Grand nombre de coups de foudre ou de courants de choc

Malgré le “montage en étoile résistant aux défaillances” de dernière génération, les parafoudres peuvent être surchargés sur le côté DC des systèmes PV par un grand nombre de courants partiels de foudre ou de courants de choc. Durant les tests de pré-conditionnement et de fonctionnement, les parafoudres de type 1 et 2 doivent pouvoir supporter en tout 20 impulsions. Après cette série de tests, le niveau de protection UP doit toujours se trouver à l’intérieur du domaine de tolérance du parafoudre neuf. Un nombre plus élevé et excessif de coups de foudre ou de courants de choc dépassant la courbe caractéristique du parafoudre peut entraîner une lente dégradation et finalement la destruction des composants internes de celui-ci. Ceci peut conduire au communément appelé “Scénario de fi n de vie”. Contrairement aux applications SPD du côté courant alternatif, la coupure des parafoudres côté DC des systèmes PV par des dispositifs de protection contre les surintensités est problématique, car le courant nominal et le courant de court-circuit des champs de modules se situent au même niveau. Les dispositifs de coupure conventionnels qui offrent une coupure fi able dans le cas d’un “Scénario de fi n de vie”, sont conçus pour des applications AC. Le mécanisme de coupure pour les circuits courant continu est différent de celui destiné aux applications AC. Dans ce cas, il est nécessaire d’utiliser un dispositif de coupure DC spécifique. Le principe général permettant de couper un courant de fuite DC est de faire en sorte que la tension d’arc électrique du dispositif de coupure soit plus grand que la tension à vide de la source de courant continu. Pour l’application spécifique aux circuits PV, on doit en plus tenir compte de la caractéristique courant-tension particulière du générateur PV (voir fig. 11).

Fig. 11

Un champ de modules, comparativement à une source de courant continu conventionnelle avec courbe caractéristique “bipolaire”, a presque le comportement d’une “source de courant constant”. Une source de courant continu conventionnelle possède une courbe caractéristique courant-tension décroissant linéairement. Les différentes courbes caractéristiques courant-tension de ces différentes sources de courant continu conduisent aux différents oscillogrammes de la fi g. 12. Sur ces diagrammes, on a représenté la tension sur un dispositif de coupure et le courant correspondant pour le test comparatif d’une source de courant continu conventionnelle ayant une courbe caractéristique bipolaire avec un générateur PV réel. Le générateur PV réel, malgré une tension d’arc électrique croissante lors de la déconnexion, fournit pendant le temps de coupure le courant désigné sur le diagramme par courant constant. Ce courant constant conduit à une dissipation d’énergie au niveau du déconnecteur beaucoup plus élevée qu’avec une source DC conventionnelle pendant le temps de coupure. De plus, la tension aux bornes du déconnecteur doit dépasser la tension à vide du générateur PV lorsque presque tout le courant de fuite DC s’écoule.
On peut donc en déduire que pour l’essai de coupure du courant continu de parafoudre pour des applications PV, il est nécessaire de procéder à une simulation de la courbe caractéristique courant-tension spécifique à un générateur PV pour un “Scénario de fi n de vie”. Cette constatation n’a pas que des conséquences sur un essai réaliste des dispositifs de coupure pour SPD dans des applications PV, mais également sur tous les coupe-circuits installés dans les systèmes PV et dans lesquels des arcs de coupure peuvent se produire.
Lors d’un essai futur sur des parafoudres avec éclateurs de classe 1 pour applications PV, la courbe caractéristique courant-tension spécifique à un générateur PV devrait également être prise en compte.
Ces résultats, fruits de minutieux essais en laboratoire, et les expériences faites lors d’essais sur le terrain avec des générateurs PV réels ont été pris en compte pour le développement des parafoudres pour les applications PV.

Fig. 12