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Les installations photovoltaïques Conception et dimensionnement des installatio

Les installations photovoltaïques Conception et dimensionnement des installations raccordées au réseau Louis-Paul Hayoun & Aurian Arrigoni © Groupe Eyrolles, 2010, ISBN : 978-2-212-12994-6 1| Méthodologie générale Composante électricité Une installation photovoltaïque produit de l’électricité. Le dimensionnement électrique d’une installation photovoltaïque fait appel à deux concepts : • la performance de l’installation (traitée en détail dans le chapitre 4) ; • la sécurité électrique (traitée en détail dans les chapitres 6 et 7). Le processus du dimensionnement d’une instal- lation photovoltaïque consiste donc à réaliser des choix techniques afin de respecter ces deux cri- tères, en conformité avec les normes en vigueur. Conformité électrique Normes applicables Une installation photovoltaïque est, avant tout, une installation électrique. Elle doit, en ce sens, se conformer à l’ensemble des documents à carac- tère normatif dans le domaine de l’électricité. En France, l’Union technique de l’électricité (UTE) est l’organisme responsable de la normalisation des matériels et des installations électriques. L ’UTE élabore, publie et diffuse les normes et les guides dans le domaine de l’électricité. Concernant les installations photovoltaïques rac- cordées au réseau, deux documents techniques centraux sont à considérer : • le guide de l’UTE C15-712-1 pour la partie conti- nue (partie CC) ; • la norme NF C15-100 pour la partie alternative (partie CA). Ces deux documents techniques ne sont cepen- dant pas suffisants pour concevoir et dimension- ner une installation photovoltaïque dans les règles de l’art. En effet, chacun d’entre eux fait référence à d’autres normes et guides, ainsi qu’illustré sur les schémas ci-contre. Différence entre norme et guide Même si d’une manière générale, un guide est un document normatif à caractère informatif, dans le cas présent, le guide UTE C15-712-1 est un guide d’application des exigences de la norme NF C15-100 pour les installations photovoltaïques, la norme NF C15-100 étant elle-même d’application obligatoire. Par ailleurs, étant donné qu’il s’agit du seul référentiel exis- tant et utilisé par le CONSUEL pour la délivrance de l’at- testation du même nom, cela le rend de fait incontournable. UTE C 15-211 UTE C 15-105 Guide pratique Locaux médicaux UTE C 15-411 Alarmes UTE C 15-531 Parafoudres en TT UTE C 15-150 Lampes à décharges UTE C 15-241 Fréquence 100 à 400 Hz UTE C 15-201 Grandes cuisines UTE C 15-401 Groupes thermiques UTE C 15-103 Influences externes UTE C 15-106 Section PE UTE C 15-520 Canalisations : mode de pose UTE C 15-476 Sectionnement et commande UTE C 15-801 Installations électriques dans les meubles UTE C 15-107 Canalisations préfabriquées NF C 15-100 La norme NF C15-100. UTE C 15-105 UTE C 15-712 UTE C 15-443 UTE C 15-106 UTE C 32-502 UTE C 15-520 NF C 15-100 NF C 14-100 NF EN 62305 Détermination des sections de conducteurs et choix des dispositifs de protection Choix des parafoudres Choix des câbles PE Câble utilisé pour les systèmes photovoltaïques Protection contre la foudre Canalisations - Mode de pose - Connexions Le guide de l’UTE C15-712. Le chapitre 6 et le chapitre 7 traitent respective- ment du dimensionnement de la partie continue et de la partie alternative d’une installation pho- tovoltaïque raccordée au réseau. Le lecteur pourra s’y reporter pour toute information concernant ces sujets. 5 Méthodologie générale CONSUEL Le CONSUEL est le Comité national pour la sécu- rité des usagers de l’électricité. Il s’agit d’une asso- ciation, sous la tutelle des pouvoirs publics, dont le rôle est de vérifier la conformité électrique des installations électriques. Depuis le 22 mars 2010, toute installation pho- tovoltaïque raccordée au réseau doit être attes- tée conforme par le CONSUEL avant sa mise en service. L’attestation de conformité du CONSUEL est devenue obligatoire suite à un rapport, pro- duit par le CONSUEL lui-même, mentionnant : « La moitié, 51 % exactement, des installations photovoltaïques que nous avons contrôlées en France métropolitaine présentent des non-confor- mités. » Il est à noter que, parmi les non-confor- mités relevées, 53 % correspondaient à l’absence d’étiquetage. Sécurité électrique L ’électricité est, rappelons-le, très dangereuse. En France, chaque année, on dénombre plusieurs milliers d’accidents corporels, dont au moins 200 sont mortels, et plus de 4 000 incendies. Les modules photovoltaïques produisant de l’élec- tricité dite continue, les électriciens ne sont pas rompus à ce type d’installation. La sécurité élec- trique d’une installation photovoltaïque est donc un élément à ne pas négliger. Les arcs électriques Les risques Un arc électrique est le passage d’un courant dans un milieu isolant tel que l’air. Un arc électrique se produit d’autant plus facilement que deux parties conductrices sont proches. Les arcs électriques se produisent généralement lors de l’ouverture d’un circuit électrique (ouver- ture d’un interrupteur). Dans une installation photovoltaïque, des arcs élec- triques peuvent se produire dans les cas suivants : • ouverture d’une chaîne photovoltaïque après mise en court-circuit de la chaîne. La mise en court-circuit de la chaîne se fait : Illustration d’un arc électrique. © Kelpfish - Fotolia.com 6 Cadre économique et administratif – soit par imprudence lors du câblage, – soit par usure des câbles (l’âme des conduc- teurs entre en contact) ; • contact électrique défectueux. Par exemple, dans le cas de borniers à vis au niveau des cof- frets électriques, si la vis est mal serrée, il peut se produire des arcs électriques. Ils sont caractérisés par un fort dégagement de chaleur (la température est très élevée au niveau de l’arc), ce qui peut entraîner des accidents plus ou moins graves : • incendies : les équipements électriques pren- nent feu ; • brûlures : lors d’opération de maintenance ou pendant la phase des travaux, les intervenants sont susceptibles, s’ils ne sont pas formés, de créer des arcs électriques. La brûlure peut être directe (au niveau des mains et des avant-bras) ou indirecte ( au niveau du visage par évaporation de l’âme du conducteur sous forme de micropoussières brû- lantes, suite à la formation de l’arc électrique). Mesure de protection Afin de protéger les biens et les personnes contre les arcs électriques, il est prévu plusieurs mesures de sécurité : • en cas d’intervention, toujours couper l’installa- tion. Le sens de coupure doit s’effectuer d’abord en coupant l’interrupteur du coffret CA (côté alterna- tif), puis en arrêtant l’onduleur, et enfin en ouvrant l’interrupteur CC (côté continu). La coupure de l’installation permet de supprimer tout courant, ce qui réduit le risque d’apparition d’arc électrique ; • les câbles doivent être de type C2, c’est-à-dire non-propagateur de la flamme ; • chaque couple de connecteurs mâle-femelle à assembler doit être de même type et de même marque. On s’assurera que la connexion est cor- rectement réalisée ; électrique. Le contact indirect est l’action d’en- trer en contact avec un objet qui est lui-même en contact direct avec l’âme d’un conducteur. Le courant et la tension dans un circuit peuvent être soit continus, soit alternatifs. Le corps humain Connecteurs mal branchés susceptibles de produire des arc électriques. Connecteurs bien branchés. • les intervenants doivent être munis de gants et d’une protection faciale. Les risques d’électrocution L ’électrisation est le passage de courant électrique dans le corps humain. Lorsque cela entraîne le décès, on parle d’électrocution. L ’électrisation a pour origine un contact direct ou un contact indirect. Le contact direct est l’action d’entrer en contact avec l’âme d’un conducteur du circuit 7 Méthodologie générale est capable de supporter le passage d’un courant ou une mise sous tension (récapitulatif dans le tableau ci-dessous). Compte tenu de la résistance électrique du corps humain (≈ 1 000 Ω), il existe un seuil de tension potentiellement mortel pour l’homme, à savoir : • 50 V alternatif (fréquence 50 Hz) ; • 120 V continu. Cette limite de tension permet de définir le domaine de la très basse tension et de la basse tension : Dans une installation photovoltaïque raccordée au réseau, le domaine de tension sera généralement toujours celui de la basse tension. Par consé- quent, toute intervention sur ce type d’installation comporte un risque potentiellement mortel pour l’intervenant. Courant alternatif 50 Hz Effets électriques 0,5 mA Seuil de perception - Sensation très faible 10 mA Seuil de non-lâché - Contraction musculaire 30 mA Seuil de paralysie - Paralysie ventilatoire 75 mA Seuil de fibrillation cardiaque irréversible 1 A Arrêt du cœur Courant continu Effets électriques 2 mA Seuil de perception 130 mA Seuil de fibrillation cardiaque 300 mA Seuil d’inconscience Alternatif Continu Très basse tension (TBT) U < 50 V U < 120 V Basse tension (BT) 50 V < U < 1 000 V 120 V < U < 1 500 V Protection faciale. Gant isolant de protection. Effets du courant électrique sur le corps humain 8 Cadre économique et administratif I = 0 A U = 9 × UCO ~ 270 V UCO ~ 30 V UCO ~ 30 V UCO ~ 30 V UCO ~ 30 V UCO ~ 30 V UCO ~ 30 V UCO ~ 30 V UCO ~ 30 V UCO ~ 30 V + – Tension en circuit ouvert d’une chaîne photovoltaïque. Il est à noter que le fait de couper l’installation photovoltaïque permet de uploads/s3/ les-installations-photovoltaiques-louis-paul-hayoun-amp-aurian-arrigoni.pdf