Résistance d isolement (R iso ) d installations photovoltaïques sans séparation galvanique

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1 Résistance d isolement (R iso ) d installations photovoltaïques sans séparation galvanique avec SUNNY MINI CENTRAL 9000TL/10000TL/11000TL Contenu Les installations photovoltaïques avec onduleurs sans transformateur ne sont pas isolées galvaniquement du réseau en fonctionnement par injection. Conformément à la norme DIN VDE , elles ne doivent pas descendre en-dessous d une valeur limite déterminée de l isolation en amont de la connexion au réseau. La valeur limite prescrite pour de telles installations photovoltaïques s'est basée, lors de la création de la norme, sur les instructions d installation courantes (par exemple 1 k Ω /V). Lors de la création de la norme, les valeurs de puissance typiques des installations photovoltaïques étaient sensiblement inférieures à celles d aujourd hui. Plus la taille d une installation photovoltaïque est grande, plus la résistance d isolement (R iso ) devient petite en raison de la plus grande surface de générateur et du montage en parallèle de nombreux panneaux photovoltaïques. De ce fait, il peut être impossible de raccorder l onduleur au réseau en raison d une résistance d isolement trop faible de l ensemble de l installation photovoltaïque, bien que tous les composants fonctionnent sans problème. SMA Solar Technology AG, en collaboration avec l'association professionnelle allemande, a étudié une solution tenant compte de la plus faible résistance d isolement de plus grandes installations photovoltaïques. Cette solution répond, en outre, à l exigence de protection imposée par la norme en termes de détection de défauts d isolement. Riso-UFR Version 2.2 1/5

2 Que signifie R iso? 1 Que signifie R iso? Chaque installation photovoltaïque dispose, aussi bien avant la connexion au réseau que lors du fonctionnement par injection, d un potentiel différent de celui de la terre. Seul un isolement par rapport à la terre suffisant empêche les courants provenant de l installation photovoltaïque de passer par la terre. De plus, il exclut tout danger en cas de contact ainsi que des pertes supplémentaires. Le courant de terre total, également appelé courant de fuite, résulte de la somme de tous les composants de l installation : Panneaux photovoltaïques Câbles DC Onduleur Pour une tension de système donnée, ce courant de fuite peut être converti en une résistance d isolement effective désignée par R iso. Pour les onduleurs sans transformateur, une mesure continue de la valeur R iso est impossible lors du fonctionnement en raison de l absence de séparation galvanique. C est pourquoi les onduleurs sans transformateur doivent mesurer la valeur R iso avant chaque connexion au réseau et surveiller le courant différentiel résiduel en fonctionnement. SMA Solar Technology AG 2/5

3 Distinction par rapport à d autres phénomènes 2 Distinction par rapport à d autres phénomènes La mesure de la valeur R iso ne doit pas être confondue avec la problématique des courants de fuite capacitifs (voir les informations techniques «Courants de décharge capacitifs» sous La condition préalable aux courants de décharge capacitifs est l effet rétroactif de la fréquence du réseau sur l installation photovoltaïque. Les courants de fuite capacitifs ne surviennent par conséquent que lors du fonctionnement de l installation. La mesure de la valeur R iso s effectue pourtant avant la connexion au réseau. Lors du fonctionnement, la surveillance du courant différentiel résiduel s effectue via l unité de surveillance des courants différentiels résiduels sensible à tous les types de courant (RCMU). Il s agit par conséquent de 2 phénomènes différents. 3 Exigences normatives en termes de R iso Les prescriptions suivantes s appliquent pour la valeur R iso : Pour les panneaux photovoltaïques (DIN EN ; DIN IEC 61215): Par m² de surface de panneau : R iso > 40 M Ω m² Cela signifie qu un panneau photovoltaïque d une surface de 1 m² doit avoir une résistance d isolement d au moins 40 MΩ, contre seulement 20 MΩ minimum pour un panneau photovoltaïque d une surface de 2m². Pour les onduleurs sans séparation galvanique (sans transformateur) selon DIN VDE : L onduleur surveille, en tant qu élément central d une installation photovoltaïque, la résistance d isolement de l ensemble de l installation (tous les panneaux photovoltaïques, les câbles DC, l installation et l onduleur). Comme mentionné précédemment, ceci est particulièrement important pour les installations photovoltaïques non séparées galvaniquement du réseau, car un seul court-circuit peut entraîner des dégâts matériels et personnels. Étant donné que, pour ce type de dégâts, la puissance des courants est déterminante, la valeur R iso prescrite dépend de la tension d entrée maximale de l onduleur. La norme DIN VDE prescrit : R iso > 1 k Ω /V, mais au moins 500 k Ω. La norme DIN VDE ne contient aucune directive en ce qui concerne la résistance d isolement des installations photovoltaïques isolées galvaniquement du réseau. SMA Solar Technology AG 3/5

4 R iso pour plusieurs panneaux photovoltaïques 4 R iso pour plusieurs panneaux photovoltaïques Dans une installation photovoltaïque, toutes les résistances d'isolement de tous les panneaux photovoltaïques connectés à un onduleur, constituent un montage en parallèle par rapport à la terre et s'ajoutent réciproquement : Pour des panneaux photovoltaïques identiques, cette équation est simplifiée : La résistance totale de l installation photovoltaïque par rapport à la terre diminue en fonction du nombre de panneaux photovoltaïques raccordés. Conflits de normes Pour les installations photovoltaïques typiques avec une tension de système de 700 V, la norme pour les panneaux photovoltaïques d une surface d environ 60 m² entre en conflit avec la norme pour les onduleurs (40 MΩm²/60 m² = 667 kω). Même en cas de parfait fonctionnement, la valeur R iso prescrite ne peut plus être atteinte dans certaines circonstances. Pour un rendement de panneau de 10 %, l équivalent pour 60 m² est de 6 kw seulement ; pour un rendement de panneau de 5 %, il est de 3 kw seulement. 5 Nouvelle formule pour la valeur limite R iso Les normes définies jusqu alors ne tiennent pas compte de facteurs essentiels tels que le rendement des panneaux photovoltaïques ou la puissance de l onduleur. C est pourquoi des efforts sont déployés sur le plan national et international (CEI) pour harmoniser les directives relatives à l isolement existantes dans les normes. SMA Solar Technology AG, en collaboration avec l'association professionnelle allemande, a étudié une formule pour déterminer la résistance d isolement différente de la norme DIN VDE La nouvelle valeur limite R iso est inversement proportionnelle à la puissance de l onduleur et elle correspond à la valeur limite R iso de 40 M Ω m² pour un rendement de panneau de 5 %, exigée par les normes DIN EN et DIN CEI : R iso = 2000 k Ω * kw/p DC_onduleur Cette formule R iso dépendant de la puissance et différant de la norme DIN VDE a été acceptée par l'association professionnelle étant donné qu elle remplit l objectif de protection normatif fondamental. Dans tous les cas, la valeur doit être d au moins 200 k Ω car des résistances d isolement inférieures pourraient être à l origine de courants différentiels résiduels dangereux. Notamment avec des installations photovoltaïques de plus de 10 kw et en cas de problèmes d isolement supplémentaires dans les câbles et les connecteurs, des pannes peuvent survenir occasionnellement avec la nouvelle réglementation également. SMA Solar Technology AG 4/5

5 Qu est-ce qui a été mesuré à ce jour? 6 Qu est-ce qui a été mesuré à ce jour? L installation photovoltaïque est un système constitué de nombreux composants, qui contribuent tous à la valeur R iso définie ci-dessus. Le calcul de cette valeur dépend par conséquent de l algorithme de mesure et du circuit de mesure. En outre, la technique de mesure intégrée doit fonctionner à faibles pertes. De plus, d autres erreurs de mesure sont imputables aux tolérances des composants électroniques utilisés. Les onduleurs de type Sunny Mini Central 9000TL/10000TL/11000TL sont équipés d une technique de mesure de loin supérieure aux conditions d essai exigées par la norme et détectant également les défauts d isolement difficilement décelables. Pour répondre aux exigences de la DIN VDE concernant la valeur limite de 700 k Ω, jusqu'au présent les appareils ont été livrés avec une valeur limite de 900 k Ω. Les onduleurs SMA avec transformateur peuvent également mesurer la résistance d isolement. Étant donné que d autres consignes s appliquent en cas de séparation galvanique, ils ne refusent toutefois pas la connexion au réseau, mais indiquent simplement un message d avertissement. 7 Qu est-ce qui a changé? Dès le 1er décembre 2010, SMA Solar Technology fournit le Sunny Mini Central 9000TL/10000TL/ 11000TL avec un micrologiciel ayant une valeur limite pour la résistance à l'isolation qui répondent aux nouvelles exigences cadres. Pour les onduleurs livrés avant cette date, SMA Solar Technology AG propose, en cas de besoin, ce micrologiciel sous forme de mise à jour. Les nouvelles valeurs limites ont pour effet de sécuriser la mise en marche des installations photovoltaïques et de ne continuer à signaler comme dysfonctionnement que des défauts d isolement effectifs (casse du panneau, morsure de martre) en toute fiabilité. En cas de besoin, veuillez contacter le Service en Ligne SMA : Serviceline@SMA-France.com. SMA Solar Technology AG 5/5