Comment les dispositifs de protection contre les surtensions protègent les installations photovoltaïques

Dans les centrales photovoltaïques, les SPD doivent répondre à des exigences spécifiques pour garantir un fonctionnement et une production d'énergie continus.

Lors de la conception d'une installation photovoltaïque, il est important d'envisager l'installation de dispositifs de protection contre les surtensions (SPD). Les surtensions et les perturbations du réseau peuvent entraîner des temps d'arrêt, réduisant ainsi les performances de l'installation. Par conséquent, toutes les conditions affectant la production et la distribution d’énergie doivent être prises en compte lors de la conception de l’installation électrique.

Pourquoi les SPD sont-ils une priorité absolue dans les installations photovoltaïques ?

Des panneaux solaires sont installés à l'extérieur pour convertir l'énergie solaire en électricité. Cet emplacement extérieur les expose directement à des conditions difficiles comme la pluie, le vent et la poussière. Parmi les conditions météorologiques, les impacts de foudre nécessitent une attention particulière car ils peuvent gravement affecter la sécurité et les performances d'une installation photovoltaïque. Ils naissent d’un cumulonimbus et se terminent au sol. Lorsque la foudre frappe le sol, elle décharge de l’énergie, affectant le champ électrique au sol. Pourla centrale solaire photovoltaïque présente deux risques :

Un impact direct pouvant détruire physiquement les équipements solaires sur une toiture

Surtensions transitoires traversant les câbles par couplage magnétique, pouvant conduire à l'endommagement de composants sensibles tels que les circuits imprimés (PCB).

En ce qui concerne l'impact direct, les ‘ protections externes contre la foudre ’ (ELP) fournissent la protection requise selon la norme CEI 62305, qui décrit comment évaluer si votre emplacement a besoin d'une telle protection et quelle devrait être l'option privilégiée (cages grillagées, aérogare, etc.). Le concept est simple : assurez-vous que la foudre frappera une tige métallique installée au point le plus élevé de votre installation et dissipera l'énergie directement au sol via un conducteur de descente en cuivre.

Cependant, lorsqu'il s'agit de surtensions transitoires, des SPD sont nécessaires. Ils sont installés en parallèle dans les circuits imprimés de protection pour détourner l'énergie vers la terre et limiter la surtension jusqu'à une valeur acceptable pour l'équipement final.

Dès qu'un ELP est installé dans une installation photovoltaïque, il est obligatoire qu'un SPD soit également installé. Si l'installation photovoltaïque n'est pas équipée d'un ELP, l'installation d'un SPD est fortement recommandée pour limiter les perturbations du réseau (surtensions transitoires).

Comment fonctionne un SPD pour protéger le côté DC des centrales solaires ?

Pour garantir que l'énergie circulera d'abord vers la terre afin de limiter les surtensions, le composant le plus important est la varistance à oxyde métallique (MOV, ‘ Varistor ’ signifie VARI-able resi-STOR). Ce composant a une telle propriété que dans des conditions normales (pas de surtensions) la résistance est suffisamment élevée pour ne pas laisser passer des courants nominaux. À partir d'un certain niveau de surtension, la résistance chutera rapidement, ouvrant le chemin vers la terre et revenant à un état normal une foisl'énergie a été dissipée. Ce procédé permet de limiter le niveau de surtension atteignant tous les équipements connectés en aval.

SPD de type 1+2 par rapport au SPD de type 2 standard, lequel est le bon ?

Il existe différents types de SPD disponibles qui varient en termes de résistance : Type 1, Type 2 et Type 1+2. Un SPD de type 1 peut faire face à une frappe directe qui provoque une surtension énergétique, tandis qu'un type 2 limite les tensions provenant de diverses sources. Les deux caractéristiques peuvent être combinées en un “ Type 1+2 ” pour une protection complète.

Dans les installations photovoltaïques, le défi consiste à choisir la protection contre les surtensions appropriée pour résister aux courants de forme d'onde d'énergie pure de 10/350 µs (presque 10 fois plus puissants que la forme d'onde de type 2 de 8/20 µs) tout en prenant en compte l'espace. Dans un onduleur ou une boîte de jonction, l'espace est toujours la priorité absolue. La série BRPV de Britec fournit une protection contre les surtensions CC de type 1+2 et de type 2, qui peut protéger contre les surtensions dues à la foudre ou aux surintensités du réseau.