Les onduleurs solaires sont l'un des composants les plus précieux et les plus sensibles d'un système photovoltaïque. Un plan de protection contre les surtensions bien conçu contribue à prévenir les dommages causés aux composants électroniques de l'onduleur par les surtensions induites par la foudre, les transitoires de commutation et les surtensions liées aux câbles.
La protection des onduleurs solaires contre les surtensions nécessite des dispositifs de protection contre les surtensions CC et CA coordonnés, installés dans le coffret de raccordement photovoltaïque, à l'entrée CC de l'onduleur et à sa sortie CA. Le côté CC protège l'onduleur contre les surtensions provenant des chaînes photovoltaïques, tandis que le côté CA le protège contre les commutations du réseau et les transitoires induits par la foudre.
- Pourquoi les onduleurs solaires ont besoin d’une protection contre les surtensions
- Architecture de protection contre les surtensions des onduleurs photovoltaïques
- Où installer les parafoudres
- Combien de parafoudres sont nécessaires
- Parafoudre CA ou parafoudre CC
- Parafoudre de type 2 ou de type 1+2
- Choix d’un parafoudre 1000 V ou 1500 V
- Erreurs d’installation courantes
- Solutions de protection contre les surtensions recommandées
- FAQ
Table des matières
Pourquoi les onduleurs solaires ont besoin d'une protection contre les surtensions
Un onduleur solaire convertit le courant continu provenant des chaînes photovoltaïques en courant alternatif destiné au réseau ou à une charge locale. À l’intérieur de l’onduleur, les semi-conducteurs de puissance, les cartes de commande, les capteurs et les circuits de communication sont sensibles aux surtensions transitoires.
Dans un système photovoltaïque, l’énergie de surtension peut pénétrer par deux directions. Du côté CC, les longs câbles des chaînes photovoltaïques et les panneaux exposés peuvent capter des surtensions induites par la foudre. Du côté CA, les manœuvres du réseau, les événements de foudre à proximité et les perturbations du réseau de distribution peuvent renvoyer des surtensions transitoires vers l’onduleur.
C’est pourquoi la protection de l’onduleur contre les surtensions ne doit pas être considérée comme un simple dispositif installé au hasard dans l’armoire. Elle doit être conçue comme un système : protection côté CC, protection côté CA, mise à la terre, cheminement des câbles et coordination entre les niveaux de protection.
Architecture de protection contre les surtensions des onduleurs photovoltaïques
L’architecture de protection de base commence par le chemin de l’énergie. Dans la plupart des systèmes solaires raccordés au réseau, une protection contre les surtensions doit être envisagée du côté du champ photovoltaïque, dans le coffret de raccordement, à l’entrée CC de l’onduleur et du côté de la sortie CA.
Cette configuration met en évidence un point essentiel : la protection de l’onduleur nécessite généralement de prendre en compte à la fois les côtés CC et CA. Un parafoudre CC installé près de l’onduleur contribue à écrêter les surtensions provenant des chaînes photovoltaïques. Un parafoudre CA installé à la sortie de l’onduleur ou sur le tableau de distribution CA situé à proximité contribue à réduire les transitoires provenant du réseau.
Où installer les parafoudres pour protéger un onduleur solaire ?
L’emplacement approprié du parafoudre dépend de la longueur des câbles, de l’exposition à la foudre, de la tension du système et du fait que l’onduleur soit protégé ou non par un coffret de raccordement proche ou par un système externe de protection contre la foudre.
| Lieu d'installation | Ce contre quoi il protège | SPD recommandé | Pourquoi cela est important pour l’onduleur |
|---|---|---|---|
| Boîte de raccordement PV | Surtensions induites dans les chaînes photovoltaïques et les parcours de câbles CC | Parafoudre CC de type 2, ou parafoudre CC de type 1+2 dans les systèmes présentant un risque élevé de foudre | Réduit l’énergie de surtension avant qu’elle n’atteigne l’entrée CC de l’onduleur. |
| Entrée DC de l'onduleur | Énergie résiduelle de surtension CC atteignant l’onduleur | Parafoudre CC adapté à la tension du système, par exemple 1000V CC ou 1500V CC | Assure une protection locale à proximité des bornes de l’onduleur. |
| Sortie AC de l'onduleur | Surtension de commutation côté réseau et surtension transitoire CA | Parafoudre CA de type 2, ou parafoudre CA de type 1+2 lorsque la conception du projet l’exige | Protège l'onduleur contre les surtensions inverses provenant du côté courant alternatif. |
| Ligne de communication / de surveillance | Pics de tension provenant des liaisons RS485, Ethernet ou des câbles de signal | Signal SPD sélectionné pour le type de ligne de communication | Empêche que les ports de surveillance et les cartes de communication ne deviennent des points faibles. |
Combien de parafoudres sont nécessaires pour un onduleur solaire ?
Il n'existe pas de valeur unique valable pour toutes les installations photovoltaïques. Une petite installation sur toiture, une installation commerciale sur toiture comportant de longues chaînes de modules et un parc solaire à grande échelle ne présentent pas le même niveau d'exposition aux surtensions.
En règle générale, si la distance entre le générateur photovoltaïque ou le boîtier de regroupement et l'onduleur est courte, une protection locale à proximité de l'onduleur peut suffire pour le côté courant continu. Si la distance est importante, il est généralement préférable d'installer une protection aux deux extrémités : un parafoudre près du générateur ou du boîtier de regroupement, et un autre près de l'onduleur.
| État de l'installation photovoltaïque | Approche de protection proposée | Raison |
|---|---|---|
| Câble CC court reliant le générateur photovoltaïque à l'onduleur | SPD CC à proximité de l'entrée de l'onduleur | Exposition réduite des câbles et trajet de surtension plus court. |
| Longue longueur de câble CC | Parasurtenseur CC au niveau du boîtier de regroupement et parasurtenseur CC à proximité de l'entrée de l'onduleur | Une surtension peut se propager le long du câble ; il convient donc de prendre en compte ses deux extrémités. |
| Site en pleine campagne ou à forte densité de foudre | SPD de type 1+2 en courant continu côté exposé, coordonné avec la protection en aval | Une exposition accrue à la foudre nécessite une protection plus efficace en amont. |
| Onduleur raccordé au réseau | Protection contre les surtensions (SPD) CA au niveau de la sortie de l'onduleur ou du tableau de distribution CA | Les transitoires côté réseau peuvent également endommager les composants électroniques des onduleurs. |
Parafoudre CA ou CC : ne les mélangez pas
Les systèmes d'onduleurs solaires nécessitent un SPD adapté pour chaque côté. Le côté courant continu d'une installation photovoltaïque n'est pas comparable à un circuit de distribution en courant alternatif.
Un parafoudre CC destiné aux installations photovoltaïques doit être choisi en fonction de la tension de service continue maximale du générateur photovoltaïque. Il doit également être adapté au comportement en cas de défaut et aux caractéristiques d'arc des circuits CC. Un parafoudre CA ne doit pas être installé du côté CC d'une installation photovoltaïque.
Parafoudre de type 2 ou de type 1+2 pour les onduleurs solaires
Pour la plupart des installations photovoltaïques résidentielles et commerciales, on utilise généralement des parasurtenseurs de type 2 pour assurer la protection contre les courants de surtension induits. Pour les installations davantage exposées à la foudre, dotées d'une protection externe contre la foudre ou situées en plein champ à l'échelle industrielle, des parasurtenseurs de type 1+2 peuvent être nécessaires du côté exposé du système.
| Type de SPD | Fonction principale | Son rôle dans la protection des onduleurs | Cas d'utilisation type |
|---|---|---|---|
| Type 2 SPD DC | Protection contre les surtensions induites | Boîtier de raccordement et entrée CC de l'onduleur | La plupart des installations photovoltaïques standard sur toiture et à usage commercial. |
| Parafoudre CC de type 1+2 | Protection combinée contre les courants de foudre et les surtensions | Boîtier de raccordement photovoltaïque, côté courant continu exposé ou emplacement en amont à haut risque | Parcs solaires, installations équipées d'un système externe de protection contre la foudre, sites exposés. |
| Type AC 2 SPD | Protection contre les transitoires du côté courant alternatif | Sortie CA de l'onduleur ou tableau de distribution CA | Systèmes d'onduleurs raccordés au réseau. |
Parafoudre CC 1000 V ou 1500 V pour les onduleurs solaires
La tension continue (CC) du parafoudre doit correspondre à celle de l'installation photovoltaïque. De nombreuses installations photovoltaïques utilisent une architecture de 1 000 V CC ou 1 500 V CC. Pour assurer la protection de l'onduleur, la tension de fonctionnement en continu du parafoudre côté photovoltaïque doit être égale ou supérieure à la tension maximale possible d'une chaîne photovoltaïque dans les conditions réelles du site.
Ne choisissez pas un SPD CC en vous basant uniquement sur la puissance nominale de l'onduleur. Vérifiez la tension en circuit ouvert des chaînes photovoltaïques, la correction de température, la tension maximale du système, la configuration d'entrée de l'onduleur et les spécifications du projet.
Utilisez un dispositif de protection contre les surtensions (SPD) en courant continu, conçu pour des applications photovoltaïques de 1 000 V, installé aux points de protection en courant continu requis.
Utilisez un dispositif de protection contre les surtensions (SPD) de 1 500 V CC du côté photovoltaïque, en particulier au niveau des boîtiers de regroupement et des entrées CC des onduleurs.
Évaluer la protection SPD de type 1+2 en courant continu et la coordonner avec la protection de type 2 en aval si nécessaire.
Utilisez une protection SPD CA adaptée au niveau de la sortie de l'onduleur ou à proximité du tableau de distribution CA.
Sélection d'un parafoudre pour la protection d'un onduleur solaire, étape par étape
Pour concevoir un système efficace de protection contre les surtensions pour onduleur, il faut partir du système lui-même, et non du catalogue de produits. Suivez la procédure suivante avant de choisir un modèle.
- Étape 1 : Vérifiez la tension du système. Vérifiez si la tension côté photovoltaïque est de 600 V, 1 000 V, 1 200 V ou 1 500 V en courant continu.
- Étape 2 : Vérifiez le type d'onduleur. Les onduleurs string, les onduleurs centraux, les onduleurs hybrides et les onduleurs autonomes peuvent nécessiter des configurations de protection différentes.
- Étape 3 : Vérifiez la longueur du câble CC. Les longues longueurs de câble augmentent le risque de surtension induite et peuvent nécessiter l'installation de dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) aux deux extrémités.
- Étape 4 : Vérifiez l'exposition aux coups de foudre. Les zones de campagne, de montagne, côtières et à forte activité foudre requièrent généralement une conception de protection plus robuste.
- Étape 5 : Choisissez le type de SPD. Type 2 pour une protection standard contre les surtensions induites ; Type 1+2 pour une exposition accrue à la foudre ou pour les zones LPS externes.
- Étape 6 : Vérifiez les intensités nominales de décharge. Choisissez des valeurs In, Imax ou Iimp adaptées en fonction des spécifications du projet et des risques liés à l'installation.
- Étape 7 : Vérifiez le niveau de protection contre les surtensions. Le niveau de protection du SPD doit être adapté au niveau de résistance de l'équipement à protéger.
- Étape 8 : Vérifiez l'installation et la mise à la terre. Veillez à ce que les câbles soient courts, que le câblage soit soigné et que la mise à la terre soit fiable.
Exigences d'installation des parafoudres pour onduleurs solaires
Même un SPD adapté peut s'avérer inefficace s'il n'est pas installé correctement. L'efficacité de la protection dépend fortement de la longueur du câblage, de son acheminement, de la liaison équipotentielle, de la mise à la terre et de la coordination avec les dispositifs situés en amont et en aval.
| Facteur d'installation | Une pratique correcte | Pourquoi c'est important |
|---|---|---|
| Longueur du fil | Veillez à ce que les câbles de connexion SPD soient aussi courts et droits que possible. | Les câbles trop longs génèrent une tension inductive et réduisent l'efficacité de la protection. |
| Mise à la terre | Respectez la réglementation locale et les spécifications de mise à la terre du projet. Une impédance plus faible est préférable. | Les performances du SPD dépendent de la fiabilité du circuit de décharge. |
| Acheminement des câbles | Évitez les grandes boucles. Acheminez avec soin les conducteurs positifs, négatifs, de protection (PE) et de liaison. | Les grandes boucles augmentent la tension de surtension induite. |
| Séparation CA/CC | Utilisez des parafoudres distincts pour le courant alternatif et le courant continu, en fonction du type de circuit. | Le comportement en cas de surtension diffère entre le courant alternatif et le courant continu. |
| Signal à distance | Utilisez des contacts de signalisation à distance lorsque la surveillance de la maintenance est nécessaire. | Permet aux opérateurs de détecter une défaillance du SPD avant que l'onduleur ne subisse des dommages. |
Erreurs courantes dans la protection des onduleurs solaires contre les surtensions
Ces erreurs sont courantes dans les projets photovoltaïques et peuvent réduire l'efficacité des dispositifs de protection ou entraîner des risques pour la sécurité.
| Erreur | Pourquoi est-ce un problème ? | Approche correcte |
|---|---|---|
| Installation du SPD uniquement du côté CA | L'entrée CC de l'onduleur reste exposée aux surtensions provenant des chaînes photovoltaïques. | Protégez à la fois le côté courant continu et le côté courant alternatif en fonction de la configuration du système. |
| Utilisation d'un SPD CA côté CC | Les appareils fonctionnant en courant alternatif (CA) ne sont pas nécessairement conçus pour interrompre ou gérer en toute sécurité le comportement des installations photovoltaïques fonctionnant en courant continu (CC). | Utilisez des SPD photovoltaïques à courant continu conçus pour les circuits photovoltaïques. |
| Installation du SPD trop loin de l'onduleur | Les câbles trop longs augmentent la tension résiduelle au niveau de l'équipement protégé. | Installez le SPD à proximité des bornes de l'onduleur ou de l'équipement protégé. |
| Sans tenir compte de la longueur du câble entre le générateur photovoltaïque et l'onduleur | Les câbles longs peuvent capter de l'énergie de surtension induite. | Pour les longues longueurs de câble, prévoyez l’installation de SPD à la fois au niveau du boîtier de regroupement et à l’entrée de l’onduleur. |
| Choisir un SPD uniquement en fonction de son prix | Un SPD sous-évalué peut tomber en panne prématurément ou offrir une protection insuffisante. | Vérifiez la tension, le type, la capacité de décharge, la norme et l'application. |
Différents scénarios pour les onduleurs solaires
Le même mot-clé, « protection contre les surtensions pour onduleur solaire », peut faire référence à différents types de projets. Une conception de qualité doit être adaptée au scénario d'utilisation réel de l'onduleur.
Onduleur résidentiel ou pour petits locaux commerciaux
Il faut généralement un parafoudre de type 2 CC côté entrée photovoltaïque et un parafoudre CA côté sortie. Veillez à choisir la tension nominale appropriée, à limiter la longueur du câblage et à assurer une mise à la terre fiable.
Onduleurs à chaînes multiples
Une protection est souvent nécessaire au niveau des boîtiers de raccordement, des entrées des onduleurs et des tableaux de distribution CA. La longueur des câbles et le regroupement des onduleurs revêtent alors une importance particulière.
Parc solaire ou installation en plein champ
En cas d'exposition élevée, une protection CC de type 1+2 peut s'avérer nécessaire côté champ, coordonnée avec les parafoudres côté onduleur et côté CA.
Liste de contrôle de l'acheteur avant de choisir un parafoudre pour onduleur solaire
Avant de demander un devis ou de choisir un modèle, veuillez vous munir des informations suivantes. Cela permettra d'éviter toute erreur concernant la tension, le type ou la configuration des pôles.
- Tension continue maximale du système photovoltaïque : 600 V, 1 000 V, 1 200 V ou 1 500 V
- Type d'onduleur : en chaîne, central, hybride ou hors réseau
- Emplacement d'installation : coffret de raccordement, entrée de l'onduleur, sortie CA ou tableau de distribution
- Exposition à la foudre : toitures, champs à découvert, montagnes, zones côtières ou zones à forte activité foudreuse
- Type de SPD requis : Type 2 ou Type 1+2
- Configuration des poteaux requise
- Nécessité d'un contact de signal à distance
- Norme applicable et exigences en matière de certification
- Quantité prévue de la commande et besoins en matière de marques OEM/marques de distributeur
Solutions de parafoudre recommandées pour la protection des onduleurs solaires
LEEYEE propose des dispositifs de protection contre les surtensions destinés aux systèmes d'onduleurs photovoltaïques, notamment des SPD CC pour des applications à 1 000 V et 1 500 V, des SPD sur rail DIN, ainsi que des solutions de type 1+2 pour les projets solaires présentant un risque élevé de foudre.
SPD DC 1500V
Pour les boîtiers de raccordement photovoltaïques, la protection de l'entrée CC des onduleurs et les installations solaires photovoltaïques haute tension.
Voir le parafoudre DC 1500VSPDE Solaire
Pour la conception complète d'une protection contre les surtensions des installations photovoltaïques, y compris du côté courant continu, du côté courant alternatif et le choix du système.
Voir DPS solaireProtecteur de surtension sur rail DIN
Pour les armoires d'onduleurs, les tableaux de distribution, les boîtiers de raccordement et les ensembles électriques OEM.
Voir les parafoudres pour rail DINFAQ : Protection contre les surtensions des onduleurs solaires
Les onduleurs solaires ont-ils besoin de protection contre les surtensions ?
Oui. Les onduleurs solaires sont exposés à des surtensions provenant à la fois du côté courant continu (CC) du système photovoltaïque et du côté courant alternatif (CA) du réseau électrique. Les parafoudres CC et CA contribuent à réduire le risque de dommages sur les onduleurs causés par les transitoires liés à la foudre et aux opérations de commutation.
Où le parafoudre doit-il être installé pour un onduleur solaire ?
Les parafoudres sont généralement installés au niveau du coffret de regroupement photovoltaïque, de l’entrée CC de l’onduleur et de la sortie CA de l’onduleur, ou à proximité du tableau de distribution CA. La configuration exacte dépend de la longueur des câbles, de la tension du système et de l’exposition à la foudre.
Dois-je utiliser un parafoudre CC ou un parafoudre CA pour un onduleur solaire ?
Utilisez un parafoudre CC côté entrée PV et un parafoudre CA côté sortie de l’onduleur. N’utilisez pas de parafoudre CA côté CC PV.
Quel type de parafoudre est utilisé pour protéger un onduleur solaire ?
Le parafoudre de type 2 (SPD) est couramment utilisé pour la protection standard des onduleurs photovoltaïques. Le parafoudre de type 1+2 (SPD) est utilisé lorsque le site présente une forte exposition à la foudre, dispose d’une protection externe contre la foudre ou est soumis à des exigences de projet plus strictes.
Ai-je besoin d’un parafoudre CC de 1000 V ou de 1500 V ?
Choisissez en fonction de la tension continue maximale du système photovoltaïque. Un système photovoltaïque de 1500V nécessite un parafoudre CC adapté aux applications photovoltaïques de 1500V. Vérifiez toujours la tension de la chaîne et la correction en fonction de la température.
Un seul SPD peut-il protéger l'ensemble du système d'onduleurs photovoltaïques ?
En général, non. Un système complet peut nécessiter une protection à plusieurs endroits, notamment lorsque les câbles à courant continu sont longs ou que le site est fortement exposé à la foudre.
Pourquoi la longueur du câble est-elle importante pour la protection contre les surtensions des onduleurs ?
Les câbles longs peuvent capter l'énergie de surtension induite et augmenter la tension résiduelle. Les câbles de raccordement des dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) doivent être courts et droits ; les longs tronçons de câbles photovoltaïques peuvent nécessiter une protection aux deux extrémités.
Quelles informations dois-je fournir pour choisir le SPD adapté ?
Veuillez indiquer la tension du système photovoltaïque, le type d'onduleur, le lieu d'installation, la longueur des câbles, l'exposition à la foudre, le type de parasurtenseur requis, ainsi que la nécessité ou non d'une signalisation à distance ou d'un étiquetage OEM.
Besoin d'aide pour sélectionner un parafoudre pour votre projet d'onduleur solaire ?
Indiquez la tension de votre installation photovoltaïque, le type d'onduleur, l'emplacement de l'installation et son exposition à la foudre. LEEYEE peut vous aider à choisir une protection contre les surtensions en courant continu et en courant alternatif adaptée aux applications photovoltaïques côté onduleur.
