Installations photovoltaïques : choix des équipements électriques

Installation PV raccordée au réseau ≤ 10 kW (résidentiel)

Un onduleur monophasé

• Typiquement, un onduleur monophasé 5 kW raccordé au réseau, avec U_{OC Max} ≤ 600 V.
• Une ou deux chaines - I_SCTC < 25 A, I_CA < 32 A.
• Dans cette conception, il n'y a pas de protection de chaîne.
• Un interrupteur principal PV est nécessaire. Lorsque l'onduleur est en intérieur, un interrupteur télécommandé supplémentaire au point d'entrée du câble CC est recommandé pour les interventions d'urgence.

Besoins	Coffret de jonction de groupe	Interrupteur principal de groupe PV	Onduleur	Coffret CA (230 V P/N)
Appareillage et commande (Q)
Isolement	•	•		•
Commutation (établissement et coupure du courant nominal)	• DC21B	• DC21B		•
Commande	•	•		•
Protection surintensité				•
Protection contre un défaut d'isolement				DDR type B ou A SI
Parafoudre (SPD)		• type 2		• type 1 ou 2
Enveloppe	extérieur double isolement	intérieur double isolement		Exigence standard CA + exigence code réseau Distributeur
Comptage			Paramètres significatifs onduleur	énergie

[a]  L'interrupteur principal du générateur photovoltaïque pourrait être inclus dans l'onduleur. Cette solution rend l'entretien ou le remplacement de l'onduleur plus difficile.
[b]  Commutation à distance pour les interventions d'urgence située aussi près que possible des modules PV ou au point d'entrée des câbles CC dans le bâtiment.
[c]  Aucune protection est nécessaire lorsque le nombre de chaines ne dépasse pas 2.
[d]  Commutation d'intervention et d'urgence.
[e]  L'onduleur doit inclure une protection anti-îlotage (selon VDE 0126 par exemple).
[f]  Protection contre les surcharges et courts-circuits courbe B recommandée.
[g]  Si l'onduleur ne fournit pas d'isolement galvanique, une protection par DDR est nécessaire côté CA. La CEI 60364-712 spécifie un DDR type B.Certaines règlementations locales exigent un DDR de type A Si.

Fig. P22 – Raccordement réseau ≤ 10 kW

Installation raccordée au réseau 10 à 100 kW (petit bâtiment)

Un onduleur triphasé multi-entrée, sans coffret de jonction de groupe

• Typiquement, onduleurs 10 kW à 36 kW raccordés au réseau, U_{OC Max}. généralement supérieur à 600 V (i.e. 800 V ou 1000 V), I_SCTC < 125 A, I_CA < 63 A.
• Dans cette gamme de puissance, les onduleurs ont généralement entre 2 et 4 entrées de suivi du point de puissance maximale (MPPT), de sorte que le nombre de chaînes dans le même sous-réseau CC est égal à un ou deux.
• Pas besoin de protection de chaîne.
• Un interrupteur principal PV pour chaque entrée MPPT est nécessaire.
• Quand un onduleur est en intérieur, des interrupteurs télécommandés supplémentaires au point d'entrée du câble CC sont recommandés pour les interventions d'urgence.

Besoins	Coffret de jonction de groupe	Interrupteur principal de groupe PV	Onduleur	Coffret CA (400 V)
Appareillage et commande (Q)
Isolement	•	•		•
Commutation (établissement et coupure du courant nominal)	• DC21B	• DC21B		•
Commande	•	•		•
Protection surintensité				•
Protection contre un défaut d'isolement				DDR type B ou A SI
Parafoudre (SPD)		• type 2		• type 1 ou 2
Enveloppe	extérieur IP5x double isolement	intérieur IP5x double isolement		Exigence standard CA + exigence code réseau Distributeur
Comptage				énergie

[a]  L'interrupteur principal du générateur photovoltaïque peut être inclus dans l'onduleur. Cette solution rend l'entretien ou le remplacement de l'onduleur difficile.
[b]  Commutation à distance pour les interventions d'urgence située aussi près que possible des modules PV ou au point d'entrée des câbles CC dans le bâtiment.
[c]  Aucune protection est nécessaire lorsque le nombre de chaîne ne dépasse pas 2.
[d]  Commutation d'intervention et d'urgence.
[e]  L'onduleur doit inclure une protection anti-îlotage (selon VDE 0126 par exemple).
[f]  Protection contre les surcharges et courts-circuits courbe B recommandée.
[g]  S'il n'y a pas de parafoudre dans l'onduleur ou si la distance entre le boîtier CC et l'onduleur dépasse 10 m, un parafoudre est nécessaire dans ce boîtier.
[h]  Deux cas :
       si l'onduleur n'assure pas d'isolement galvanique, une protection par DDR est nécessaire côté CA. La norme CEI 60364-712 spécifie un DDR type B. Certaines règlementations locales exigent un DDR type A Si,
       si l'onduleur assure au moins une séparation simple :
       - sans mise à la terre fonctionnelle : un contrôle d'isolement est nécessaire. Il est généralement assuré par l'onduleur dans cette gamme de puissance,
       - avec mise à la terre fonctionnelle : la mise à la terre doit être effectuée avec un disjoncteur boîtier moulé CC (série C60PV 4P 2 - 10 A) ou un fusible.

Fig. P23 – Onduleur unique multi MPPT 10 - 100 kW

Un onduleur triphasé avec un coffret de jonction

• Typiquement, un onduleur 30 kW à 60 kW raccordé au réseau. U_{OC max} est généralement supérieur à 600 V (jusqu'à 1000 V), I_SCTC ne dépasse pas 200 A, I_CA ne dépasse pas 100 A.
• Cette conception a plus de 2 chaînes.
• Une protection contre un courant inverse est donc nécessaire.
• Un commutateur principal PV est nécessaire. Quand l'onduleur est en intérieur, un télérupteur supplémentaire au point d'entrée CC du câble est recommandé pour les interventions d'urgence.

Besoins	Coffret de jonction chaîne / groupe	Interrupteur principal de groupe PV	Onduleur	Coffret CA (400 V)
Appareillage et commande (Q)
Isolement	•	•		•
Commutation (établissement et coupure du courant nominal)	• DC21B	• DC21B		•
Commande	•	•		•
Protection surintensité	•			•
Protection contre un défaut d'isolement				DDR type B ou A SI
Parafoudre (SPD)		• type 2		• type 1 ou 2
Enveloppe	extérieur IP5x double isolement	intérieur IP5x double isolement		Exigence standard CA + exigence code réseau Distributeur
Comptage				P,Q, PF, énergie

[a]  L'interrupteur principal du générateur photovoltaïque peut être inclus dans l'onduleur. Cette solution rend l'entretien ou le remplacement de l'onduleur difficile.
[b]  Commutation à distance pour les interventions d'urgence située aussi près que possible des modules PV ou au point d'entrée des câbles CC dans le bâtiment. L'interrupteur principal dans le coffret de jonction peut être équipé d'une bobine de déclenchement et d'un mécanisme motorisé pour la refermeture à distance.
[d]  Commutation pour intervention d'urgence.
[e]  L'onduleur doit inclure une protection anti-îlotage (selon VDE 0126 par exemple).
[f]  Protection contre les surcharges et les courts-circuits (courbe B recommandée).
[g]  Si il n'y a pas de parafoudre dans l'onduleur ou si la distance entre le coffret de jonction CC et l'onduleur dépasse 10 m, un parafoudre est nécessaire dans ce coffret de jonction.
[h]  Deux cas :
       si l'onduleur n'assure pas d'isolement galvanique, une protection par DDR est nécessaire sur le côté CA. La norme CEI 60364-712 spécifie un DDR de type B. Certaines règlementations locales exigent un DDR de type A Si,
       si l'onduleur assure au moins un isolement simple :
       - sans mise à la terre fonctionnelle : contrôle d'isolement nécessaire,
       - avec mise à la terre fonctionnelle : la mise à la terre doit être effectuée avec un disjoncteur boîtier moulé CC (série C60PV 4P 2 - 10 A) ou un fusible.

Fig. P24 – Onduleur simple MPPT 10 - 100 kW

Architecture multi-onduleurs monophasés

• Typiquement, 6 à 20 onduleurs 5 kW raccordés au réseau.
• L'architecture utilisée pour un bâtiment résidentiel peut être reproduite aussi souvent que nécessaire.
• Dans ce cas, le système CC est très simple et le système CA est très similaire aux systèmes CA habituels.

Besoins	Interrupteur principal de groupe PV	Onduleur		Coffret CA (400 V)
Appareillage et commande (Q)	voir Architecture 10 kW
Parafoudre (SPD)	• type 2			• type 1 ou 2
Enveloppe	extérieur IP5x double isolement			Exigence standard CA + exigence code réseau Distributeur
Comptage			énergie	P, Q, PF, énergie, déséquilibre

Fig. P25 – Plusieurs onduleurs 10 - 100 kW simple MPPT

Onduleur triphasé avec deux coffrets de jonction (Na ≤ 2)

Typiquement, 2 groupes avec onduleur 60 kW à 100 kW connecté au réseau. La protection du câble de groupe n'est pas nécessaire pour 2 ou 3 groupes.

I_SCTC tableau ≤ 200 A, I_SCTC ≤ 400 A, et I_max CA ≤ 200 A. Un interrupteur principal PV est nécessaire à proximité de l'onduleur. Des interrupteurs télécommandés dans les coffrets de groupe permettent aux déconnections d'être situées à proximité des modules PV en cas d'urgence.

Besoins	Coffret de jonction chaîne / groupe	Interrupteur principal de groupe PV	Onduleur	Coffret CA (400V)
Appareillage et commande (Q)
Isolement	•	•		•
Commutation (établissement et coupure du courant nominal)	• DC21B	• DC21B		•
Commande	•	•		•
Protection surintensité	•			•
Protection contre un défaut d'isolement				DDR type B ou A SI
Parafoudre (SPD)		• type 2		• type 1 ou 2
Enveloppe	extérieur IP5x double isolement	intérieur IP5x double isolement		Exigence standard CA + exigence code réseau Distributeur
Comptage				P,Q, PF, énergie

[a]  L'interrupteur principal du générateur photovoltaïque peut être inclus dans l'onduleur. Cette solution rend l'entretien ou le remplacement de l'onduleur difficile.
[b]  Si la commutation pour intervention d'urgence est nécessaire, l'interrupteur principal dans le coffret de jonction peut être équipé d'une bobine de déclenchement et d'un mécanisme motorisé pour la refermeture à distance.
[c]  Aucune protection n'est nécessaire lorsque le nombre de groupes est ≤ 3 (aucun avantage sur le dimensionnement du câble).
[d]  Commutation d'intervention et d'urgence.
[e]  L'onduleur doit inclure une protection anti-îlotage (selon VDE 0126 par exemple).
[f]  Protection surcharge et court-circuit.
[g]  Si il n'y a pas de parafoudre dans l'onduleur ou si la distance entre le coffret CC et l'onduleur dépasse 10 m, un parafoudre est nécessaire dans ce coffret.
[h]  Deux choix :
       1. si l'onduleur n'assure pas d'isolement galvanique, une protection par DDR est nécessaire sur le côté CA. La norme CEI 60364-712 spécifie un DDR type B. Certaines règlementations locales exigent un DDR de type A Si.
       2. si l'onduleur assure au moins une séparation simple :
         - sans mise à la terre fonctionnelle : contrôle d'isolement nécessaire,
         - avec mise à la terre fonctionnelle : la mise à la terre doit être effectuée avec un disjoncteur boîtier moulé CC (série C60PV 4P 2 - 10 A) ou un fusible.

Fig. P26 – Onduleur 10 - 100 kW avec MPPT unique et 2 groupes

Installation raccordée au réseau 150 à 500 kW (grand bâtiment et ferme photovoltaïque)

Onduleur triphasé avec deux coffrets de groupes

• Typiquement, un seul onduleur 150 kW à 500 kW.
• Cette conception est très similaire à la précédente, sauf qu'il a davantage de tableaux, ce qui nécessite une protection de câble de tableau.
• I_STC ≤ 400 A, I_CA ≤ 600 A.

Besoins	Chaîne	Coffret de jonction de groupe	Coffret de jonction générateur	Onduleur	Coffret CA 400 V ou autre tension (onduleur sans transfo)
Appareillage et commande (Q)
Isolement	•	•	•	•	•
Commutation (établissement et coupure du courant nominal)		• DC22A	• DC22A	•	•
Commande		•		•	•
Protection surintensité	•		•		•
Protection contre un défaut d'isolement				•	•
Parafoudre (SPD)			• type 2		• type 1 ou 2
Enveloppe		extérieur IP5x double isolement	intérieur double isolement		Exigence standard CA + exigence code réseau Distributeur
Comptage		énergie			P,Q, PF, énergie, alarmes, THD, harmoniques individuelles

[a]  L'interrupteur principal du générateur photovoltaïque peut être inclus dans l'onduleur. Cette solution rend l'entretien ou le remplacement de l'onduleur plus difficile.
[b]  Si la commutation pour intervention d'urgence est nécessaire, l'interrupteur principal dans le coffret de jonction peut être équipé d'une bobine de déclenchement et d'un mécanisme motorisé pour la refermeture à distance.
[c]  La protection des câbles de groupe est recommandée pour éviter le surdimensionnement des câbles. Pour assurer un déclenchement rapide des protections, 6 à 8 tableaux sont recommandés.
[d]  L'onduleur doit inclure une protection anti-îlotage (selon VDE 0126 par exemple).
[e]  Protection contre surcharges et courts-circuits.
[f]  S'il n'y a pas de parafoudre dans l'onduleur ou si la distance entre le coffret CC et l'onduleur dépasse 10 m, un parafoudre est nécessaire dans ce coffret.
[g]  L'isolement galvanique est assuré par un transformateur MT/BT :
      1. système PV sans mise à la terre fonctionnelle : un contrôle d'isolement est nécessaire : IMD - IM20 et accessoire IMD-IM20-1700,
      2. système PV avec mise à la terre fonctionnelle : la mise à la terre doit être effectuée par un disjoncteur boîtier moulé CC (série iC60PV 4P 2 - 10 A) ou un fusible

Fig. P27 – Onduleur MPPT unique 150 - 500 kW avec nombre de groupes > 2

Architecture à onduleurs triphasés multiples

• Typiquement : 10 à 20 onduleurs 20 à 30 kW raccordés au réseau.
• U_oc max ≤ 1000 V, une ou deux chaines par onduleur. I_CA max 50 A par onduleur.

Besoins	Coffret de jonction de chaîne			Coffret de raccordement CA
Appareillage et commande (Q)
	voir Architecture 10 à 36 kW
Parafoudre (SPD)	• type 2			• type 1 ou 2
Enveloppe (E)	extérieur IP5x double isolement			Exigence standard CA + exigence code réseau Distributeur
Comptage			énergie	P,Q, PF, énergie, alarmes

Fig. P28 – Onduleurs triphasés multiples 150 - 500 kW

Système PV multi MW, raccordé au réseau (grand bâtiment et ferme photovoltaïque)

• Typiquement: onduleurs 500 kW - 630 kW avec transformateurs BT/MT et poste MT.

Besoins	Chaine	Coffret de jonction de groupe	Coffret de jonction générateur	Onduleur		Coffret CA 400 V ou autre tension (onduleur sans transfo)
				CC	CA
Appareillage et commande (Q)
Isolement	•	•	•	•	•	•
Commutation (établissement et coupure du courant nominal)		• DC22A	•	• DC22A ou 23A	• AC1	•
Commande		•		•	•	•
Protection surintensité	•		•	non	•	•
Protection contre un défaut d'isolement			•	•		•
Parafoudre (SPD)			• type 2			• type 1 ou 2
Enveloppe (E)		extérieur IP5x double isolement	intérieur double isolement
Comptage		énergie				P, Q, PF, énergie, alarmes, qualité de l'énergie

[a]  L'interrupteur principal du générateur photovoltaïque est généralement inclus dans le tableau de l'onduleur.
[b]  Si la commutation pour intervention d'urgence est nécessaire, l'interrupteur principal dans le coffret de jonction peut être équipé d'une bobine de déclenchement et d'un mécanisme motorisé pour la refermeture à distance.
[c]  La protection des câbles de groupe est recommandée pour éviter le surdimensionnement des câbles. Pour assurer un déclenchement rapide des protections, 6 à 8 tableaux sont recommandés.
[f]  Protection surcharges et courts-circuits.
[g]  S'il n'y a pas de parafoudre dans l'onduleur ou si la distance entre le coffret CC et l'onduleur dépasse 10 m, un parafoudre est nécessaire dans ce coffret.
[h]  L'isolement galvanique est assuré par un transformateur MT/BT :
      1. Système PV sans mise à la terre fonctionnelle : un contrôle d'isolement est nécessaire : IMD - IM20 et accessoire IMD-IM20-1700,
      2. Système PV avec mise à la terre fonctionnelle : la mise à la terre doit être effectuée par un disjoncteur boîtier moulé CC (série iC60PV 4P 2 - 10 A) ou un fusible.

Fig. P29 – Onduleur 500-630 kW avec transformateur BT/MT