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S5-2 – Photovoltaïque sur réseau Dimensionnements

Bureau d’études indépendant

Spécialiste des énergies solaires2020

22

Fusibles de chaines de modules PV

Interrupteur sectionneur de chaine

Parafoudres CC et CA

Chute de tension CC et CA

Dimensionnement électrique

33

Hypothèses:1 chaine 2 chaines partir de 3 chaines


Dimensionnement des dispositifs de protection des modules PV

Id Id Id

Besoin de déterminer si les fusibles sont nécessaires

Fusibles non nécessaires

Fusible non nécessaire

Irm = Iscmax Irm = 2x Iscmax

44


- Nombre de chaînes en parallèle Nc = 3,- IscSTC= 8,24 A, - Courant inverse maximal IRM non indiqué par le fournisseur,

mais le module PV doit supporter au moins 1,25 x IscSTC soit 10,3 A ≤ IRMet pas plus de 2 x IscSTC donc IRM < 16,48 A

Hypothèses: Pas d’info sur IRM

Fusibles


5

1. Ncmax (nbre maxi de chaînes sans protection)

IRM étant inconnu on prend par défaut Ncmax=1et IRM < 2x IscSTC

2. Calibre des dispositifs de protection (In)pour une chaine de modules- Le courant inverse max dans une chaineImax= (Nc – 1) x 1,25 x IscSTC

= (3-1) x 1,25 x 8.24 = 20.6 A Pour IRM = 10,3 A In fusibles ≥ 1,1x Iscmax = 1,1 x 10,3A = 11,33A Donc In =12A

3. Choix du fusible

Calculs: 4. Courant admissibles des câblesde chaines et de groupes PV

Si N < 20 alors Iz câbles ≥ 1,45 calibre fusibleSi N > 20 alors Iz câbles = calibre fusible

5. Vérification du fusible - Tension assignéeUe > Uocmax = k x Uoc mod x Nbmod serie

= 1,2 x 32,8 x 15 = 590,4V

- Pouvoir de coupurePcc ≥ 1,25 x IscSTC du champ PVPcc ≥ 1,25 x 3 x 8,24 = 30,9 A

6.Marquage

Les fusibles doivent être marqués gPVet les combinés sectionneurs fusibles DC21B

Facteur de correction (k)



66


- Nombre de chaînes en parallèle Nc max ≤ (1+𝐼𝑅𝑀

𝐼𝑆𝐶 𝑆𝑇𝐶) UTE C 15-712-1 2013,

- IscSTC= 9,82 A, - Courant inverse maximal IRM = 20A

donc Nc max ≤ (1+20

9,82) = 3,04

il est possible d’installer 3 chaines de modules en parallèle sans fusible !

Hypothèses: Module récent - IRM indiqué

Fusibles


77

Dimensionnement interrupteur principal CC

- Nombre de chaînes en parallèle Nc = 3,

- IscSTC= 8,24 A, - Uoc string= 492 V

Hypothèses:

Interrupteur sectionneur


88

1. Tension d’emploi (Ue)Ue > Uocmax = 1,2 x 32,8 x 15

= 590,4 V

2. Courant assigné d’emploi (Ie)Ie > 1.25 IscSTC champ

= 1,25 x 3 x 8,24 = 30,9 A

3. Tension de choc (Uimp)Uimp > 5 x Uocmax = 5 x 1,2 x 32,8 x 15

= 2 952 V

Calculs:

Dimensionnement interrupteur principal CC


9

Parafoudres CC / CA prévus par le guide UTE C15-712-1:

- 1 ou 2 parafoudres CAsi paratonnerre,si ligne aéro-souterraine osi Nk ≥ 25

- 1 ou 2 parafoudres CC, selon la longueur des câbles et le type de bâtiment

Dimensionnement des parafoudres

Effets indirects de la Foudre

10


Source : CITEL et Cirprotec

Parafoudre CA obligatoire si :➢ Si Nk > 25➢ En présence d’un Paratonnerre ➢ Si la ligne électrique est en aéro souterrain

Dans les autres cas, parafoudre CA non obligatoire

Parafoudres CA

Caractéristiques supplémentaires :

✓ Indicateur de fin de vie : voyant rouge/vert, éventuellement contact sec reporté sur télésuivi

✓ Dispositif de déconnexion externe (selon spécifications fabricants – fortement recommandé)

✓ Coté AC, conformes NF EN 61-643-11

✓ Mise en œuvre suivant guide UTE C 61-740-52


La Foudre

12

- Le Niveau kéraunique (niveau Nk) définit le nombre de jours d'orage par an.

- La Densité de foudroiement (niveau Ng) définit le nombre d'impacts de la foudre par an et par km2 dans une région.

Ces 2 paramètres sont liés par une relation approximative : Ng = Nk/10


1313


- Nombre de chaînes en parallèle Nc = 3,

- IscSTC= 8,24 A, - Uoc string= 492 V

Hypothèses:

Parafoudre

Parafoudres CC

Protection contre les Effets indirects

Evaluation du risque côté CC, Principe :➢ Paratonerre ?

Oui ➔ Parafoudre imposé

Non ➔ Calcul de L : Somme des longueurs des branches les plus éloignées de l’onduleur (UTE -15-712-1)

Comparaison avec L critique :


Parafoudres CC

1515

Dimensionnement des parafoudres CC

Calculs:

Localisation: Pyrénées orientales Nk=27, Ng=2,7Lcrit=166,6 mLmesurée > LcritDonc parafoudres obligatoires.

1. Choix du courant de décharge InLe courant de décharge doit être au minimum

= 5kA2. Choix du niveau de protection UpUw la tension de tenue aux chocs

Up doit être inférieure à 80% Uw

D’après le tableau 10 de l’UTE C15-712-1 Uw module = 8kV et Uw onduleur = 6kVUp< 4,8kV

3. Choix de la tension max admissible UcpvUcpv doit être supérieure à UocmaxUcpv > 590,4 V4. Choix du courant admissible IscwpIscwp doit être supérieure 1,25 x IscSTC du générateurIscwp > 30,9 A

Parafoudres CC

1616

Ng=2,7


Parafoudres CC

Caractéristiques supplémentaires :

✓ Indicateur de fin de vie : voyant rouge/vert, éventuellement contact sec reporté sur télésuivi

✓ Dispositif de déconnexion externe (selon spécifications fabricants – fortement recommandé)

✓ Coté DC, conformes guide UTE C 61-740-51

✓ Mise en œuvre suivant guide UTE C 61-740-52

1717


Parafoudres CC – Cas général

Lorsqu’un parafoudre est prescrit pour la partie CC d’une installation PV, il est toujours installé dans le tableau situé le plus proche de l’onduleur.

La tension vue par les équipements dépend de leur éloignement relatif au parafoudre. Au-delà de 10 m, la valeur de cette tension peut être doublée sous l’effet de résonancesDans ce cas, un second parafoudre est nécessaire au plus près des modules…

1818


Parafoudres CC – Cas optimisé

…sauf si le niveau de protection Up du parafoudre localisé à proximité de l’onduleur est inférieur à 50% de la tension de tenue aux chocs du champ photovoltaïque Uw

1919

Boite de jonction (mise en // de 3 branches vers 1 ond.)

avec PF en dérivation


Parafoudres CC

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L1

L2

Partie CC limite à 3% pour ImppSTC et UmppSTC

∆u CC % = b x [(ρ1 (L1/S1) x I1mppSTC) + ρ 2 (L2/S2) x I2mppSTC ]/ coef conversion /UmppSTC

Avec: b = nb de polarités,ρ = la résistivité: ρ = 1.25 x ρo à 25° cuivre : ρ = 0.0236 Ω mm2 / m

alu : ρ = 0.0386 Ω mm2 / m

L1 = La longueur du chemin le plus long entre module et boite de jonction Câbles modules-BJ 6 mm2 - L1 = 50m longueur simple

L2 = La longueur du chemin le plus long entre boite de jonction et onduleurCâbles liaison BJ-onduleur 35 mm2 – L2 = 50m longueur simple

S: Section des câbles∆ u CC % = 2 x [(23.6 x 50/6 x 8.24) + (23.6 x 50/35 x 24.7)] /10 / 403.5

[%] [-] [Ω mm2/mm] [m] [mm²] [A] [≈mm/%] [V][≈ 1/10]

∆ u cc % = 1.2 %

Dimensionnement électrique : Chutes de tension Câbles CC

Chute de tension CC

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Section câbles liaison modules - boite de jonction = 6 mm2

IscSTC = 8.24 A ,

fusible 12 A IZ câble ≥ 1,45 x 12 = 17,4 A

Section câbles liaison boite de jonction-onduleur 35 mm2

IscSTC générateur = 8.24 x 3 = 24.7 A

COURANT ADMISSIBLE Tableau B1 UTE C 15-712-1 2013 Température max de l’âme de 90°C

Dimensionnement électrique : Chutes de tension Câbles CC

Chute de tension CC

21

2222

12 onduleurs de 10 kVA &

15 onduleurs de 9 kVA

255 kVA

Dimensionnement électrique : Chutes de tension Câbles CA

Chute de tension CA

𝑃𝑡𝑟𝑖 = 𝑈 × 𝐼 × cos𝜑 × 3

𝐼 = 𝑃 ×1

𝑈 × cos𝜑 × 3

𝐼 ≈ 𝑃 × 1,44 = 370𝐴𝐴 [𝑘𝑉𝐴]

𝑃𝑚𝑜𝑛𝑜 = 𝑈 × 𝐼

𝐼 = 𝑃 ×1

𝑈

𝐼 ≈ 𝑃 × 4,34 = 43,5𝐴𝐴 [𝑘𝑉𝐴]

400V CA

Onduleur-TGBT = monophasé

avec U=230V

TGBT-PDL = triphasé

avec U=400V

2323

Partie AC limité à 3% et 1% conseillé

∆u AC % = bx [(ρ1 (L1/S1) x Iond)+ρ2 (L2/S2) x Iprin]/coef conversion /UoAvec cos phi =1b = 2 pour le monophasé,b = 1 pour le triphasé.

ρ = 1.25 x ρo à 25° cuivre : ρ = 0.0236 Ω mm2 / m

alu : ρ = 0.0386 Ω mm2 / m

L1 = La longueur du chemin entre l’onduleur et le TGBT,L1 = 10 m, type de câble 3G16 cuivreIond courant onduleur = 43.5 A

L2 = La longueur du chemin le TGBT et le compteur EDFL2 = 60 mIprin courant principal = 370 A

∆ u % = [2x(23.6 x 10/16 x 43.5)+ (38.6 x 60/(2x185) x 370)] /10 /230

[%] [-] [Ω mm2/mm] [m] [mm²] [A] [≈mm/%] [V][≈ 1/10]

∆u AC % = 1.56 %

3G 16

2x3x185mm²

L1

L2

Dimensionnement électrique : Chutes de tension Câbles CA

Chute de tension CA

24

Iz = Courant admissible du câble.

Liaison onduleur-TGBT: câble 3G16 U 1000 RO2VSur chemin de câble perforé

Iz =100 A > 43.5 A

Dimensionnement électrique : Vérification des Iz Câbles CA

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Iz = Courant admissible du câble.

Liaison TGBT-compteur: câble U1000RO2V 2 x 185 mm²sous fourreau enterré

Iz 2x185 alu = 2x337 A

Iz =674 A > 370 A

Dimensionnement électrique : Vérification des Iz Câbles CA

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Pour aller plus loin :

▪ DIMENSIONNEMENTRetScreen Expert (869 $HT / 12 mois)SAM (gratuit)PV*Sol (1 295 € HT)Archelios Pro (990 €)PolySun Pro (1 999 €)+ logiciels fabricants onduleurs

(SMA, Delta, SolarEdge,etc…)

▪ CONCEPTION - EXECUTIONLise PV ou Lise PRO (éditeur BBS)CANECO (éditeur ALPI)

Merci

et bonne

continuation!

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