Les mesures générales de protection contre la foudre et les surtensions qui sont définies dans la série des normes de protection contre la foudre NF EN 62305 peuvent également s’appliquer aux systèmes photovoltaïques. Le présent article décrit les exigences particulières relatives à une protection coordonnée contre les surtensions dans les systèmes photovoltaïques. L’accent est mis principalement sur l’utilisation spécifique de parafoudres du côté courant continu d’un générateur photovoltaïque. Jusqu’ici, les normes d’installation telles que IEC 60364-5-53 et NF EN 61643-12 ainsi que les normes produits pour parafoudres telles que NF EN 61643-1 ne concernaient que les applications en courant alternatif des parafoudres. Dans cet article, nous analysons les exigences spécifiques relatives aux parafoudres pour systèmes photovoltaïques au travers de simulations par ordinateur et d’essais de laboratoire. Les conséquences sur les méthodes d’essai particulières pour de tels parafoudres y sont également traitées.

Protection contre la foudre des installations photovoltaïques : Exigences, procédures de test et applications pratiques

En raison de l’exposition et de l’étendue des systèmes photovoltaïques (que nous abrégerons tout au long de cet article par PV), les impacts directs et indirects de foudre présentent un risque élevé pour de telles installations. Le courant généré par un coup de foudre peut influencer les
systèmes PV par des tensions inductives ou capacitives ainsi que par des surtensions dans le système d’alimentation électrique en amont. Afin de prévenir des pannes de systèmes provoquées par des surtensions dues à la foudre, il est nécessaire de coordonner de manière adéquate les
concepts de protection contre la foudre et contre les surtensions. Les méthodes générales décrites dans les normes de protection contre la foudre NF EN 62305 peuvent également s’appliquer aux systèmes photovoltaïques. En règle générale, un système de protection contre la foudre destiné à un générateur PV se compose des éléments suivants :

• Système extérieur de Protection contre la Foudre (SPF)
• Installation de mise à la terre et équilibrage de potentiel
• Blindage magnétique et câblage
• Protection SPD (Surge Protection Device) coordonnée

La fig. 1 montre, à titre d’exemple, les mesures de protection contre la foudre et les surtensions les plus importantes pour un générateur PV couplé au réseau et intégré à une installation équipée d’une protection extérieure contre la foudre. Dans cet exemple, la distance de séparation “s” est respectée grâce à un système extérieur de protection contre la foudre distant des armatures du module. On désigne également une telle installation sous le terme de système isolé de protection contre la foudre. Si un champ de modules est protégé par un système de protection contre la foudre, la distance minimale de séparation “s” entre les parties conductrices du champ de modules et le système extérieur de protection contre la foudre devrait être respectée afi n d’éviter l’écoulement de courants partiels de foudre au travers des parties métalliques du champ de modules. Pour les champs de modules installés sur le toit d’un bâtiment, la distance de séparation nécessaire ne peut pas toujours être respectée à cause de l’espace réduit à disposition. Dans ce cas, une connexion directe entre le système de protection contre la foudre et le cadre métallique des modules est nécessaire. Ceci a également des répercussions sur l’installation éventuelle de parafoudres.

Selon qu’un système de protection extérieure contre la foudre soit installé ou non, la future norme européenne d’application pour parafoudres raccordés à des systèmes photovoltaïques décrit différents cas pour l’installation éventuelle de parafoudres :

• Bâtiment sans protection extérieure contre la foudre
• Bâtiment avec protection extérieure contre la foudre
  – Respect de la distance de séparation
• Bâtiment avec protection extérieure contre la foudre
  – Non respect de la distance de séparation

Ceci conduit au tableau de sélection 1 pour SPD en fonction de la protection extérieure contre la foudre.