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Fusibles DC d'une installation photovoltaïque

Dans une installation photovoltaïque, les fusibles ont pour rôle de protéger les modules photovoltaïques contre les risques de surintensité.

Le plan de ce cours est la suivant :

FUSIBLES DC D'UNE INSTALLATION PHOTOVOLTAÏQUE

  1. Principe et fonctionnement des fusibles
  2. Dimensionnement des fusibles DC dans une installation photovoltaïque
  3. Normes applicables aux fusibles DC


Principe et fonctionnement des fusibles



En situation de fonctionnement normal, le fusible doit assurer le rôle de conduction. Lors de l'apparition d'un défaut électrique (courant anormalement élevé par rapport au courant nominal de conduction), le fusible assure alors le rôle de coupure : le fusible, qui se présente sous la forme d'un ruban ou d'un fil métallique, fond puis se vaporise en raison de l'apport d'énergie par le défaut électrique qu'il doit interrompre.

Un fusible


Les caractéristiques techniques d'un fusible qui permettent un choix optimal sont les suivantes :
  • Le temps de pré-arc
    Lors de l'apparition du courant de défaut, il y a fusion puis vaporisation de l'élément fusible ce qui conduit à la création d'un arc électrique générant une tension d'arc. Cet intervalle de temps est appelé le temps de pré-arc.
    Il s'agit du temps qu'il faut à un courant pour amener à l'état vapeur, après fusion, l'élément fusible. le temps de préarc est indépendant de la tension aux bornes du fusible.
  • Le temps d'arc
    Il s'agit de la période entre l'instant où apparaît l'arc et son extinction totale (courant nul). Le temps d'arc dépend de la tension aux bornes du fusible, mais pour les temps de fusion supérieur à 40 ms, il est négligeable par rapport au temps de pré-arc.
  • Le temps de fusion totale
    Il s'agit de la somme des temps de pré-arc et d'arc.
  • Le pouvoir de coupure
    Il s'agit de la valeur du courant de court-circuit présumé que le fusible est capable d'interrompre sous une tension d'emploi spécifiée.
  • La contrainte thermique
    Il s'agit de la valeur de l'intégrale du courant coupé sur l'intervalle de temps de fusion totale, ∫i2dt, exprimée en A2s (ampère-carré seconde)


Dimensionnement des fusibles DC dans une installation photovoltaïque



Dans le cas des installations photovoltaïques, les valeurs des courants générées lors d'un défaut sont de l'ordre de 2 à 3 fois le courant de court-circuit des modules photovoltaïques. Les fusibles standards utilisés dans les installations électriques à courant alternatif ne sont pas adaptés à ce type de protection et ne peuvent pas être utilisés. Les faibles valeurs de surintensité ont nécessité le développement de fusibles dédiés capables d'éliminer ce type de défaut.

Les informations nécessaires pour définir une bonne protection contre les surintensités par des fusibles sont les suivantes :
  • M, le nombre de modules en série
    Dans une chaîne photovoltaïque, plusieurs modules photovoltaïques sont connectés en série afin d'obtenir la tension DC souhaitée. Ces tensions sont d'autant plus élevées que le nombre de modules en série M est important.
  • N, le nombre de châines en parallèle
    Jusqu'à 3 chaînes en parallèle (N ≤ 3), une protection contre les surintensités n'est pas nécessaire.
    A partir de 4 chaînes en parallèle (N ≥ 4), le courant de surintensité, bien que restant faible, peut faire chauffer les câbles ou endommager les modules photovoltaïques, et doit donc être éliminé par la présence de fusible sur chaque chaîne.
  • Icc, le courant de court-circuit de la chaîne (dans les conditions standard de test STC)
    Le calibre des fusibles doit être compris entre 1.5 et 2 fois le courant Icc.
  • Vco, la tension en circuit ouvert de la chaîne (dans les conditions standard de test STC)
    Le tension de fonctionnement d'un fusible doit être 1.15 fois la tension à vide de la chaîne (1.15 × Vco × M).


Normes applicables aux fusibles DC