rotection contre les surtensions : règles de câblage des modules photovoltaïques

Origine des surtensions

La foudre est un courant électrique de haute fréquence (temps très courts) et de très forte intensité.

Foudre : courant électrique très bref et de très forte intensité
Les effets indirectes de la foudre sont nombreux : effets thermiques, effets dus aux différences de potentiels, effets électromagnétiques, effets électrodynamiques, effets électrochimiques, effets acoustiques, effets lumineux.

Le courant électrique de la foudre atteint 50 kA.

Ce fort courant électrique de la foudre est déchargé en un temps très court de l'ordre de 100 kA/µs. Cela signifie que le courant de la foudre de 50 kA est déchargé au sol en une demi micro seconde (10-6 seconde).

         

La courbe suivante est une illustration du courant électrique de la foudre :

Courant électrique de la foudre
Ce courant électrique va induire un champ magnétique autour du point d'impact de la foudre. Ce champ magnétique sera tout aussi bref et intense que la courant électrique. L'intensité du champ magnétique sera d'autant plus faible qu'on s'éloigne du point d'impact.

Effet de la surface des boucles

es deux relations précédentes (Voir chapitre "Origine des surtensions) montrent que la surface de la boucle d'induction du circuit électrique joue un rôle important. Il s’agit, par ailleurs du seul paramètre sur lequel on peut vraiment agir pour limiter les surtensions induites par l’effet indirect de la foudre. Dans la pratique, on essaiera toujours de minimiser cette surface en mettant en place un câblage adapté, par la mise notamment de rallonge anti-induction :

Câblage des modules photovoltaïques : miniser les surfaces des boucles


Sur l'illustration ci-dessous, la surface de la boucle S2 est plus petite que la surface de la boucle S1. Cela a pour effet immédiat de limiter la surtension induite dans le circuit.

Exemple de surtension avec une surface de boucle de 20 m² :

Câblage des modules photovoltaïques : miniser les surfaces des boucles


Exemple de surtension avec une surface de boucle de 2 m² :

Câblage des modules photovoltaïques : miniser les surfaces des boucles
On constate évidemment que la surtension induite est d'autant moins importante que la surface de la boucle d'induction du circuit électrique est faible. Dans le deuxième exemple ci-dessus (S = 2 m²), on atteint des surtensions correctes (∼ 500 V) pour des coup de foudre dont l'impact est situé à plus de 50 mètres. Evidemment, plus le point d'impact est proche, plus il est difficile d'atténuer la surtension. On privilégiera, en ce sens, un câblage des polarités jointif, qui minimise au maximum la surface de boucle du circuit électrique.

Une protection complémentaire par la mise en place d'un parafoudre peut s’avérer nécessaire.


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