GuidEnR PHOTOVOLTAIQUE > Etape N°5 - Calculer la section des câbles 
 
GUIDEnR PHOTOVOLTAÏQUE,
L'information photovoltaïque
 
Le contenu de cette page est-il pertinent ? Faites-le savoir en cliquant sur l'icone :
 

 Actualités :  










Etape N°5 - Calculer la section des câbles



Indépendamment de l'aspect économique, et ainsi qu'expliqué dans le chapitre Dimensionnent des câbles photovoltaïques, le choix de la section des câbles de l'installation s'effectue selon 2 critères majeurs :
  • La chute de tension tolérée.
  • Le courant maximale admissible dans les câbles.




Câbles côté champ photovoltaïque


Le calcul des section de câbles du champ photovoltaïque ne peut se faire qu'en connaissant au préalable un certain nombre de paramètres, récapitulés ci-dessous :
  • Les modules utilisés présentent les propriétés électriques suivantes (rappel, voir fiche technique des modules présentée précédemment) :
    • UMPP = 33.7 V,
    • IMPP = 5.49 A,
    • ICC = 5.8 A;
  • Le champ photovoltaïque est constitué de 4 chaînes de 3 modules en série, soit un total de 12 modules.
  • Les longueurs des câbles sont les suivantes :
Entre le champ PV et la boite de jonction Entre la boite de jonction et le régulateur
Groupe PV N°1 L1 = 3 m / L2 = 4 m L3 = 6 m
Groupe PV N°2 L'1 = 3 m / L'2 = 4 m L'3 = 12 m
Illustration Détermination des longueurs de câbles entre le champ photovoltaïque et la boite de jonction Détermination des longueurs de câbles entre la boite de jonction et le régulateur
Détermination des longueurs de câbles côté Champ photovoltaïque, pour le calcul de la section


Effectuons le calcul de la section des câbles :
Portion Courant IMPP (A) Tension UMPP (V) Longueur totale des câbles (m) Section calculée (chute de tension ε=0.01)
Formule chute de tension
Portion A
entre champ PV et boite de jonction
1 × IMPP = 5.49 A 3 × UMPP = 101.1 V L1 + L2 = 7 m S=0.88 mm²
Portion B
entre boite de jonction et régulateur
2 × IMPP = 10.98 A 3 × UMPP = 101.1 V 2 × L3 = 24 m S=6.03 mm²
Calcul des sections de câbles pour chaque portion du circuit


A partir des sections calculées dans le tableau précédent, il convient ensuite de choisir la section commerciale supérieure et de calculer la chute de tension associée.
Portion Section calculée (chute de tension ε=0.01) Section proposée Chute de tension ε calculée
Formule chute de tension
Portion A S=0.88 mm² S1=2.5 mm² ε1 = 0.0035 = 0.35 %
Portion B S=6.03 mm² S2=10 mm² ε2 = 0.0060 = 0.60 %
Calcul des chutes de tensions pour chaque portion du circuit


Nous venons, dans le tableau ci-dessus, de calculer la chute de tension sur chacune des portions du circuit électrique de la partie Champ photovoltaïque. Pour calculer la chute de tension sur l’ensemble de ce circuit, il convient d’ajouter les chutes de tension. Ainsi, dans notre exemple, la chute de tension totale côté Champ Photovoltaïque vaut : ε = ε1 + ε2 = 0.95 %

La chute de tension totale côté Champ Photovoltaïque est bien inférieure à 1%.

Par ailleurs, il est important de vérifier que le courant admissible IZ des câbles est bien supérieur au courant d'emploi, à savoir 1.25×ICC. Par ailleurs, comme il n'y a que 2 chaînes PV en parallèle (pour chacun des 2 trackers indépendants), le phénomène de courant retour n'est pas en prendre en compte dans ce cas.

Il convient donc de choisir, en amont de la boîte de jonction, des câbles capables de supporter un courant égal à 1.25 × ICC. De ce fait, le courant admissible des câbles IZ doit respecter la condition suivante : IZ > 7,25 A.

Concernant les câbles entre la boîte de jonction et l’onduleur, les courants de chacune des chaînes s’ajoutant (mise en parallèle), le courant susceptible de circuler dans ces câbles est 2 × 1.25 × ICC. On choisira donc des câbles dont le courant admissible respecte la condition suivante : IZ > 14,5 A.

Nous devons donc à présent vérifier que les câbles, dont la section a été précédemment calculée, présente effectivement un courant admissible IZ respectant les contraintes ci-dessus.

Pour connaître le courant admissible IZ des câbles, nous supposerons que :
  • la température ambiante est de 80°C (zone située sous les modules → fortes températures)
  • Les câbles sont tous posés de façon adjacente sur la paroi
La valeur du courant admissible des câbles est indiqué dans le chapitre Courant admissible des câbles.

Ainsi, les câbles de section 2.5 mm² et de 10 mm² peuvent supporter respectivement un courant maximal de 27 A et de 66 A. Nous récapitulons les données dans le tableau ci-dessous :
Portion Section des câbles (mm²) Courant admissible IZ dans les câbles (A) Courant d’emploi maximal (A) IB=1.25×ICC IZ ≥ IB ?
Portion A 2.5 mm² 27 A 7.25 A OUI
Portion B 10 mm² 66 A 14.5 A OUI
Validation de la section des câbles vis-à-vis du courant admissible


Nous constatons donc que dans chacune des portions, le courant admissible IZ est bien supérieur au courant d’emploi maximal. Les sections de câbles calculés sont donc validées :

Récapitulatif des sections de câbles calculées et validées
Récapitulatif des sections de câbles calculées et validées


Câbles côté parc de batteries


Ce calcul a déjà été effectué dans le cadre du calcul de la tension du parc de batteries.

Câbles côté récepteurs électriques


=> Entre la parc de batteries et l'onduleur
La méthode ne change pas. On applique la formule suivante :

Formule calcul section cable


Avec :
  • ρ1 : Résistivité du matériau conducteur (cuivre ou aluminium) en service normal. Conformément au guide de l’UTE C15-712-2 et de la partie 5-52 de la NF C 15-100, ρ11=1.25×ρ0 où ρ0 est la résistivité du conduction à 20°C. On exprimera la résistivité en Ω.mm²/m. ρ1 = 0.02314 O.mm²/m.
  • 2×L : Longueur du câble (m) aller-retour entre le parc de batteries et l'onduleur. Dans notre étude de cas, cette longueur vaut L=1 m. Attention : la longueur à considérer est la suivante :

    Longueur des câbles entre le parc de batteries et l'onduleur, pour le calcul de la section
    Longueur des câbles entre le parc de batteries et l'onduleur, pour le calcul de la section


  • S : Section du câble (mm²)
  • I : Courant circulant dans le câble (A). Il s'agit du courant d'emploi IB. Pour calculer sa valeur, il convient de diviser la puissance nominale consommée (= 3 300 W, voir Etape 1) par la tension (=48 V), soit IB = 68.75 A.
  • ε : chute de tension, ε = 0.03. Pour cette partie du circuit, une chute de tension de 3% est tolérable.
  • VA : Tension à l’origine du câble (V), VA = 48 V.


D'où la section calculée :

Calcul section de câble entre les batteries et l'onduleur


On sélectionnera la section commerciale directement supérieure, soit S=2.5 mm².

Il convient, comme toujours, de vérifier que le courant admissible IZ d'un câble de 2.5mm² est bien supérieur au courant d'emploi IB (ici IB=68.75 A). Pour connaître le courant admissible IZ des câbles, nous supposerons que :
  • La température ambiante est de 60°C.
  • Les câbles sont tous posés de façon adjacente sur la paroi.
La valeur du courant admissible des câbles est indiqué dans le chapitre Courant admissible des câbles). Celui-ci vaut IZ = 32 A pour un câble de 2.5 mm². Ce câble ne peut donc pas supporter le courant d'emploi IB=68.75 A. Il convient donc de sélectionner une section plus importante, à savoir 10 mm². En effet, avec cette section, le courant admissible est de 78 A.

Nous sélectionnons donc un câble de section S=10 mm² entre le parc de batteries et l'onduleur.