Episode 17 du Séminaire de Solis : Sélection des Disjoncteurs Appropriés pour les Onduleurs Utilisés dans les Systèmes Solaires Photovoltaïques

Contexte
Dans les systèmes solaires photovoltaïques, la sélection du disjoncteur est fréquemment négligé, mais il vaut mieux de prendre le temps et sélectionner une bonne solution. Si le disjoncteur n'est pas approprié, il provoquera des déclenchements fréquents de l'équipement, des dommages de surchauffe et même un incendie du système. Dans ce Séminaire de Solis, nous discuterons de la sélection des disjoncteurs utilisés dans les systèmes photovoltaïques. 

Types de disjoncteur
Dans un système solaire PV, le choix d'une série de disjoncteurs dépend de plusieurs facteurs :
• Caractéristiques électriques du système
• Environnement
• Charges et exigences du type d'installation

1. Température ambiante au disjoncteur
Pour les systèmes photovoltaïques, les équipements sont généralement installés à l'extérieur (systèmes de montage au sol, systèmes pour toitures plates, etc. ). Il est généralement présumé une température extérieure plus élevée que pour les installations dans les bâtiments, il faut donc prévoir que la température du tableau de distribution est plus élevée. Cela affectera également le débit et la température de fonctionnement du disjoncteur.
Pour le choix des disjoncteurs utilisés dans les systèmes solaires photovoltaïques, la température est le facteur le plus important. Selon la norme IEC 60947-2, tout disjoncteur dispose d'une fiche technique détaillant la valeur du courant déclassées/surclassées pour la température ambiante. Vous devez sélectionner l'équipement de disjoncteur approprié en fonction de la température ambiante du site et de la taille du courant du système.


Tableau 1 : Exemples de déclencheurs de disjoncteur - valeurs de courant déclassées/surclassées en fonction de la température ambiante

2. Chauffage mutuel des disjoncteurs
Pour les grandes centrales solaires photovoltaïques avec plusieurs onduleurs, il y a généralement plusieurs disjoncteurs dans le tableau de distribution, qui sont montés étroitement les uns à côté des autres. Ces disjoncteurs fourniront leur courant maximum en même temps, par conséquent, la température des disjoncteurs s'influencera plus rapidement, entraînant éventuellement un déclenchement prématuré. 

Lorsque nous installons plusieurs disjoncteurs en parallèle, nous devons prendre en compte le facteur de correction, qui est spécifié dans la fiche technique du disjoncteur.
Par exemple, dans le cas où 6 appareils sont arrangés, le facteur de correction peut être de 0,75. Un disjoncteur avec un courant nominal de 15,1 Amps (A) se comporte comme un courant nominal de 0,75 x 15,1 A = 11,33 A. 

Grâce à ce calcul, si le courant est insuffisant, on peut utiliser un disjoncteur avec un courant nominal plus élevé. Une autre possibilité est d'augmenter le jeu entre les disjoncteurs. Cela permet de dissiper plus de chaleur, évitant ainsi des déclenchements inutiles.

3. Type d'appareils connectés
Si un système solaire photovoltaïque est connecté au réseau, il sera déclenché par l'impact du courant et de la tension du réseau de charge. Lorsque nous choisissons un disjoncteur, nous devons considérer les composants de la charge dans ce réseau afin de choisir le disjoncteur le plus adapté.
Tableau 2: Disjoncteur de type différent, instantané ou à courte temporisation

Exemple de système
Exemples de valeurs thermiques des disjoncteurs en fonctionnement parallèle d'une installation photovoltaïque. 

Installation photovoltaïque avec 6 onduleurs Solis-1P8K-5G. 

Les spécifications techniques requises se trouvent dans la fiche technique de l'onduleur Solis-1P8K-5G:
• Courant de sortie maximal = 34,7 A
• Protection maximale par fusible = 50 A
Le choix du câble ainsi que la méthode de câblage, la température ambiante et d'autres conditions potentielles limitent la protection maximale par fusible du câble.
Dans notre exemple, nous supposons que le câble sélectionné (6 mm²) a un cheminement idéal et peut supporter un courant nominal de 35 A.
Le courant nominal maximal possible pour le câble utilisé et la protection maximale possible par fusible du Solis-1P8K-5G limitent le courant nominal maximal possible pour les disjoncteurs.

Choisir le bon disjoncteur
En utilisant le même exemple de système et en supposant la charge qui n'a pas de moteurs, de transformateurs, etc. , sur la base du courant calculé de 34,7 A, nous choisissons un disjoncteur de 40 A avec une caractéristique de déclenchement thermique de B et aucun écart entre les disjoncteurs. Nous vérifions ensuite si notre valeur choisie est appropriée en vérifiant l'adaptabilité thermique du disjoncteur :

Le facteur de charge répond aux spécifications de la fiche technique :
• Réduction à charge permanente > 1 h = 0,9
(Des charges permanentes de plus d'une heure sont possibles dans une installation solaire photovoltaïque.
• Facteur de réduction en cas où 6 disjoncteurs sont disposés les uns à côté des autres = 0,75
(Si un seul disjoncteur est utilisé ou si la distance entre eux est suffisante, le coefficient est égal à 1.)
• L'augmentation du courant nominal dans le tableau de distribution lorsque la température ambiante est de 40°C = 1,0

Résultat
Le courant de charge nominal du disjoncteur est calculé comme suit :
Ibn = 40 A x 0,9 x 0,75 x 1,0 = 27 A

Conclusion
Étant donné que la capacité de transport de courant maximale pour un fonctionnement sans défaut est inférieure au courant de sortie maximal de l'onduleur utilisé, le disjoncteur sélectionné ne peut pas être utilisé dans cet exemple. Le disjoncteur se déclenchera pendant le fonctionnement nominal.

Solution 1
Utilisez un disjoncteur de 50 A. Il y a suffisamment d'espace (＞10 mm) pour la dissipation thermique entre les disjoncteurs, et la capacité de transport de courant maximale est de 40,5 A
(Ibn = 50 A x 0,9 x 0,9 = 40,5 A), le disjoncteur ne se déclenchera pas en fonctionnement nominal. 

Solution 2
Utilisez un disjoncteur de 63 A. La capacité de transport de courant maximale est de 42,5 A
(Ibn = 63 A x 0,75 x 0,9 x 1 = 42,5 A), le disjoncteur ne se déclenchera pas en fonctionnement nominal.