent résister à l'eau, à la poussière, à l'exposition aux UV et aux variations de température. Les infiltrations d'eau peuvent entraîner une rupture de l'isolation et de la corrosion.

Visibilité de la maintenance

Les étiquettes, les schémas de câblage, les voyants indicateurs et la signalisation à distance aident les équipes de maintenance à localiser rapidement les composants défaillants.

Un coffret de jonction n'est pas seulement un point de connexion. C'est le premier poste de protection entre le champ photovoltaïque et l'onduleur.

10. La protection incendie des armoires comme dernière couche de sécurité

Les dispositifs de protection électrique réduisent la probabilité de défaillance. La protection incendie en réduit les conséquences en cas de défaillance.

Cette distinction est importante.

Un fusible n'éteint pas un incendie.
Un parafoudre n'éteint pas un incendie.
Un disjoncteur n'éteint pas un incendie.
Un AFCI ne répare pas une isolation endommagée.

Pour les projets photovoltaïques à haute valeur ajoutée, les ingénieurs doivent penser par couches :

1. Prévenir les défauts grâce à une bonne conception.
2. Limiter les dommages électriques grâce aux fusibles et aux parafoudres (SPD).
3. Détecter les arcs anormaux ou les conditions thermiques.
4. Isoler le circuit défectueux.
5. Supprimer les incendies à l'intérieur des enceintes critiques.

La protection incendie des armoires est particulièrement utile lorsque l'équipement électrique est installé dans des endroits isolés ou sans surveillance. Si un défaut survient la nuit, pendant des périodes de fort ensoleillement ou dans une centrale située dans un désert éloigné, l'intervention humaine peut être retardée.

Un dispositif automatique d'extinction d'incendie pour armoire peut aider à supprimer les départs de feu à l'intérieur des espaces électriques clos avant que l'incendie ne se propage à l'ensemble de l'armoire ou aux équipements voisins.

11. Liste de contrôle d'inspection pour les ingénieurs et les installateurs

Utilisez cette liste de contrôle lors de l'installation, de la mise en service et de la maintenance régulière.

Inspection des câbles et des connecteurs

• Tous les connecteurs proviennent-ils de marques compatibles ?
• Les connecteurs sont-ils entièrement verrouillés ?
• Les câbles sont-ils protégés contre les arêtes vives ?
• Les câbles sont-ils correctement supportés ?
• Le rayon de courbure est-il acceptable ?
• Y a-t-il des signes de vieillissement dû aux UV ?
• Y a-t-il des signes de dommages causés par des animaux ?
• Les presse-étoupes sont-ils correctement étanchéifiés ?

Inspection du coffret de jonction

• L'enveloppe est-elle correctement étanchéifiée ?
• Les porte-fusibles sont-ils dimensionnés pour une utilisation en courant continu photovoltaïque ?
• Le parafoudre DC est-il installé correctement ?
• Les indicateurs du parafoudre sont-ils normaux ?
• Les bornes sont-elles serrées au couple de serrage approprié ?
• Le câblage est-il propre et clairement séparé ?
• Y a-t-il une décoloration près des bornes ?
• La connexion à la terre est-elle fiable ?

Inspection des fusibles

• Les fusibles gPV sont-ils sélectionnés en fonction du courant de chaîne ?
• La tension nominale est-elle adaptée au système ?
• Le pouvoir de coupure est-il suffisant ?
• Les porte-fusibles sont-ils en surchauffe ?
• Les fusibles de remplacement ont-ils les mêmes spécifications ?
• Existe-t-il un registre de maintenance ?

Inspection du parafoudre (SPD)

• Le parafoudre est-il adapté à une tension système de 1000V DC ou 1500V DC ?
• Le parafoudre est-il de type 1 ou de type 2 selon les besoins du projet ?
• Les longueurs de câble sont-elles courtes et directes ?
• Une signalisation à distance est-elle requise ?
• L'indicateur de défaillance du parafoudre a-t-il changé de couleur ?
• La résistance de mise à la terre est-elle acceptable ?

Inspection de la protection incendie

• Les armoires critiques sont-elles équipées d'une protection incendie interne ?
• L'appareil est-il installé dans la position correcte ?
• Le volume de protection couvert est-il suffisant ?
• La méthode d'activation est-elle appropriée ?
• L'appareil est-il dans sa durée de vie utile ?
• L'inspection est-elle documentée ?

12. Architecture de protection recommandée

Une conception robuste de protection contre les arcs électriques CC photovoltaïques doit utiliser une architecture en couches.

Cette architecture aide les ingénieurs à passer d'une réflexion centrée sur un seul appareil à une protection au niveau du système.

13. Guide de sélection des produits

Pour les équipes d'approvisionnement en projets EPC et solaires, la sélection des produits doit être basée sur le risque du projet, et non uniquement sur le prix unitaire.

DC SPD

Choisir un parafoudre DC en fonction de :

• Tension système 1000V DC ou 1500V DC
• Exigence de type 1 ou de type 2
• Valeurs In et Imax
• Temps de réponse
• Conception de module enfichable
• Contact de signalisation à distance
• Conformité à la norme IEC 61643-31
• Emplacement d'installation

Fusible gPV

Choisir un fusible gPV en fonction de :

• Courant nominal
• Tension nominale
• Capacité de rupture
• Taille du fusible telle que 10×38, 14×51, 10×85, 14×85 ou 22×125
• Le courant de la chaîne PV
• Température ambiante
• La compatibilité du porte-fusible
• Conformité à la norme IEC 60269-6

Boîte de raccordement

Choisir un coffret de jonction en fonction de :

• Nombre de chaînes
• Tension du système
• Configuration des fusibles et des parafoudres (SPD)
• Indice de protection IP
• Matériau de l'enveloppe
• Qualité des presse-étoupes
• Conception de la mise à la terre
• Accessibilité de la maintenance

Dispositif d'extinction d'incendie pour armoire

Choisir la protection incendie de l'armoire en fonction de :

• Volume de l'armoire
• Méthode d'installation
• Température d'activation
• Sécurité de l'isolation électrique
• Exigence de maintenance
• Valeur de l'équipement protégé
• Conditions environnementales

14. FAQ

Qu'est-ce que la protection contre les arcs électriques CC photovoltaïques ?

La protection contre les arcs électriques CC photovoltaïques consiste à réduire, détecter, isoler et contrôler les arcs électriques du côté CC d'un système solaire photovoltaïque. Elle comprend de bonnes pratiques d'installation, le contrôle des connecteurs, la gestion des câbles CC, les fusibles gPV, les parafoudres CC, les fonctions AFCI, la surveillance, l'inspection et la protection incendie des armoires.

Un fusible peut-il arrêter tous les arcs électriques CC ?

Non. Un fusible aide à protéger contre les surintensités et les courants inverses, mais certains arcs électriques en série peuvent ne pas générer un courant suffisant pour déclencher le fusible rapidement. C'est pourquoi la protection contre les arcs électriques nécessite plusieurs niveaux.

Pourquoi les arcs électriques en courant continu (DC) sont-ils plus dangereux que ceux en courant alternatif (AC) ?

Le courant continu ne passe pas naturellement par zéro comme le courant alternatif. Cela signifie qu'un arc en courant continu peut être plus difficile à éteindre une fois établi, en particulier dans les systèmes photovoltaïques à haute tension.

Où les parafoudres (SPD) DC doivent-ils être installés dans un système solaire ?

Les parafoudres DC sont généralement installés à l'intérieur des boîtiers de jonction photovoltaïques, près des entrées DC des onduleurs et dans les armoires de distribution DC. L'emplacement exact dépend de la longueur des câbles, de l'exposition à la foudre, de la tension du système et de la coordination des protections.

Les fusibles gPV sont-ils différents des fusibles ordinaires ?

Oui. Les fusibles gPV sont conçus pour les circuits photovoltaïques en courant continu. Ils sont utilisés pour protéger les chaînes et les champs photovoltaïques contre les courants inverses et certaines conditions de défaut. Les fusibles AC ordinaires ne doivent pas être utilisés en remplacement.

Pourquoi les boîtiers de jonction surchauffent-ils ?

Les boîtiers de jonction peuvent surchauffer en raison de bornes desserrées, d'un mauvais contact des porte-fusibles, d'un choix de fusibles incorrect, d'une température ambiante élevée, d'une infiltration d'eau, de corrosion ou d'une mauvaise ventilation.

La protection incendie des armoires est-elle nécessaire pour chaque système photovoltaïque ?

Pas toujours. Mais elle est fortement recommandée pour les armoires électriques critiques, les stations d'onduleurs, les centrales photovoltaïques isolées, les projets industriels en toiture, les armoires d'alimentation télécom et les locaux techniques à haute valeur ajoutée.

Quelle est la meilleure façon de prévenir les défauts d'arc CC dans le solaire ?

La meilleure méthode est la protection multicouche. Utilisez un cheminement de câbles correct, des connecteurs compatibles, un couple de serrage approprié, des fusibles gPV, des parafoudres CC, un AFCI ou une détection d'arc là où c'est requis, une inspection thermique et une extinction d'incendie en armoire pour les enceintes critiques.

Conclusion

Les défauts d'arc CC photovoltaïques sont des risques cachés mais graves dans les systèmes d'énergie solaire. Ils peuvent provenir de petits problèmes d'installation tels que des connecteurs desserrés, un mauvais sertissage, une isolation endommagée, une infiltration d'eau ou des bornes surchauffées.

Un projet solaire sûr ne doit pas dépendre d'un seul dispositif. La véritable protection contre les défauts d'arc CC photovoltaïques nécessite une chaîne de protection complète : une conception correcte, une installation de qualité, des fusibles gPV, des parafoudres CC, des boîtiers de jonction plus sûrs, des fonctions AFCI, une inspection régulière et une protection incendie automatique des armoires pour les enceintes critiques.

Pour les entrepreneurs EPC, les installateurs solaires et les ingénieurs électriciens, la valeur de cette approche est évidente. Elle réduit le risque d'incendie, protège les onduleurs, améliore la disponibilité du système, facilite une maintenance plus sûre et aide les projets solaires à fonctionner de manière fiable sur le long terme.

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