Protection contre les surintensités : Les fusibles CC dans une installation photovoltaïque
Dans une installation photovoltaïque, les fusibles ont pour rôle de protéger les modules photovoltaïques contre les risques de surintensité.
Côté CC, des surintensités apparaissent sous la forme de courant retour. Lorsqu’ils sont trop importants, les courants retours peuvent endommager les modules photovoltaïques. De façon générale, les modules photovoltaïques peuvent supporter un courant retour maximal égal à 2×Icc, mais cela dépend de chaque fabricant. Nous constatons par ailleurs que peu de fabricant de module indique la valeur du courant retour admissible sur leur fiche technique. Il revient au concepteur de vérifier le courant retour maximal que peut supporter le module photovoltaïque qu’il compte installer, car celui-là n’est pas forcément égal à 2×Icc.
Par exemple, le fabricant de module Kyocera indique sur ses fiches techniques le courant retour maximal que peut supporter ces modules :
A la lecture de cette fiche technique, nous constatons que le courant de court-circuit et le courant retour maximal du module valent respectivement Icc = 8.37 A et IRM = 15 A. Dans ce cas, le courant retour maximal est égal à IRM = 1.79×Icc.
Afin de protéger les modules contre les courants retours, il existe plusieurs solutions :
Les fusibles n’empêchent pas les courants retours mais fondent dès qu’ils dépassent la valeur limite IRM, empêchant ainsi la détérioration des modules. Cette solution est beaucoup moins onéreuse que les diodes. Elle est ainsi préférée par les concepteurs d’installations photovoltaïques.
C’est la valeur du courant retour maximal des modules IRM qui justifie la présence ou non des fusibles. Lorsque l’intensité du courant retour est susceptible de dépasser IRM, il est nécessaire d’installer des fusibles.
Reprenons la fiche technique suivante du module de marque Kyocera :
Nous lisons :
Nous remarquons qu’à partir de trois chaînes en parallèle, le courant retour est susceptible de dépasser la valeur du courant IRM. Il est donc nécessaire d’installer des fusibles à partir de 3 chaînes en parallèle, avec ce type de module.
La photo ci-dessous représente une boite de jonction. On remarque la présence de porte-fusible pouvant contenir des cartouches fusible :
Dans le cadre de la protection contre les surintensités produites par les courants retours, le guide de l’UTE C15-712-1 (paragraphe 8.1.2) préconise une valeur du courant d’emploi IB=1.4 × ICC.
Pour les applications photovoltaïques, il est prévu, par ailleurs, des fusibles spécifiques pour les applications photovoltaïques, c'est-à -dire portant la mention « gPV ». Leur spécificité est d'être à fusion rapide.
Côté CC, des surintensités apparaissent sous la forme de courant retour. Lorsqu’ils sont trop importants, les courants retours peuvent endommager les modules photovoltaïques. De façon générale, les modules photovoltaïques peuvent supporter un courant retour maximal égal à 2×Icc, mais cela dépend de chaque fabricant. Nous constatons par ailleurs que peu de fabricant de module indique la valeur du courant retour admissible sur leur fiche technique. Il revient au concepteur de vérifier le courant retour maximal que peut supporter le module photovoltaïque qu’il compte installer, car celui-là n’est pas forcément égal à 2×Icc.
Courant retour maximal
Le courant retour maximal correspond à la valeur du courant retour à partir de laquelle le module peut être endommagé. Il convient de s’assurer, grâce à un dispositif de protection de type fusible, que le courant retour ne dépassera jamais cette valeur.
On notera IRM le courant retour maximal.
Le courant retour maximal correspond à la valeur du courant retour à partir de laquelle le module peut être endommagé. Il convient de s’assurer, grâce à un dispositif de protection de type fusible, que le courant retour ne dépassera jamais cette valeur.
On notera IRM le courant retour maximal.
Par exemple, le fabricant de module Kyocera indique sur ses fiches techniques le courant retour maximal que peut supporter ces modules :
A la lecture de cette fiche technique, nous constatons que le courant de court-circuit et le courant retour maximal du module valent respectivement Icc = 8.37 A et IRM = 15 A. Dans ce cas, le courant retour maximal est égal à IRM = 1.79×Icc.
Afin de protéger les modules contre les courants retours, il existe plusieurs solutions :
- Installer des diodes au niveau de chaque chaînes afin d’empêcher le courant de circuler en sens inverse : Ces diodes sont appelées des diodes de découplage. Ce procédé coûte cher et induit des chutes de tension singulières au niveau des diodes.
- Installer des disjoncteurs.
- Installer des fusibles avec un calibre adapté.
Présence ou non des fusibles CC
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.
Les fusibles n’empêchent pas les courants retours mais fondent dès qu’ils dépassent la valeur limite IRM, empêchant ainsi la détérioration des modules. Cette solution est beaucoup moins onéreuse que les diodes. Elle est ainsi préférée par les concepteurs d’installations photovoltaïques.
C’est la valeur du courant retour maximal des modules IRM qui justifie la présence ou non des fusibles. Lorsque l’intensité du courant retour est susceptible de dépasser IRM, il est nécessaire d’installer des fusibles.
| NC : Nombre de chaîne en parallèle | Valeur maximal du courant retour dans une chaîne (A) |
| NC = 1 | 0 |
| NC = 2 | 1.25 × ICC |
| NC = 3 | 2 × 1.25 × ICC |
| NC ≥ 4 | (NC – 1) × 1.25 × ICC |
Reprenons la fiche technique suivante du module de marque Kyocera :
Nous lisons :
- ICC=8.37 A
- IRM=15 A
| NC : Nombre de chaîne en parallèle | Valeur maximal du courant retour dans une chaîne (A) | Présence de fusible obligatoire ? |
| NC = 1 | 0 | NON |
| NC = 2 | 1.25 × ICC = 10.4625 A | NON |
| NC = 3 | 2 × 1.25 × ICC = 20.925 A | OUI |
| NC ≥ 4 | (NC – 1) × 1.25 × ICC | OUI |
Nous remarquons qu’à partir de trois chaînes en parallèle, le courant retour est susceptible de dépasser la valeur du courant IRM. Il est donc nécessaire d’installer des fusibles à partir de 3 chaînes en parallèle, avec ce type de module.
Emplacement des fusibles CC
Lorsque la présence de fusible est justifiée, ceux-ci s’installent sur chacune des polarités de chacune des chaînes photovoltaïques ainsi qu’illustré sur le schéma ci-dessous :
La photo ci-dessous représente une boite de jonction. On remarque la présence de porte-fusible pouvant contenir des cartouches fusible :
Calibrage des fusibles CC
Pour qu’un fusible assure la protection contre les surintensités produites par les courants retours, il convient de (re)définir trois types de courant :- IB : Le courant maximal d’emploi dans les conducteurs
- IN : Le courant assigné du fusible ou courant nominal du fusible
- IRM : Le courant retour maximal que peut supporter un module sans être endommagé
- IB ≤ IN
- IN ≤ IRM
Dans le cadre de la protection contre les surintensités produites par les courants retours, le guide de l’UTE C15-712-1 (paragraphe 8.1.2) préconise une valeur du courant d’emploi IB=1.4 × ICC.
Pour les applications photovoltaïques, il est prévu, par ailleurs, des fusibles spécifiques pour les applications photovoltaïques, c'est-à -dire portant la mention « gPV ». Leur spécificité est d'être à fusion rapide.
