Les panneaux photovoltaïques produisent du courant continu dès qu'ils sont exposés à la lumière. Il est donc indispensable de prévoir des dispositifs adaptés pour protéger les personnes, les câbles et les équipements contre les surintensités, les courts-circuits, les surtensions et les opérations de maintenance.

Parmi les principaux équipements utilisés dans une installation photovoltaïque, on retrouve le disjoncteur, le parafoudre, le fusible et le sectionneur.

Dans ce guide, découvrez le rôle de chacun de ces appareils et comment les intégrer dans une installation photovoltaïque.

☀️ Pourquoi protéger une installation photovoltaïque ?

Une installation photovoltaïque comporte généralement une partie courant continu (DC) entre les panneaux et l'onduleur, puis une partie courant alternatif (AC) entre l'onduleur et le tableau électrique ou le réseau.

Ces deux parties nécessitent une protection adaptée.

Les principaux risques à prendre en compte sont notamment :

Les courts-circuits ;

Les surintensités ;

Les surtensions transitoires ;

Les défauts d'isolement ;

Les échauffements des conducteurs ;

Les arcs électriques ;

Les effets indirects de la foudre ;

Les erreurs lors des opérations de maintenance.

Le choix des protections dépend de la configuration de l'installation, des caractéristiques des panneaux, de l'onduleur, du câblage et des règles applicables.

Le disjoncteur photovoltaïque

Le disjoncteur est un appareil de protection destiné à interrompre automatiquement un circuit lorsqu'une condition de défaut correspondant à ses caractéristiques de déclenchement est détectée.

Dans une installation photovoltaïque, il faut distinguer les protections côté DC et côté AC.

Disjoncteur côté DC

Le disjoncteur DC doit être spécifiquement adapté au courant continu photovoltaïque et aux caractéristiques électriques du circuit.

Il doit notamment être sélectionné selon :

La tension maximale du circuit ;

Le courant du circuit ;

Le pouvoir de coupure requis ;

Le nombre de pôles ;

Les caractéristiques du générateur photovoltaïque.

Un disjoncteur destiné uniquement aux circuits AC ne doit pas être utilisé à la place d'un appareil prévu pour le courant continu lorsque les caractéristiques de l'installation l'exigent.

Disjoncteur côté AC

Après l'onduleur, l'installation passe en courant alternatif.

Un disjoncteur adapté peut alors assurer la protection du circuit reliant l'onduleur au tableau électrique ou au réseau, selon la configuration.

Le choix dépend notamment de la puissance de l'onduleur, du courant nominal et du type de réseau.

⚡ Le parafoudre photovoltaïque

Le parafoudre est destiné à limiter les effets de certaines surtensions transitoires pouvant apparaître sur l'installation.

Les installations photovoltaïques sont particulièrement exposées puisqu'elles sont généralement installées à l'extérieur, sur les toitures, les façades ou au sol.

Un système de protection contre les surtensions peut être prévu sur :

La partie DC ;

La partie AC ;

Les circuits de communication lorsque cela est nécessaire.

Parafoudre DC

Le parafoudre DC est installé sur la partie courant continu de l'installation photovoltaïque lorsque la configuration et les règles applicables le nécessitent.

Il doit être compatible avec la tension maximale du générateur photovoltaïque.

Son rôle est de limiter les surtensions susceptibles d'endommager notamment :

Les panneaux ;

Les câbles ;

L'onduleur ;

Les équipements électroniques.

Parafoudre AC

Le parafoudre AC protège la partie alternative de l'installation.

Il peut notamment contribuer à protéger l'onduleur et les équipements électriques situés en aval contre certaines surtensions transitoires.

⚠️ Le parafoudre ne remplace pas les autres protections

Un parafoudre n'a pas pour fonction de remplacer un disjoncteur ou un fusible.

Chaque appareil possède une fonction différente :

Disjoncteur → protection contre certaines surintensités et possibilité de coupure.

Fusible → protection contre les surintensités selon son calibre et sa caractéristique.

Parafoudre → limitation des surtensions transitoires.

Sectionneur → isolement d'un circuit.

Le fusible photovoltaïque

Le fusible photovoltaïque est utilisé dans certaines configurations pour protéger les circuits contre les surintensités.

Les fusibles utilisés côté panneaux doivent être spécifiquement adaptés aux installations photovoltaïques et au courant continu.

Ils sont notamment utilisés dans des coffrets de protection et de regroupement des chaînes photovoltaïques.

Pourquoi utiliser des fusibles PV ?

Dans certaines architectures comportant plusieurs chaînes de panneaux en parallèle, les fusibles peuvent contribuer à protéger les câbles et les équipements contre les courants de défaut provenant des autres chaînes.

Le choix du fusible dépend notamment :

Du courant de fonctionnement ;

De la tension du générateur ;

Du courant admissible par les conducteurs ;

Des caractéristiques des modules ;

Du nombre de chaînes ;

Des recommandations du fabricant.

Il est important de respecter les caractéristiques du panneau photovoltaïque et les prescriptions du fabricant avant de choisir le calibre.

Le sectionneur photovoltaïque

Le sectionneur permet d'isoler une partie de l'installation afin de faciliter les opérations de maintenance et d'intervention.

Dans une installation photovoltaïque, un sectionneur DC peut être utilisé pour isoler le générateur photovoltaïque de l'onduleur.

Contrairement à une protection automatique contre les surintensités, le sectionneur a principalement une fonction d'isolement et de coupure manuelle lorsqu'il est prévu pour cette fonction.

Il doit être adapté :

À la tension DC ;

Au courant ;

Au nombre de pôles ;

À la catégorie d'utilisation ;

Aux conditions d'installation.

Le coffret de protection photovoltaïque

Les différents appareils peuvent être regroupés dans un coffret photovoltaïque.

Selon le projet, un coffret peut notamment intégrer :

Sectionneur DC ;

Fusibles PV ;

Parafoudre DC ;

Disjoncteurs ;

Parafoudre AC ;

Bornes de raccordement ;

Voyants ou indicateurs ;

Équipements de protection complémentaires.

Le contenu du coffret dépend entièrement de l'architecture de l'installation.

Il n'existe donc pas un coffret universel adapté à toutes les installations photovoltaïques.

Protection côté DC : quels équipements ?

La partie DC se trouve entre les panneaux photovoltaïques et l'onduleur.

Selon la configuration, on peut retrouver :

Panneaux → câbles DC → coffret DC → protection/séparation → onduleur

Le coffret peut intégrer différentes protections en fonction du nombre de chaînes et des caractéristiques de l'installation.

Les principaux équipements sont :

Fusibles photovoltaïques ;

Sectionneur DC ;

Parafoudre DC ;

Borniers ;

Connecteurs adaptés ;

Protection complémentaire lorsque nécessaire.

⚡ Protection côté AC : quels équipements ?

La partie AC se situe entre la sortie de l'onduleur et le réseau électrique ou le tableau de distribution.

Selon le projet, on peut notamment retrouver :

Onduleur → protection AC → parafoudre AC → tableau électrique / réseau

Les équipements peuvent comprendre :

Disjoncteur ;

Interrupteur ou dispositif de coupure adapté ;

Protection différentielle lorsque requise ;

Parafoudre AC ;

Borniers ;

Coffret électrique.

Le choix exact doit être effectué en fonction de l'onduleur et de l'installation électrique existante.

Tableau comparatif des protections photovoltaïques

ÉquipementFonction principalePartie concernée

Disjoncteur DCProtection et coupure du circuit DC selon ses caractéristiquesCourant continu

Disjoncteur ACProtection du circuit alternatifCourant alternatif

Fusible PVProtection contre certaines surintensitésCourant continu

Parafoudre DCLimitation des surtensions transitoiresCourant continu

Parafoudre ACLimitation des surtensions transitoiresCourant alternatif

Sectionneur DCIsolement/coupure du générateurCourant continu

Coffret DCRegroupement des protectionsCourant continu

Coffret ACRegroupement des protectionsCourant alternatif

Protection photovoltaïque pour les installations industrielles

Les installations photovoltaïques industrielles peuvent atteindre des puissances importantes et comporter de nombreuses chaînes de panneaux.

La protection doit alors être étudiée avec une attention particulière.

On peut notamment retrouver :

Coffrets de regroupement DC ;

Fusibles de chaînes ;

Sectionneurs ;

Parafoudres ;

Onduleurs de forte puissance ;

Disjoncteurs AC ;

Tableaux électriques ;

Protections différentielles adaptées ;

Systèmes de supervision ;

Mise à la terre et équipotentialité.

Pour les installations de grande puissance, une étude électrique complète est indispensable afin de déterminer les protections adaptées.

Protection photovoltaïque résidentielle

Une installation résidentielle est généralement plus compacte, mais les mêmes principes de sécurité doivent être respectés.

Une installation peut notamment comporter :

Panneaux photovoltaïques ;

Micro-onduleurs ou onduleur ;

Sectionnement adapté ;

Protection contre les surtensions lorsque nécessaire ;

Protection AC ;

Câbles et connecteurs adaptés ;

Mise à la terre.

La configuration dépend du type d'installation et du matériel utilisé.

️ Photovoltaïque et risque de foudre

La présence de panneaux sur une toiture ne signifie pas automatiquement que l'installation constitue un dispositif de protection contre la foudre.

En revanche, les équipements photovoltaïques peuvent être exposés aux surtensions liées à la foudre, directement ou indirectement.

La stratégie de protection doit donc tenir compte notamment :

De la configuration du bâtiment ;

De la présence éventuelle d'un système de protection contre la foudre ;

Du cheminement des câbles ;

De la longueur des liaisons ;

Du réseau électrique ;

Des exigences réglementaires applicables.

Le choix du parafoudre doit être réalisé en conséquence.

⚠️ Attention au courant continu photovoltaïque

Le courant continu présente des caractéristiques particulières lors de la coupure d'un circuit.

Un arc électrique peut être plus difficile à interrompre qu'en courant alternatif.

C'est pourquoi les dispositifs installés côté panneaux doivent être spécifiquement conçus et homologués pour les caractéristiques électriques du circuit photovoltaïque.

Il ne faut jamais remplacer un appareil DC par un appareil AC uniquement parce que sa tension ou son calibre semblent similaires.

Comment choisir ses protections photovoltaïques ?

Avant de sélectionner une protection, il est nécessaire de connaître les caractéristiques de l'installation.

1. Vérifier la tension maximale

La tension maximale du générateur doit être compatible avec le dispositif de protection.

2. Vérifier le courant

Le calibre doit être adapté au courant du circuit et aux caractéristiques des conducteurs.

3. Vérifier le type de courant

DC et AC ne sont pas interchangeables.

Un appareil doit être conçu pour le type de courant correspondant à son utilisation.

4. Vérifier le pouvoir de coupure

Le pouvoir de coupure doit être compatible avec les conditions de défaut susceptibles d'être rencontrées.

5. Vérifier la compatibilité avec l'onduleur

Les protections doivent être compatibles avec les caractéristiques électriques et les recommandations du fabricant de l'onduleur.

6. Respecter les règles d'installation

Le choix et l'implantation des protections doivent respecter les normes, réglementations et prescriptions applicables au projet.

Les équipements indispensables à prévoir

Pour préparer un projet photovoltaïque, il est utile de vérifier que l'ensemble des composants nécessaires est disponible :

Panneaux photovoltaïques

Onduleur ou micro-onduleurs

Coffret DC

Coffret AC

Fusibles photovoltaïques si nécessaires

Porte-fusibles adaptés

Sectionneur DC

Parafoudre DC si requis

Parafoudre AC si requis

Disjoncteur AC

Protection différentielle si requise

Câble photovoltaïque

Connecteurs

Système de fixation

Mise à la terre

Accessoires de raccordement

️ Les grandes marques de protection électrique

Pour les installations photovoltaïques, les professionnels peuvent rechercher des solutions auprès de fabricants reconnus de matériel électrique tels que Schneider Electric, Legrand, Hager, ABB, WAGO et d'autres fabricants spécialisés.

Le choix d'une marque ne doit toutefois pas être le seul critère. Il faut surtout vérifier la compatibilité du matériel avec :

La tension du générateur ;

Le courant ;

Le type de courant ;

L'onduleur ;

Le schéma électrique ;

Les conditions d'installation ;

Les exigences réglementaires.

Conclusion

La protection photovoltaïque repose sur plusieurs familles d'équipements complémentaires.

Le disjoncteur protège les circuits selon ses caractéristiques de déclenchement et permet leur coupure. Le fusible photovoltaïque peut assurer une protection contre certaines surintensités dans les configurations appropriées. Le parafoudre limite les effets de certaines surtensions transitoires. Enfin, le sectionneur permet d'isoler et de couper une partie de l'installation lorsqu'il est conçu pour cette fonction.

Une installation photovoltaïque correctement protégée doit être pensée dans son ensemble, depuis les panneaux jusqu'au tableau électrique.

Disjoncteurs, fusibles PV, parafoudres, sectionneurs, coffrets, câbles et connecteurs : chaque élément doit être correctement dimensionné et compatible avec l'installation.

Pour toute installation photovoltaïque, le choix des protections doit être réalisé conformément aux normes et réglementations applicables et, lorsque nécessaire, par un professionnel qualifié.