Le choix et l’utilisation de matériel pour une installation photovoltaïque

L’importance de la connaissance des influences externes lors de la réalisation d’une installation photovoltaïque

Assurer un câblage CA et CC d’une installation photovoltaïque conforme aux règles de l’art exige plus de connaissances qu’il n’y paraît. Le choix et l’utilisation du matériel électrique dépendent notamment des facteurs d’influence externes décrits dans les dispositions du « RGIE 2023 - Livre 1: Chapitre 2.10 Influences externes ».

ac dc bekabeling pv installatie — Réaliser le câblage d'une installation photovoltaïque dans les règles de l'art demande plus de connaissances que de réflexion (photo: Ricardo Gomez Angel)

Possibles influences externes

Les paramètres d’influences externes sont classés en 3 grandes catégories suivant leur rôle. Pour faciliter la classification des différents paramètres, un code alphanumérique a été établi.

Première lettre du code A: Conditions d’environnement

Les conditions d’environnement qui sont indépendantes de la nature des installations et des lieux et concernent les phénomènes extérieurs provenant de l’atmosphère, du climat, de la situation et autres conditions du lieu où se trouve l’installation électrique; Voici des exemples qui s’appliquent notamment aux installations photovoltaïques:

AA: température ambiante;
AD: présence d’eau;
AE: présence de corps solides étrangers;
AF: présence de substances corrosives ou polluantes;
AG: contraintes mécaniques dues aux chocs;
AK: présence de flore;
AL: présence de faune; et
AN: rayonnements solaires.

pv installatie uitwendige invloeden an — Les installations photovoltaïques doivent respecter de nombreuses conditions environnementales (photo: American Public Power Association)

Première lettre du code B: Utilisation

Les circonstances d’utilisation des lieu intéressés et de l’installation électrique elle-même. Elles ne s’appliquent pas aux
installations photovoltaïques.

Première lettre du code C: Construction des bâtiments

Les conséquences découlant du mode de construction des bâtiments, de leur structure et de la nature des matériaux employés. Voici des exemples qui s’appliquent notamment aux installations photovoltaïques:

CA: matériaux de construction.

Éléments techniques d’uneinstallation photovoltaïque

Du point de vue technique, une installation photovoltaïque se compose de deux parties. La partie avec les panneaux photovoltaïques après l’onduleur est la partie courant continu de l’installation. Le raccordement au réseau régulier, entre le système de distribution et l’onduleur, est la partie courant alternatif de l’installation. Les deux parties de l’installation nécessitent un câblage. Mais comment effectuer ce câblage correctement ?

pv-installatie uitwendig einvloeden — Le câblage doit également être résistant à l'eau (de pluie) (photo: Royal Academy of Engineering)

Section CC du câblage

Propriétés

Le câblage du côté CC d’une installation photovoltaïque doit évidemment être adapté à la tension CC et la tension nominale du câble doit être supérieure à la tension maximale de l’installation.

En outre, les câbles, comme tous les composants du côté CC, doivent avoir une double isolation comme mesure de protection contre les contacts indirects.

Il convient de prendre les précautions nécessaires pour éviter tout dommage et, en cas de dommage, de prendre des mesures immédiates

Cependant, la double isolation est une mesure de protection passive. En d’autres termes, en cas de défaut d’isolation, l’installation n’est pas mise hors service. Cela signifie que si la double isolation était endommagée, cela créerait une situation dangereuse. Il convient donc de prendre les précautions nécessaires pour éviter tout dommage et, en cas de dommage, de prendre des mesures immédiates.

Comme tous les équipements et composants électriques, l’installation photovoltaïque doit en outre être conforme aux influences externes susceptibles de se produire (RGIE 2023 - Livre 1: Chapitre 2.10 Influences externes). Pour le câblage CC et sa fixation, cela signifie qu’il faut tenir compte des éléments suivants:

AA: la température peut être supérieure de 40 °C à la température ambiante, mais la température ambiante peut aussi devenir très basse, ce qui rend l’isolation du câble plus vulnérable;
AD: résistance à l’eau (installation à l’extérieur);
AE: protection contre la poussière;
AF: présence possible de sel dans l’environnement;
AG: résistance aux chocs;
AK/AL: dommages éventuels causés par la flore et la faune, comme les oiseaux, les rongeurs...;
AN: Résistance aux UV ou protection par un système résistant aux UV.

Les fabricants de câbles proposent des câbles solaires spéciaux adaptés aux installations photovoltaïques.

Mode de pose

La norme CEI 62548 (Exigences de conception pour la partie CC d’une installation photovoltaïque, y compris le câblage CC, les appareils de protection, les disjoncteurs et la terre) indique les recommandations suivantes concernant la pose du câblage CC:

Protégé contre la charge
Protégé contre l’endommagement par des éléments tranchants;
Installation dans des chemins de câbles et des conduits résistants aux UV;
La couleur du câble est noire afin de favoriser la protection contre les rayons UV;
Ne pas utiliser de colliers Colson pour la fixation à moins qu’ils n’aient une durée de vie au moins équivalente à la durée de vie escomptée de l’installation photovoltaïque. Les colliers sous les panneaux sont exposés au rayonnement UV réfléchi. Comme les câbles suspendus à l’air libre sont exposés au vent, ils doivent être fixés à la construction tous les 30 à 45 cm.

bekabeling pv-installaties — Le rayonnement UV peut également avoir un effet négatif sur les câbles de l'installation (photo: St. Anthony's Solar)

Connecteurs CC

Propriétés

Les modules PV sont fournis avec les connecteurs mâles et femelles. Pour le raccordement de l’onduleur, les connecteurs sont fournis par le fournisseur de l’onduleur. Les connecteurs doivent satisfaire aux influences externes, notamment convenir à un usage à l’extérieur (IP 67) et être résistants aux UV.

IP67 implique d’une part une protection totale contre la poussière (6), sans danger au contact, et d’autre part une protection contre la pénétration de l’eau pendant 30 minutes et jusqu’à 1 mètre de profondeur (7). Les connecteurs doivent également satisfaire aux exigences électriques: adaptés aux tensions et intensités présentes.

Mode de pose

Les parties mâle et femelle des connecteurs doivent être du même fabricant et du même type. De ce fait, le risque d’infiltration d’eau et de corrosion est réduit au minimum. Les tests de connecteurs conformément à la norme EN50521 sont en effet rarement effectués avec une combinaison de différents fabricants.

C’est la raison pour laquelle il est recommandé de retirer le connecteur du premier et du dernier panneau de la chaîne et de le remplacer par un connecteur du fournisseur de l’onduleur. Ceci annule toutefois la garantie des panneaux. Le connecteur doit être monté soigneusement pour éviter les problèmes ultérieurs.

Respectez les instructions du fabricant et utilisez les outils prescrits. Le presse-étoupe du connecteur doit être adapté à la section des câbles. Le remplacement du connecteur d’un module PV doit s’effectuer avant que le module PV ne soit raccordé au reste de la chaîne, de manière à ce que la tension soit minimale.

Selon le RGIE 2023, Livre 1: Section 2.4.1. Tension limite conventionnelle absolue », une tension CC de 60 V est sûre en situation BB2 (peau mouillée). En outre, le branchement des panneaux sur le toit peut être exécuté en toute sécurité parce que les connecteurs sont protégés du contact direct.

Câble CC

Mode de pose

En fonction des onduleurs et du nombre de panneaux photovoltaïques, la partie CC d’une installation photovoltaïque affiche une tension entre 300 VDC et 1 500 VDC.

Le « RGIE 2023 - Livre 1: Section 5.2.2. Modes de pose » s’applique également dans ce cas. Il n’existe pas de mode de pose dans lequel les câbles CC sont appliqués de manière indépendante dans une pièce. Les câbles doivent, en cas de pose simple, être glissés dans une conduite solide et résistant aux UV.

Les câbles doivent, en cas de pose simple, être glissés dans une conduite solide et résistant aux UV

Dans le cas d’un seul toron, le câble positif et le câble négatif peuvent être installés ensemble dans le même tuyau, avec la ligne de mise à la terre de la structure porteuse. Dans le cas de plusieurs torons, il est préférable de séparer les câbles positifs et négatifs et de les regrouper dans un tuyau séparé. Ces deux faisceaux peuvent ensuite être installés séparément dans des murs ou des planchers par le biais d’une traversée (résistante au feu).

La séparation des deux polarités est liée au risque de propagation du feu en cas d’arc électrique entre les deux polarités. Il en va de même lors de l’installation de câbles à courant continu dans un système de support de câbles. Dans le cas des polarités en faisceau, le facteur de correction s’applique également aux conducteurs CC. Cela peut signifier qu’il faut choisir une section plus importante pour un courant donné.

Calcul des câbles

L’installation de câbles à courant continu nécessite une attention particulière. Par conséquent, il convient de toujours effectuer un calcul des câbles à courant continu et de garder à l’esprit que des règles supplémentaires s’appliquent au calcul de la section pour les installations photovoltaïques. Par exemple, la section transversale d’un conducteur de courant doit être suffisamment grande pour:

Éviter que la température n’augmente trop, ce qui pourrait endommager le câble (ou son isolation);
Limiter les pertes de tension pour permettre aux appareils connectés de fonctionner sans interférence;
Limiter l’impédance par rapport à la longueur du câble afin qu’en cas de court-circuit (à la terre), un courant suffisamment important circule pour déclencher un dispositif de protection à temps pour mettre l’installation hors tension;
Être résistant aux contraintes mécaniques.

Le calcul permet de déterminer la section minimale requise.

stringing cable wikimedia commons — Plus la chute de tension dans le câblage est importante, plus la tension maximale risque d'être dépassée (photo: Oregon Department of Transportation)

Section CA du câblage

Les onduleurs pour les installations photovoltaïques domestiques sont principalement des appareils de classe I:

Équipés d’une isolation de base;
Alimentés en basse tension;
Offrant une possibilité de connexion du conducteur de protection.

Le câble d’alimentation doit donc être équipé d’un conducteur de protection jaune/vert. La chute de tension dans les conducteurs doit être prise en compte lors du calcul de la section du câble.

La tension CA à la sortie de l’onduleur ne peut pas dépasser 253 V (230 V + 10%). Pour alimenter le réseau, cette tension doit être égale à la tension du réseau plus la chute de tension dans le câblage vers le réseau. Plus la chute de tension dans le câblage est importante, plus le risque de dépasser la tension maximale est élevé.

Les gestionnaires de réseaux de distribution appliquent donc les exigences suivantes:

Chute de tension maximale de 1% dans l’installation interne entre le tableau de distribution et l’onduleur;
Chute de tension maximale de 1% pour le câble de raccordement entre le compteur et le réseau de distribution.

Si ces conditions ne sont pas remplies, le GRD n’acceptera pas une plainte concernant une défaillance de l’onduleur due à une tension excessive provenant du réseau électrique. En outre, le câblage et la protection doivent répondre à toutes les exigences normalement requises pour le câblage et la protection en courant alternatif.

Un circuit séparé doit être prévu pour l’installation photovoltaïque.

installatie van pv-panelen — Les modules PV sont en principe équipés des connecteurs nécessaires pour les branchements entre modules (photo: Raze Solar)

Ligne CA

La ligne CA d’une installation photovoltaïque est généralement composée d’un câble. Selon les possibilités, ce câble est généralement installé dans un système de support de câbles ou fixé avec ou sans tube de protection. Si le câble est posé dans un système de support de câbles existant avec des câbles, le développement de la chaleur du câble doit être pris en compte.

La norme spécifie des facteurs de correction en fonction du nombre de câbles réunis. Ces facteurs influencent la section du câble à appliquer. Plus il y a de câbles posés directement ensemble, plus la section du nouveau câble doit être importante.

Cependant, les câbles existants dans le système de support de câbles peuvent également être affectés par l’ajout d’un nouveau câble avec une puissance relativement élevée et une génération de chaleur connexe. Dans ce cas également, il est crucial d’effectuer un calcul de câble CA.

Source: ElektroVisie (Nelectra)