Protection des installations photovoltaïques contre la ... · Protection des installations photovoltaïques contre la foudre et les surtensions ECAB ICIE 01.01.2013 1 ECAB Inspection

Protection des installations photovoltaïques

contre la foudre et les surtensions

ECAB ICIE 01.01.2013

ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 1


contre la foudre et les surtensions NIBT 7.12

SEV 4022



Onduleurs Parafoudres




ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013

Protection optimale de l’installation PV contre le coup de

foudre direct avec la méthode de l’angle de protection

4

α Respecter la distance de

sécurité ( s ) pas de

liaison avec les capteurs

α s


Protection optimale de l’installation photovoltaïque

Méthode de l'angle de protection

Méthode de la sphère fictive

Dans ce cas de figure, les normes

SN EN 62305 sont à respecter

5


Méthode de l'angle de protection

Méthode de la sphère fictive





Protection optimale de l’installation photovoltaïque

7


α

Distance ( s ) non respectée entre les

panneaux (PV) et les organes capteurs

α

Méthode de l’angle

de protection

s






10

Protection de l’installation PV contre le coup de foudre

direct avec la méthode des mailles (cage de Faraday)

10

En cas de coups de

foudre directs sur les

panneaux, ceux-ci

pourraient être

endommagés.









Projet de norme (IEC 60364-7-712, Ed.2)

Uniquement à titre d’information

NIBT 2015 Part 7-712: Alimentations photovoltaïques solaires (PV)

712.443.103.1 Installation PV sur un bâtiment sans paratonnerre

Sans analyse du risque, des parafoudres côté DC doivent être

installés

Avec analyse du risque, il est possible de renoncer aux

parafoudres

712.443.104.2 Installation PV sur un bâtiment avec paratonnerre

Des parafoudres côté DC doivent être installés

NIBT 2010 art. 4.4.3.3.2.1 Maîtrise des surtensions

En fonction des conditions d’influences externes, des parafoudres

côté AC doivent être installés





Protection de l’installation PV contre la foudre

(exigences)

C’est au propriétaire, à l’exploitant, voire à l’assureur

de prescrire des mesures de protection pour protéger

l’installation PV contre les impacts directs et indirects

de la foudre.

La présence de panneaux PV ne suffit pas à rendre

obligatoire l'installation d'un paratonnerre.

(Guide de protection incendie AEAI 3.1.3)

16


Pour information



(exigences)

C’est au propriétaire, à l’exploitant, voire à l’assureur

de prescrire des mesures de protection pour protéger

l’installation PV contre les impacts directs et indirects

de la foudre.

La présence de panneaux PV ne suffit pas à rendre

obligatoire l'installation d'un paratonnerre.

(Guide de protection incendie AEAI)

Cependant, si un paratonnerre est installé, les

panneaux PV doivent y être intégrés conformément

aux principes ASE 4022

(Guide de protection incendie AEAI 3.1.3)

18






Etat de la technique

Note explicative

élaborée par

Le Comité technique TK 81 du CES

(Comité électrotechnique suisse)

19




(choix de la protection)

Bâtiment protégé par

un paratonnerre ?

Variante 1

NON

NON OUI


de protection

Distance de séparation

(S) respectée ? NON

NON OUI

OUI

OUI

Protection

contre les

impacts

indirects

Protection contre les

impacts directs et indirects

Pas de

protection

Variante 5 Variante 4

(NIBT 7.12) Liaisons

équipotentielles?

Méthode

des mailles

NIBT 7.12 Liaisons

équipotentielles?

Variante 3

21

Variante 2






(exigences)

Domaine d’application des ECA chapitre 6 art. 1.3 voire 1.4

FR JU NE VD exigent que:

Les installations PV > 200 m2 doivent être protégées

contre les surtensions, soit:

22

Avec paratonnerre

Variante 3

Sans paratonnerre

Variante 2


Mise en œuvre des parafoudres





un paratonnerre ? OUI



Méthode

des mailles

Variante 3





Panneaux (PV) reliés aux organes capteurs

(méthode des mailles)

Variante

3


~

+

-

A B

C

Protection du bâtiment

avec la méthode des mailles

Boîte de jonction du générateur

PV avec parafoudres DC placés

à l'introduction du bâtiment

SP

D

26

Variante

3


~

+

-

A B

C

Protection du bâtiment

avec la méthode des mailles

SP

D





Parafoudres placés sur les câbles DC

à leur introduction dans le bâtiment


Le niveau de protection de la

tension Up doit être coordonné

avec la tenue aux ondes de choc

UW du matériel à protéger.

La valeur de Up devrait être

inférieure à 80% de la valeur de

la tension de tenue aux chocs

des matériels à protéger

Parafoudres placés sur les

câbles DC

à leur introduction dans le

bâtiment


Température extérieure très basse

Tension maximale en circuit ouvert plus élevée

à prendre en considération pour le choix du

niveau Up des parafoudres.

!





Les parafoudres doivent être installés de manière à pouvoir être

facilement vérifiés et isolés de la source PV


~

+

-

SP

D

A B

C

T1

32

Câble avec conducteur concentrique (GKN)

Tube métallique

Chemin de câble métallique fermé

(supportant les courants de foudre)

Distance minimale s à respecter par

rapport aux installations électriques

s

Variante

3


~

+

-

SP

D

A B

C

T1





x


~

+

-

SP

D

A B

C

T1

35

SP

D

SP

D

Parafoudres AC

Parafoudres

DC

Variante

3

SP

D


~

+

-

SP

D

A B

C

T1

SP

D

SP

D

SP

D





Type 1 Type 2

Type 2

IN min 5 kA

(8/20)

Choix des parafoudres

Type 1

Iimp min 12,5 kA

(10/350)


SP

D

~

SP

D

+

-

SP

D

A B

C

SP

D

1*

38

Parafoudres

DC type 2

Parafoudres

DC type 1

Parafoudres

AC type 1

Parafoudres

AC type 2

Méthode des mailles Variante

3

T2T2T1

T1


~

+

-

SP

D

A B

C

T1

SP

D

SP

D

SP

D

T2T2T1

39

Parafoudres

AC type 2

≤ 10 m

Parafoudres

AC type 1

Parafoudres

AC type 1 + 2

(Emplacement des

parafoudres AC)








un paratonnerre ?


de protection


(S) respectée ?

OUI

OUI

OUI



Variante 5 NIBT 7.12 Liaisons

équipotentielles?

40


α α


de protection

Protection optimale de l’installation photovoltaïque Variante

5


~

+

-

A B

C

42

Boîte de jonction

du générateur PV

avec parafoudres

DC placés à

l'introduction du

bâtiment

s

s

SP

D

s

Méthode de l’angle de protection

Variante

5


(S) respectée ?





~

+

-

A B

C

s

s

SP

D

s



~

+

-

A B

C

s

s

SP

D

s

Variante

5

Parafoudres AC

SP

D Parafoudres

DC

SP

D

SP

D


Variante

5

~

+

-

A B

C

s

s

SP

D

s

SP

D

SP

D

SP

D








un paratonnerre ?


de protection


(S) respectée ?

non

OUI

OUI



Variante 4 NIBT 7.12 Liaisons

équipotentielles?

46


SP

D

~

SP

D

SP

D

+

-

SP

D

A B

C

Sans structure

métallique


Variante

4

s

s

s


SP

D

~

SP

D

SP

D

+

-

SP

D

A B

C


Variante

4

s

s

s





Type 1 Type 2


Méthode de l’angle de

protection


SP

D

~

SP

D

+

-

SP

D

A B

C

SP

D

S

S

S

S

50

Parafoudres

DC type 2

Parafoudres

DC type 2

Parafoudres

AC type 1

Parafoudres

AC type 2

Variantes

4 et 5

T2T2T1

T2


Méthode des mailles non réalisable

Tuiles

photovoltaïques





SP

D

~

SP

D

SP

D

+

-

SP

D

A B

C

T1

T2

T2T2

52

Méthode des mailles non réalisable!

tiges de capture

Tuiles

photovoltaïques


Méthode des mailles non réalisable!

tiges de capture

fil tendu

SP

D

~

SP

D

SP

D

+

-

SP

D

A B

C

T1

T2

T2T2


Type 1 Type 2


α α

Si distance ( s ) non

respectée entre les panneaux

(PV) et les organes capteurs

Variante

3





SP

D

~

SP

D

+

-

SP

D

A B

C

SP

D

1*

55

Parafoudres

DC type 2

Parafoudres

DC type 1

Parafoudres

AC type 1

Parafoudres

AC type 2

Méthode des mailles Variante

3

T2T2T1

S DMIN

T1





un paratonnerre ?

NON

OUI


Impacts indirects

(NIBT 7.12) Liaisons

équipotentielles? Variante 2


SP

D

~

SP

D

SP

D

+

-

A B

C

SP

D

57

Bâtiment sans paratonnerre Variante

2

Parafoudres

DC type 3

Parafoudres

DC type 2

Parafoudres

AC type 2

(NIBT 4.4.3.3)

Parafoudres

AC type 3

T2

T2

T3 T3





A

B

+

-

SP

D

~

T1

T2

SP

D

T2T1

SP

D

1*

B

58

Variante onduleur sous / sur le toit

Parafoudres

DC type 1 + 2


A

B

+

-

SP

D

~

T1

T2

SP

D

T2T1

SP

D

1*

B

59


A

T1SP

D

1*

B

+

-

SP

D

~

T2T2T1

SP

D

≥ 10 mm2

(NIBT 5.4.7)





C

SP

D

~

SP

D

A B

SP

D

+

-

T2T2

T1

T1SP

D

1*

Solution idéale


Lorsque le placement des parafoudres DC à l'introduction

dans le bâtiment s’avère problématique

Possible de les placer à 10 m max du lieu de la

pénétration des lignes DC dans le bâtiment

Lignes DC enfermées dans un tube métallique

voire un chemin de câbles métallique fermé

Deux extrémités de la protection métallique

reliées à la terre

Emplacement des parafoudres DC

Les parafoudres doivent être installés de

manière à pouvoir être facilement vérifiés


SP

D

~

SP

D

+

-

SP

D

A B

C

T1

T1 T2 T2SP

D

1*

≤ 10m





=

PE N L

SPD

SPD

SPD

SPD

SPD

SPD

Section des conducteurs de terre

Parafoudres de Type 1

• section minimale de 16 mm² en cuivre, ou

• section égale aux conducteurs actifs DC, si

elle est supérieure à 16 mm².

Parafoudres de Type 2

• section minimale de 6 mm² en cuivre, ou

• section égale aux conducteurs actifs DC, si

elle est supérieure à 6 mm².

Courant de foudre partiel

Courant de foudre induit

64


Connexions des parafoudres

les plus courtes possible pour

éviter des chutes de tension

inductive

Disposition du câblage

Ligne F

L1 + L2 ≤ 50 cm

L2

L1


Influence de la longueur de connexion

2 m

2 m





=

PE N L

DC

AC

Ruban de cuivre

≤ 50 cm

≤ 50 cm L2

L2 ≤ 50 cm

≤ 50 cm L1

L1

SPD

SPD

SPD

SPD

SPD

SPD

L1 + L2 ≤ 50 cm


Connexions des

parafoudres les plus

courtes possible pour

éviter des chutes de

tension inductive

(Parafoudres T1)

Disposition du câblage en V

SP

D

SP

D

Si les parafoudres (T2)

n’écoulent que des

surtensions induites,

ΔU peut être négligée.

68


Séparation correcte

entre

lignes non protégées

lignes protégées

SPD

~

69





Boîte de jonction

de groupe

Limiter la surface de boucle afin de réduire

les surtensions induites par couplage électromagnétique

Conducteurs d’interconnexion des strings

70


Boîte de jonction

de groupe


Boîte de jonction

de groupe

x

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