Protection Risque Electrique
Protection des personnes et des biens contre les risques électriques dans les installations photovoltaïques
Les deux caractéristiques particulières des générateurs photovoltaïques sont leurs niveaux de tension continue et le fait qu'ils ne peuvent pas être mis hors tension aussi longtemps que les modules PV sont exposés au soleil. Le courant de court-circuit produit par un module PV est trop faible pour déclencher la déconnexion automatique de l'alimentation. Les mesures de protection les plus fréquemment utilisées ne donc sont pas applicables aux systèmes photovoltaïques. Cependant, comme les modules photovoltaïques sont installés à l'extérieur, ils sont exposés aux intempéries. Et comme ils peuvent être installés sur le toit de bâtiments, une attention particulière doit être portée au risque d'incendie et à la protection des pompiers et du personnel des services d'urgence.
Protection des personnes contre les chocs électriques
Le paragraphe 412.1.1 de la norme IEC 60364-4-41 et, en France, NF C 15-100-1 sous-paragraphe 412.1.1, indiquent : l'isolation double ou renforcée est une mesure de protection dans laquelle :
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la protection principale (= contre les contacts directs) est assurée par une isolation principale, et la protection en cas de défaut (= contre les contacts indirects) est assurée par une isolation supplémentaire, ou
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la protection principale et la protection en cas de défaut est assurée par une isolation renforcée entre les parties actives et les parties accessibles.
NB : Cette mesure de protection est prévue pour empêcher l'apparition de tensions dangereuses sur les parties accessibles des matériels électriques lors d'un défaut de l'isolation de base.
La norme IEC 60364-7-712 et
les guides UTE C 15-712-1, UTE C 15-712-2 et AFNOR XP C 15-712-3
stipulent que les systèmes PV dont la tension UOC maximale (tension en circuit ouvert) est supérieure à 120 V DC doivent utiliser "une isolation double ou renforcée" comme protection contre les chocs électriques.
En effet, l'appareillage côté CC, tel que les fusibles ou disjoncteurs, ne protège pas contre les chocs électriques car il n'y a pas de déconnexion automatique de l'alimentation dans un temps suffisamment court (La protection contre les surintensités, lorsqu'elle est utilisée, protège les cellules photovoltaïques contre le courant inverse et protège les câbles contre les surcharges et les courts-circuits).
Risque d'incendie : protection contre les effets thermiques
Quand un défaut d'isolement est détecté par un moyen quelconque, l'onduleur est arrêté et déconnecté du côté CA. Toutefois, le défaut est toujours présent sur le côté CC et la tension présente entre les pôles est la tension en circuit ouvert du générateur PV, tant que les modules sont exposés au soleil.
Cette situation ne peut être tolérée sur une longue période et le défaut doit être trouvé et éliminé. Sinon, un deuxième défaut peut se développer sur l'autre pôle, ce qui provoque la circulation d'un courant dans les conducteurs reliés à la terre et dans les parties métalliques de l'installation PV sans aucune garantie que les dispositifs de protection fonctionnent correctement. Voir "Disjoncteurs ou fusibles".
D'une manière générale, il existe trois situations qui peuvent conduire à des températures anormalement élevées et un risque d'incendie dans un système PV : un défaut d'isolement, un courant inverse dans un module PV, et la surcharge des câbles ou de l'équipement.
Détection de défaut d'isolement
L'isolation double ou renforcée est une mesure de protection contre les chocs électriques, mais elle n'exclut pas tout risque de défaut d'isolement (l'hypothèse ici est que la probabilité d'avoir un défaut d'isolement et qu'une personne touche une partie sous tension dans le même temps est très faible. Par contre, les défauts d'isolement en eux-mêmes se produisent plus fréquemment). Un défaut d'isolement coté CC peut être plus dangereux car l'arc a moins de chance de s'éteindre par lui-même comme il le fait en courant alternatif.
Le générateur PV doit être vérifié pour s'assurer qu'il est bien isolé de la terre.
Lorsqu'il n'y a pas d'isolement galvanique entre le côté CA et le côté CC :
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la mise à la terre d'un pôle est impossible,
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la protection coté CA peut être utilisée pour détecter les défauts d'isolement.