Craignez-vous que votre coûteux système photovoltaïque solaire puisse être facilement endommagé un jour ? Cependant, la réalité est que sans protection contre les surtensions, même la plus légère des pointes de tension peut endommager chaque appareil électronique qui tire son énergie du réseau de panneaux solaires. De plus, sans protection contre la foudre, tout investissement que vous faites en matière d'efficacité énergétique sera inutile, car la foudre est l'une des principales causes de défaillance des panneaux solaires.

La sélection du dispositif de protection contre les surtensions (DPS) approprié est une décision cruciale pour assurer la longévité et la fiabilité de votre système d'énergie solaire.

Un DPS solaire contre les surtensions est conçu pour protéger vos panneaux solaires et les équipements associés contre les surtensions et les pointes de tension transitoires. Il dévie l'excès de tension et les courants de surtension vers la terre, protégeant ainsi votre système contre les dommages.

Pourquoi les systèmes solaires/photovoltaïques ont-ils besoin d'une protection contre les surtensions ?

Comme vous le savez, les panneaux solaires sont installés à l'extérieur. Cela les expose directement à des conditions difficiles comme la pluie, le vent et la poussière. Parmi les conditions météorologiques, les impacts de la foudre nécessitent une attention particulière car ils peuvent gravement affecter la sécurité et les performances d'un système photovoltaïque.

Les systèmes d'énergie solaire sont particulièrement vulnérables aux dommages causés par les surtensions pour plusieurs raisons :

- Emplacement exposé : les réseaux solaires sont généralement installés en hauteur, dans des positions exposées.
- Longueur des câbles : les câbles d'alimentation CC peuvent agir comme des antennes pour les surtensions induites.
- Électronique sensible : les onduleurs, les systèmes de surveillance et les équipements de contrôle contiennent des composants vulnérables.
- Attraction de la foudre : les réseaux de panneaux solaires peuvent être des chemins attrayants pour les impacts de la foudre.

Lorsque la foudre frappe le sol, elle décharge de l'énergie, affectant le champ électrique au sol. Pour l'installation photovoltaïque solaire, cela pose deux risques :

- Un impact direct qui peut physiquement détruire l'équipement solaire sur un toit
- Des surtensions transitoires passant par les câbles par couplage magnétique, ce qui peut entraîner l'endommagement de composants sensibles tels que les circuits imprimés (PCB).

Les systèmes photovoltaïques non protégés subiront des dommages répétés et importants dans les zones où la foudre frappe fréquemment. Cela peut entraîner des coûts de réparation et de remplacement importants, des temps d'arrêt du système et des pertes de revenus.

La protection contre les surtensions solaires (DPS) est conçue pour limiter les surtensions transitoires et dévier les ondes de courant vers la terre. De plus, elle limite l'amplitude des surtensions à une valeur sûre pour l'infrastructure électrique et les appareillages de commutation.

Combien de parasurtenseurs solaires sont nécessaires pour un système photovoltaïque/PV ?

Le nombre de parasurtenseurs photovoltaïques requis pour un système photovoltaïque ou PV dépend de la configuration et des composants spécifiques du système. Vous trouverez ci-dessous quelques directives générales à garder à l'esprit.

Entrée de service principale DPS CC :

Un DPS CC de type 1 est recommandé pour être installé à l'entrée principale de l'alimentation électrique du bâtiment où le système photovoltaïque est installé. Ce dispositif de protection contre les surtensions solaires offre une protection complète pour l'ensemble du système électrique, y compris les panneaux solaires et les équipements associés. Il protège contre les surtensions provenant à la fois du secteur et de sources externes telles que les impacts de la foudre. Le DPS CC d'entrée d'alimentation principal 1000 V doit être conçu pour gérer la tension et le courant de surtension maximaux attendus dans le système.

DPS CC de sous-distribution :

Dans les grands systèmes photovoltaïques, il existe souvent des sous-distributeurs ou des boîtiers de collecte qui combinent la sortie électrique de plusieurs chaînes solaires. Il est recommandé d'installer des DPS CC de type 2 dans ces sous-panneaux pour assurer une protection contre les surtensions localisée aux circuits connectés à ces panneaux. Ces DPS CC protègent contre les surtensions induites par le réseau et limitent la propagation des surtensions au sein du système.

Il est important de noter que les exigences spécifiques en matière de DPS CC dans les installations photovoltaïques peuvent varier en fonction de facteurs tels que la taille du système, le site d'installation, les codes électriques locaux et les normes de l'industrie. Il est préférable de consulter un installateur solaire ou un électricien qualifié qui pourra évaluer votre système et vous donner des conseils spécifiques sur le nombre et le type de DPS CC requis pour une protection optimale contre les surtensions.

Assurez-vous également que le DPS CC 1000 V que vous choisissez possède les tensions nominales et les courants de surtension ainsi que les certifications nécessaires pour répondre aux normes de sécurité locales. Il est également recommandé d'entretenir et d'inspecter régulièrement les DPS CC pour s'assurer qu'ils continuent d'être efficaces pour protéger notre système solaire.

Le nombre de DPS installés dans un système photovoltaïque solaire varie en fonction de la distance entre le panneau et l'onduleur. Lorsque la longueur du câble entre les panneaux solaires est inférieure à 10 mètres : 1 DPS doit être installé par l'onduleur, les boîtiers de combinaison ou plus près des panneaux solaires. Lorsque le câblage CC dépasse 10 mètres : davantage de parasurtenseurs sont nécessaires aux deux extrémités des câbles, au niveau de l'onduleur et des modules solaires.

Pour les systèmes plus grands, envisagez une protection à ces points clés :

- Niveau du réseau : installez des DPS au niveau des boîtiers de combinaison pour les réseaux distribués
- Entrée CC de l'onduleur : installez des DPS immédiatement avant les entrées CC de l'onduleur
- Niveau de la chaîne : pour les systèmes avec plusieurs chaînes, envisagez une protection au niveau de la chaîne

Différentes configurations de mise à la terre nécessitent des schémas de connexion DPS spécifiques :

Configurations côté CC :

- Mis à la terre fonctionnellement : un pôle CC connecté à la terre
- Mis à la terre à haute résistance : pôle CC connecté à la terre via une résistance
- Non mis à la terre/flottant : aucun des deux pôles n'est directement connecté à la terre

Configurations côté CA :

- Systèmes TN-C, TN-S, TN-C-S
- Systèmes TT
- Systèmes IT

- Chaque configuration nécessite un schéma de connexion DPS spécifique pour assurer une protection efficace. Par exemple, les systèmes photovoltaïques non mis à la terre (IT) ont souvent besoin de DPS avec des « configurations en Y » pour une protection complète.

Le DPS contourne l'excès de tension et limite l'impact des surtensions et des pointes transitoires sur votre système photovoltaïque.

Réglage de la tension :

Le DPS CC surveille en permanence le niveau de tension du système électrique. Lorsque la tension dépasse un seuil prédéterminé, indiquant qu'une surtension ou un transitoire s'est produit, le DPS CC s'active pour assurer la protection.

Dérivation de la surtension :

Les DPS CC fournissent un chemin à faible impédance pour dériver l'excès de tension loin de l'appareil protégé. Les varistances à oxyde métallique (MOV) ou les tubes à décharge gazeuse (GDT) sont généralement utilisés comme élément de protection principal. Ces composants ont une résistance élevée dans des conditions de fonctionnement normales, mais deviennent conducteurs lorsque la tension dépasse le seuil nominal.

Absorbe et dissipe l'énergie :

En cas de surtension, le DPS CC 1000 V conduit immédiatement l'excès de tension à la terre, contournant ainsi les équipements sensibles du système. Les MOV ou les GDT dans les DPS CC absorbent l'énergie de surtension en limitant la tension à des niveaux sûrs. Cela empêche une tension excessive d'atteindre les panneaux solaires, les onduleurs et autres composants électroniques connectés.

Limites de tension :

Les DPS CC sont conçus pour limiter les niveaux de tension de surtension à des seuils sûrs. Cette limite de tension garantit que les surtensions ne dépassent pas la capacité de charge de l'appareil. En maintenant la tension dans une plage de sécurité, le DPS CC protège le système contre les dommages et aide à prévenir les défaillances des équipements.

Temps de réaction :

Le temps de réponse du DPS (généralement en nanosecondes) indique la rapidité avec laquelle le DPS CC 1000 V peut se réveiller lorsqu'une condition de surtension se produit. Un temps de réponse rapide est important pour dissiper efficacement la surtension avant qu'elle n'atteigne l'appareil. Pour une protection optimale, recherchez des DPS CC avec des temps de réponse rapides. Plusieurs niveaux de protection : différents types de DPS CC peuvent être utilisés dans les systèmes photovoltaïques pour fournir plusieurs couches de protection. Un parafoudre de type 1 est installé à la porte d'entrée pour protéger contre les surtensions externes. Un impact de foudre est installé. Un DPS CC de type 2 est connecté au sous-distributeur pour protéger contre les surtensions provenant du réseau.

Comment un DPS fonctionne-t-il pour protéger le système photovoltaïque solaire ?

En termes simples, un DPS solaire contrôle la tension transitoire et dirige le courant vers sa source ou la terre lorsqu'une tension transitoire apparaît sur le circuit protégé.

Pour garantir que l'énergie s'écoule d'abord vers la terre afin d'éviter les surtensions, le composant le plus important est la varistance à oxyde métallique (MOV). qui, dans différentes conditions, passe d'un état d'impédance élevée à un état d'impédance faible.

Le dispositif de protection contre les surtensions solaires est dans un état de haute impédance et n'a aucun impact sur le système photovoltaïque solaire aux tensions de fonctionnement typiques. Lorsqu'une tension transitoire se produit sur le circuit, le DPS passe en état de conduction (ou de faible impédance) et dévie le courant de surtension vers sa source ou la terre. Cela limite ou écrête la tension à un niveau plus sûr. Une fois le transitoire dévié, le DPS se réinitialise automatiquement à son état de haute impédance.