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Choisir un parafoudre pour protéger une installation photovoltaïque

Dans une installation photovoltaïque, les parafoudres doivent protéger à la fois les panneaux et l’onduleur contre les risques de surtensions induites dans le circuit. Les surtensions provoquent de graves dommages sur les équipements électriques des installations photovoltaïques. La réglementation impose cette protection contre les surtensions.

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Les parafoudres sont destinés à protéger les installations photovoltaïques contre les surtensions atmosphériques. La distance entre la partie « production » et la partie « conversion » et le niveau de risque foudre encouru par l’installation déterminent le type de parafoudre à installer et la nécessité d’installer un ou deux parafoudres. La recommandation est de maintenir une longueur inférieure à 10 m entre le parafoudre et le matériel à protéger. Dans ce cas, un parafoudre suffit au niveau de l’armoire CC. En revanche, si la distance entre les modules photovoltaïques et l’onduleur est supérieure à 10 m, un parafoudre doit être placé au niveau de l’armoire CC au plus près des onduleurs et un autre dans les boîtes de jonction au plus près des modules. Si le tableau électrique est placé à l’extérieur, il devra être étanche.

Pour connaître exactement le cadre réglementaire d’installation, deux guides UTE traitent de la protection contre les méfaits de la
foudre pour les installations photovoltaïques. Le guide UTE C 15712-1 complète la NF C 15100 et précise les conditions de protection et d’installation des systèmes photovoltaïques. Le guide UTE C 61740-51 présente les informations techniques relatives aux parafoudres

TECHNOLOGIES ET CHOIX DES PARAFOUDRES
Afin de répondre efficacement aux contraintes imposées par les différents réseaux électriques, deux technologies de parafoudres cohabitent. Pour l’amorçage, on utilise un éclateur, composant qui passe de l’état de très haute impédance au quasi court-circuit, et, pour l’écrêtage, l’utilisation de varistances et diodes Transil, qui deviennent « passantes » et limitent la tension à ses bornes après un seuil de tension déterminé. Cette fonction est obtenue par modification brutale de leur impédance à un seuil de tension déterminé. Pour des raisons réglementaires, les parafoudres photovoltaïques côté DC fonctionnent uniquement avec la technologie d’écrêtage par une utilisation de 3 varistances en Y, solution la plus répandue sur le marché pour équilibrer les réactions des composants.
Pour savoir quel type de parafoudre choisir, il convient de se référer à la carte du niveau kéraunique, qui définit le nombre de jours par an où le tonnerre est entendu pour chaque département français. Deux types de parafoudres sont définis par la norme NF EN 61643-11 suite à des simulations d’impact de la foudre.

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Parafoudre de type 1
Ils sont destinés à être installés sur des installations où le risque « foudre » est très important et est obligatoire en cas de présence de paratonnerre sur le site. Ils résistent aux ondes de choc de type 10/350 μs (IIMP).

Parafoudre de type 2
Ils sont conçus pour être installés sur des sites où la probabilité d’impact direct de foudre est estimée à une valeur moindre. Les parafoudres de type 2 protègent l’ensemble de l’installation et résistent aux ondes de choc de type 8/20 μs (IMAX et IN).
Le champ magnétique terrestre est de 50 μT. Lors d’un impact de foudre, il faut considérer que, dans un rayon de 100 mètres autour du point, le champ magnétique est induit par le courant électrique. Ce champ magnétique sera tout aussi bref et intense que le courant électrique. L’intensité du champ magnétique sera d’autant plus faible qu’on s’éloigne du point d’impact.
Lorsque ce champ magnétique rencontre un circuit électrique (exemple : pylône du réseau), l’induction propre dans les câbles va transformer le champ magnétique en courant électrique. Le réseau va propager cette tension et surintensité jusqu’aux utilisateurs finaux. Sans protection particulière, cette surtension va détruire les armoires et coffrets électriques dans les usines et chez les particuliers.
Les principaux fabricants de parafoudres sont ABB, Citel, Dehn, Phoenix Contact, Schneider Electric, Wago, Weidmüller. Pour des raisons pratiques, des coffrets prémontés prêts à l’emploi pour la protection DC et AC sont disponibles chez les distributeurs de matériels électriques. Des réalisations sur mesure peuvent être faites selon l’application.zoom2-E40

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