Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 1
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions NIBT 7.12
SEV 4022
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 2
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 3
Onduleurs Parafoudres
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 6
Méthode de l'angle de protection
Méthode de la sphère fictive
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
Protection optimale de l’installation photovoltaïque
7
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α
Distance ( s ) non respectée entre les
panneaux (PV) et les organes capteurs
α
Méthode de l’angle
de protection
s
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Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
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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.
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Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
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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 des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
Pour information
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
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)
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
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
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Protection de l’installation PV contre la foudre
Etat de la technique
Note explicative
élaborée par
Le Comité technique TK 81 du CES
(Comité électrotechnique suisse)
19
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 20
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
Protection de l’installation PV contre la foudre
(choix de la protection)
Bâtiment protégé par
un paratonnerre ?
Variante 1
NON
NON OUI
Méthode de l’angle
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
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
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Protection de l’installation PV contre la foudre
(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
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Mise en œuvre des parafoudres
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
Protection de l’installation PV contre la foudre
(choix de la protection)
Bâtiment protégé par
un paratonnerre ? OUI
Protection contre les
impacts directs et indirects
Méthode
des mailles
Variante 3
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
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Panneaux (PV) reliés aux organes capteurs
(méthode des mailles)
Variante
3
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~
+
-
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 27
~
+
-
A B
C
Protection du bâtiment
avec la méthode des mailles
SP
D
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 28
Parafoudres placés sur les câbles DC
à leur introduction dans le bâtiment
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 29
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 30
Température extérieure très basse
Tension maximale en circuit ouvert plus élevée
à prendre en considération pour le choix du
niveau Up des parafoudres.
!
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
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Les parafoudres doivent être installés de manière à pouvoir être
facilement vérifiés et isolés de la source PV
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
~
+
-
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 33
~
+
-
SP
D
A B
C
T1
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
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x
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
~
+
-
SP
D
A B
C
T1
35
SP
D
SP
D
Parafoudres AC
Parafoudres
DC
Variante
3
SP
D
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 36
~
+
-
SP
D
A B
C
T1
SP
D
SP
D
SP
D
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
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Type 1 Type 2
Type 2
IN min 5 kA
(8/20)
Choix des parafoudres
Type 1
Iimp min 12,5 kA
(10/350)
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
~
+
-
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)
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
Protection de l’installation PV contre la foudre
(choix de la protection)
Bâtiment protégé par
un paratonnerre ?
Méthode de l’angle
de protection
Distance de séparation
(S) respectée ?
OUI
OUI
OUI
Protection contre les
impacts directs et indirects
Variante 5 NIBT 7.12 Liaisons
équipotentielles?
40
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 41
α α
Méthode de l’angle
de protection
Protection optimale de l’installation photovoltaïque Variante
5
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
~
+
-
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
Distance de séparation
(S) respectée ?
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 43
~
+
-
A B
C
s
s
SP
D
s
Méthode de l’angle de protection
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
~
+
-
A B
C
s
s
SP
D
s
Variante
5
Parafoudres AC
SP
D Parafoudres
DC
SP
D
SP
D
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 45
Variante
5
~
+
-
A B
C
s
s
SP
D
s
SP
D
SP
D
SP
D
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
Protection de l’installation PV contre la foudre
(choix de la protection)
Bâtiment protégé par
un paratonnerre ?
Méthode de l’angle
de protection
Distance de séparation
(S) respectée ?
non
OUI
OUI
Protection contre les
impacts directs et indirects
Variante 4 NIBT 7.12 Liaisons
équipotentielles?
46
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
SP
D
~
SP
D
SP
D
+
-
SP
D
A B
C
Sans structure
métallique
Méthode de l’angle de protection
Variante
4
s
s
s
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
SP
D
~
SP
D
SP
D
+
-
SP
D
A B
C
Méthode de l’angle de protection
Variante
4
s
s
s
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 49
Type 1 Type 2
Choix des parafoudres
Méthode de l’angle de
protection
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 51
Méthode des mailles non réalisable
Tuiles
photovoltaïques
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 53
Méthode des mailles non réalisable!
tiges de capture
fil tendu
SP
D
~
SP
D
SP
D
+
-
SP
D
A B
C
T1
T2
T2T2
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 54
Type 1 Type 2
Choix des parafoudres
α α
Si distance ( s ) non
respectée entre les panneaux
(PV) et les organes capteurs
Variante
3
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
Protection de l’installation PV contre la foudre
(choix de la protection)
Bâtiment protégé par
un paratonnerre ?
NON
OUI
Protection contre les
Impacts indirects
(NIBT 7.12) Liaisons
équipotentielles? Variante 2
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
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
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
A
B
+
-
SP
D
~
T1
T2
SP
D
T2T1
SP
D
1*
B
59
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 60
A
T1SP
D
1*
B
+
-
SP
D
~
T2T2T1
SP
D
≥ 10 mm2
(NIBT 5.4.7)
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 61
C
SP
D
~
SP
D
A B
SP
D
+
-
T2T2
T1
T1SP
D
1*
Solution idéale
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 62
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 63
SP
D
~
SP
D
+
-
SP
D
A B
C
T1
T1 T2 T2SP
D
1*
≤ 10m
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
=
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 65
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 66
Influence de la longueur de connexion
2 m
2 m
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 67
=
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
Séparation correcte
entre
lignes non protégées
lignes protégées
SPD
~
69
Protection des installations photovoltaïques
contre la foudre et les surtensions
ECAB ICIE 01.01.2013
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013
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
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 71
Boîte de jonction
de groupe
ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 2013 72
Boîte de jonction
de groupe
x