Dans une installation photovoltaïque, deux domaines électriques aux risques différents coexistent : le côté DC (modules et strings) et le côté AC (sortie de l’onduleur vers le réseau interne). Un choix et une coordination corrects des protections évitent les pannes, prolongent la durée de vie du système et réduisent les temps d’arrêt. Pour un assistant guidé de dimensionnement du tableau, utilisez le Configurateur de coffrets photovoltaïques.
Carte rapide des différences
| Aspect | Protections en DC | Protections en AC |
|---|---|---|
| Zone | Entre modules, strings et entrée de l’onduleur | Depuis l’onduleur jusqu’au tableau principal |
| Objectif | Sectionnement en charge, limitation des courants de retour et des surtensions | Protéger circuits, personnes et équipements contre surintensités et surtensions |
| Dispositifs typiques | Interrupteur-sectionneur DC, fusibles gPV par string, SPD Type 2 DC | Disjoncteur modulaire (MCB), différentiel (DDR), SPD Type 2 AC ou dispositifs combinés |
| Sélection | Voc et Isc du générateur, nombre de strings en parallèle, longueur des liaisons | Puissance de l’onduleur, courant assigné, Icc disponible, sélectivité |
| Risque clé | Arc électrique soutenu en DC et courants inverses | Déconnexion sélective et protection des personnes |
Comprendre l’installation avant de choisir
Définissez d’abord l’architecture. Strings en parallèle ou MLPE (micro-onduleurs ou optimiseurs) ? Onduleur monophasé ou triphasé ? Liaisons DC courtes ou longues ? Les réponses orientent le type et l’emplacement de chaque protection. Pour valider le design et générer un bordereau en minutes, appuyez-vous sur le Configurateur de coffrets photovoltaïques.
Protections en DC : critères essentiels
Le courant continu entretient l’arc une fois amorcé. Utilisez des dispositifs certifiés pour le DC avec un pouvoir de coupure adapté à la tension et à l’énergie du string.
- Interrupteur-sectionneur DC en charge : permet l’isolement pour maintenance ou urgence. Il doit couper la tension à vide maximale (Voc) de l’ensemble et le courant du string.
- Fusibles gPV par string : évitent les courants de retour en présence de strings en parallèle. Dimensionnez selon l’Isc du module et les facteurs température/agrégation. Posez-les sur chaque pôle si le fabricant l’exige.
- Parasurtenseur Type 2 DC (SPD) : limite les transitoires susceptibles d’endommager l’onduleur et les modules. Installez-le près de l’onduleur ; sur de longues liaisons en toiture, ajoutez un SPD au champ PV.
- Câblage et connectique : utilisez des connecteurs photovoltaïques compatibles et des presse-étoupes adaptés. Respectez le couple de serrage et vérifiez l’étanchéité.
- Enveloppes : choisissez des indices IP/IK conformes aux intempéries, UV et poussières. Réservez de l’espace pour la dissipation et un câblage ordonné.
Règles pratiques en DC
- Calculez la Voc à basse température pour vérifier l’isolement de l’interrupteur-sectionneur et du SPD.
- Dimensionnez les fusibles gPV pour le pire cas de strings en parallèle et de température.
- Coordonnez le SPD DC avec la tension maximale du champ afin que le niveau de protection n’excède pas ce que tolèrent les semi-conducteurs de l’onduleur.
- En présence d’un système de protection externe contre la foudre ou d’une forte exposition, étudiez des SPD de catégorie supérieure en tête de bâtiment.
Protections en AC : sécurité et continuité
En AC, on applique les protections basse tension standard. Adaptez-les à la puissance de l’onduleur, au schéma de mise à la terre et à l’Icc disponible.
- Disjoncteur modulaire (MCB) : protège la sortie de l’onduleur contre les surcharges et courts-circuits. Choisissez calibre et pouvoir de coupure selon l’Icc au point d’installation.
- Dispositif différentiel résiduel (DDR) : protection des personnes contre les contacts indirects.
- Type A : choix courant pour composantes alternative et pulsée.
- Type F : adapté lorsque le courant résiduel peut inclure de l’AC jusqu’à 1 kHz et des composantes pulsées.
- Type B : peut être requis selon la topologie de l’onduleur si des composantes résiduelles AC jusqu’à 1 kHz, pulsées et DC lisse sont possibles.
- SPD Type 2 AC : protège contre les surtensions transitoires dues à :
- Manœuvres sur le réseau public
- Commutation de charges
- Impacts de foudre indirects
- SPD Type 2 DC : protège circuits et électroniques contre des transitoires dus à :
- Manœuvres électriques
- Commutation de charges inductives
- Impacts de foudre indirects
- Sélectivité : un défaut sur la branche PV ne doit pas déclencher les protections amont. Ajustez courbes et calibres et vérifiez les impédances.
Coordination DC–AC autour de l’onduleur
L’onduleur est le point névralgique. Coordonnez ses limites de tension, de courant et d’énergie de surtension avec les dispositifs du tableau.
- En DC, le SPD doit écrêter à un niveau acceptable pour l’électronique de puissance de l’onduleur.
- En AC, le MCB ne doit pas déclencher lors des pointes d’appel brèves. Choisissez la courbe et le calibre en conséquence.
- Le DDR sélectionné doit être compatible avec la topologie de conversion pour éviter les déclenchements intempestifs.
Cas d’usage et bonnes pratiques
Autoconsommation résidentielle 1–5 kW
Strings courts, onduleur monophasé et tableau compact. Interrupteur-sectionneur DC avec fusibles gPV et SPD DC près de l’onduleur. En AC, MCB dédié, DDR type A (ou selon le fabricant) et SPD AC dans le tableau de logement.
Petit tertiaire 10–50 kW
Plusieurs strings en parallèle, liaisons longues et souvent onduleur triphasé. Fusibles gPV coordonnés, sectionneur DC avec pouvoir de coupure adapté et SPD DC à l’onduleur et, si nécessaire, au champ. En AC, sélectivité par paliers, pouvoir de coupure élevé et SPD AC correctement coordonné.
Micro-onduleurs ou optimiseurs
Avec des micro-onduleurs, la partie DC est très courte et au niveau module ; la plupart des protections se déplacent en AC par branche. Avec des optimiseurs, un bus DC peut subsister : conservez sectionnement, fusibles et SPD DC selon le design.
Checklist de sélection
- Définissez le nombre de strings, l’Isc et la Voc du générateur en conditions extrêmes.
- Choisissez des fusibles gPV par string et confirmez courbe et pouvoir de coupure.
- Sélectionnez un sectionneur DC avec catégorie d’utilisation et tenue en tension adaptées.
- Ajoutez un SPD Type 2 DC ; envisagez un dispositif supplémentaire au champ pour de longues liaisons.
- En AC, réglez le MCB selon le courant de l’onduleur et l’Icc disponible.
- Déterminez le DDR compatible (Type A, F ou B selon la fiche technique de l’onduleur).
- Intégrez un SPD Type 2 AC coordonné avec tout SPD amont.
- Vérifiez IP/IK de l’enveloppe et l’espace pour dissipation et câblage.
- Documentez schémas, étiquetage et mise à la terre.
Paramètres clés et règles rapides
| Élément | À vérifier | Règle pratique |
|---|---|---|
| Fusible gPV | Isc du module et nombre de strings en parallèle | Dimensionnez depuis Isc·k (température et retour). Un par string. |
| Sectionneur DC | Voc à basse température et courant par string | Coupure en charge avec marge au-dessus de la Voc max. |
| SPD DC | Tension du champ et niveau de protection admissible de l’onduleur | Type 2 DC près de l’onduleur ; ajoutez au champ si liaisons longues. |
| MCB AC | Courant assigné de l’onduleur et Icc | Choisissez courbe et pouvoir de coupure adaptés au point d’installation. |
| DDR | Topologie de l’onduleur et harmoniques | Type A par défaut ; Type F ou B selon la recommandation du fabricant. |
| SPD AC | Coordination avec le SPD amont | Type 2 AC dans le tableau où injecte l’onduleur. |
Erreurs fréquentes et prévention
- Employer des appareils AC en DC : l’arc ne s’éteint pas de la même façon, avec risque d’échauffement voire d’explosion. Utilisez des sectionneurs et SPD spécifiques DC.
- Fusibles sous-dimensionnés : revérifiez Isc, température et nombre de strings en parallèle.
- Coordination SPD insuffisante : alignez les niveaux de protection sur l’électronique de l’onduleur.
- Absence de point de sectionnement visible : indispensable pour travailler en sécurité et diagnostiquer vite.
- Connecteurs incompatibles : le mélange de marques peut provoquer des échauffements. Utilisez des connecteurs PV certifiés et compatibles.
Normes et documentation
Les exigences varient selon l’emplacement, le schéma de mise à la terre, l’exposition à la foudre ou le type de toiture. Consultez et consignez. Tenez à jour plans, calculs de protections et protocole de mise en service. Pour un panorama réglementaire, voyez Directives et règlements. Pour les obligations environnementales et la fin de vie des équipements, consultez Législation environnementale.
Intégration dans le coffret : ordre, sécurité, maintenance
Un tableau bien organisé facilite les diagnostics et réduit les temps d’intervention. Prévoyez des réserves pour extensions futures. Séparez les chemins DC et AC à l’intérieur de l’enveloppe. Respectez les rayons de courbure et évitez toute contrainte sur les connecteurs.
- Étiquetez pôles, strings, tensions et sens de l’énergie.
- Séparez physiquement DC et AC par cloisons ou goulottes internes si l’enveloppe le permet.
- Utilisez des presse-étoupes offrant l’étanchéité requise en extérieur.
- Intégrez un point de sectionnement accessible en cas d’urgence.
Impact du stockage et de la recharge VE
Si le système intègre des batteries, la partie DC requiert des protections supplémentaires : sectionnement et fusibles adaptés à la chimie et à la tension du pack, plus SPD si les liaisons sont longues. Pour la recharge de véhicule électrique, vérifiez la sélectivité en AC et la coordination des DDR entre point de charge et onduleur pour éviter les déclenchements intempestifs.
Coût total de possession et diagnostic
Des protections adaptées évitent les défaillances précoces et les remplacements en cascade. Un SPD bien coordonné coûte bien moins que l’électronique de puissance. Un sectionnement clair réduit les heures de main-d’œuvre. Standardisez les références et générez une documentation homogène pour le montage et le SAV.
Flux de travail recommandé
- Recueillez les données du générateur : Voc, Isc, nombre de modules et de strings.
- Définissez l’emplacement et la longueur des liaisons DC et AC.
- Sélectionnez fusibles gPV, sectionneur DC et SPD DC.
- Ajustez MCB, DDR et SPD AC selon la puissance et l’Icc.
- Choisissez une enveloppe avec IP/IK adaptés et marge d’espace.
- Documentez et étiquetez.
Ce flux est intégré dans le Configurateur de coffrets photovoltaïques. Si vous connaissez déjà les codes, accélérez la commande avec le Configurateur de référence.
Foire aux questions
Quand ai-je besoin d’un DDR de type B ?
Lorsque le fabricant de l’onduleur l’exige au vu des caractéristiques de l’installation et de la possible présence de courants résiduels incluant AC jusqu’à 1 kHz, pulsés et DC lisse. Suivez toujours la fiche technique de l’équipement.
SPD Type 1 ou Type 2 ?
Dans la majorité des installations d’autoconsommation sans protection externe contre la foudre, le Type 2 est le standard en DC et en AC. Si le bâtiment dispose d’un LPS ou présente une forte exposition, évaluez des SPD de catégorie supérieure en tête et coordonnez-les avec les Type 2 en aval.
Qu’est-ce qui change avec des micro-onduleurs ?
La protection se déplace surtout en AC. La section DC est très courte et au niveau module. Conservez le SPD AC et la sélectivité. Respectez les instructions du fabricant des micro-onduleurs.
Comment réduire les déclenchements intempestifs ?
Coordonnez les courbes des MCB, choisissez un DDR compatible avec la topologie de l’onduleur et revoyez les harmoniques. Séparez les masses DC et AC et améliorez la mise à la terre si nécessaire.
Conclusion et prochaine étape
Un système PV fiable se construit avec des protections DC et AC correctement dimensionnées, coordonnées et documentées. Utilisez des dispositifs certifiés pour chaque côté, placez-les où ils apportent le plus et pensez maintenance dès la conception. Pour simplifier la sélection et générer une offre prête pour le client, utilisez le Configurateur de coffrets photovoltaïques. Lorsque vos références sont définies, finalisez avec le Configurateur de référence.