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S5-2 – Photovoltaïque sur réseau Dimensionnements
Bureau d’études indépendant en énergie solaire2020
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22
Fusibles de chaines de modules PV
Interrupteur sectionneur de chaine
Parafoudres CC et CA
Chute de tension CC et CA
Dimensionnement électrique
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Hypothèses:1 chaine 2 chaines partir de 3 chaines
Fusibles de chaines de modules PV
Dimensionnement des dispositifs de protection des modules PV
Id Id Id
Besoin de déterminer si les fusibles sont nécessaires
Fusibles non nécessaires
Fusible non nécessaire
Irm = Iscmax Irm = 2x Iscmax
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Dimensionnement des dispositifs de protection des modules PV
- Nombre de chaînes en parallèle Nc = 3,- IscSTC= 8,24 A, - Courant inverse maximal IRM non indiqué par le fournisseur,
mais le module PV doit supporter au moins 1,25 x IscSTC soit 10,3 A ≤ IRM
et pas plus de 2 x IscSTC donc IRM < 16,48 A
Hypothèses: Pas d’info sur IRM
Fusibles
Fusibles de chaines de modules PV
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5
1. Ncmax (nbre maxi de chaînes sans protection)
IRM étant inconnu on prend par défaut Ncmax=1et IRM < 2x IscSTC
2. Calibre des dispositifs de protection (In)pour une chaine de modules- Le courant inverse max dans une chaineImax= (Nc – 1) x 1,25 x IscSTC
= (3-1) x 1,25 x 8.24 = 20.6 A Pour IRM = 10,3 A In fusibles ≥ 1,1x Iscmax = 1,1 x 10,3A = 11,33A Donc In =12A
3. Choix du fusible
Calculs: 4. Courant admissibles des câblesde chaines et de groupes PV
Si N < 20 alors Iz câbles ≥ 1,45 calibre fusibleSi N > 20 alors Iz câbles = calibre fusible
5. Vérification du fusible - Tension assignéeUe > Uocmax = k x Uoc mod x Nbmod serie
= 1,2 x 32,8 x 15 = 590,4V
- Pouvoir de coupurePcc ≥ 1,25 x IscSTC du champ PVPcc ≥ 1,25 x 3 x 8,24 = 30,9 A
6.Marquage
Les fusibles doivent être marqués gPVet les combinés sectionneurs fusibles DC21B
Facteur de correction (k)
Dimensionnement des dispositifs de protection des modules PV
Fusibles de chaines de modules PV
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Dimensionnement des dispositifs de protection des modules PV
- Nombre de chaînes en parallèle Nc max ≤ (1+𝐼𝑅𝑀
𝐼𝑆𝐶 𝑆𝑇𝐶) UTE C 15-712-1 2013,
- IscSTC= 9,82 A, - Courant inverse maximal IRM = 20A
donc Nc max ≤ (1+20
9,82) = 3,04
il est possible d’installer 3 chaines de modules en parallèle sans fusible !
Hypothèses: Module récent - IRM indiqué
Fusibles
Fusibles de chaines de modules PV
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Dimensionnement interrupteur principal CC
- Nombre de chaînes en parallèle Nc = 3,
- IscSTC= 8,24 A, - Uoc string= 492 V
Hypothèses:
Interrupteur sectionneur
Interrupteur sectionneur de chaine
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88
1. Tension d’emploi (Ue)Ue > Uocmax = 1,2 x 32,8 x 15
= 590,4 V
2. Courant assigné d’emploi (Ie)Ie > 1.25 IscSTC champ
= 1,25 x 3 x 8,24 = 30,9 A
3. Tension de choc (Uimp)Uimp > 5 x Uocmax = 5 x 1,2 x 32,8 x 15
= 2 952 V
Calculs:
Dimensionnement interrupteur principal CC
Interrupteur sectionneur de chaine
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Parafoudres CC / CA prévus par le guide UTE C15-712-1:
- 1 ou 2 parafoudres CAsi paratonnerre,si ligne aéro-souterraine osi Nk ≥ 25
- 1 ou 2 parafoudres CC, selon la longueur des câbles et le type de bâtiment
Dimensionnement des parafoudres
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Effets indirects de la Foudre
10
Dimensionnement des parafoudres
Source : CITEL et Cirprotec
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Parafoudre CA obligatoire si : Si Nk > 25 En présence d’un Paratonnerre Si la ligne électrique est en aéro souterrain
Dans les autres cas, parafoudre CA non obligatoire
Parafoudres CA
Caractéristiques supplémentaires :
Indicateur de fin de vie : voyant rouge/vert, éventuellement contact sec reporté sur télésuivi
Dispositif de déconnexion externe (selon spécifications fabricants – fortement recommandé)
Coté AC, conformes NF EN 61-643-11
Mise en œuvre suivant guide UTE C 61-740-52
Dimensionnement des parafoudres
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La Foudre
12
- Le Niveau kéraunique (niveau Nk) définit le nombre de jours d'orage par an.
- La Densité de foudroiement (niveau Ng) définit le nombre d'impacts de la foudre par an et par km2 dans une région.
Ces 2 paramètres sont liés par une relation approximative : Ng = Nk/10
Dimensionnement des parafoudres
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1313
Dimensionnement des parafoudres
- Nombre de chaînes en parallèle Nc = 3,
- IscSTC= 8,24 A, - Uoc string= 492 V
Hypothèses:
Parafoudre
Parafoudres CC
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Protection contre les Effets indirects
Evaluation du risque côté CC, Principe : Paratonerre ?
Oui Parafoudre imposé
Non Calcul de L : Somme des longueurs des branches les plus éloignées de l’onduleur (UTE -15-712-1)
Comparaison avec L critique :
Dimensionnement des parafoudres
Parafoudres CC
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1515
Dimensionnement des parafoudres CC
Calculs:
Localisation: Pyrénées orientales Nk=27, Ng=2,7Lcrit=166,6 mLmesurée > LcritDonc parafoudres obligatoires.
1. Choix du courant de décharge In
Le courant de décharge doit être au minimum= 5kA
2. Choix du niveau de protection Up
Uw la tension de tenue aux chocs
Up doit être inférieure à 80% Uw
D’après le tableau 10 de l’UTE C15-712-1 Uw module = 8kV et Uw onduleur = 6kVUp< 4,8kV
3. Choix de la tension max admissible Ucpv
Ucpv doit être supérieure à Uocmax
Ucpv > 590,4 V4. Choix du courant admissible Iscwp
Iscwp doit être supérieure 1,25 x IscSTC du générateurIscwp > 30,9 A
Parafoudres CC
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Ng=2,7
Dimensionnement des parafoudres CC
Parafoudres CC
Caractéristiques supplémentaires :
Indicateur de fin de vie : voyant rouge/vert, éventuellement contact sec reporté sur télésuivi
Dispositif de déconnexion externe (selon spécifications fabricants – fortement recommandé)
Coté DC, conformes guide UTE C 61-740-51
Mise en œuvre suivant guide UTE C 61-740-52
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1717
Dimensionnement des parafoudres CC
Parafoudres CC – Cas général
Lorsqu’un parafoudre est prescrit pour la partie CC d’une installation PV, il est toujours installé dans le tableau situé le plus proche de l’onduleur.
La tension vue par les équipements dépend de leur éloignement relatif au parafoudre. Au-delà de 10 m, la valeur de cette tension peut être doublée sous l’effet de résonancesDans ce cas, un second parafoudre est nécessaire au plus près des modules…
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1818
Dimensionnement des parafoudres CC
Parafoudres CC – Cas optimisé
…sauf si le niveau de protection Up du parafoudre localisé à proximité de l’onduleur est inférieur à 50% de la tension de tenue aux chocs du champ photovoltaïque Uw
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1919
Boite de jonction (mise en // de 3 branches vers 1 ond.)
avec PF en dérivation
Dimensionnement des parafoudres CC
Parafoudres CC
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20
L1
L2
Partie CC limite à 3% pour ImppSTC et UmppSTC
∆u CC % = b x [(ρ1 (L1/S1) x I1mppSTC) + ρ 2 (L2/S2) x I2mppSTC ]/ coef conversion /UmppSTC
Avec: b = nb de polarités,ρ = la résistivité: ρ = 1.25 x ρo à 25° cuivre : ρ = 0.0236 Ω mm2 / m
alu : ρ = 0.0386 Ω mm2 / m
L1 = La longueur du chemin le plus long entre module et boite de jonction Câbles modules-BJ 6 mm2 - L1 = 50m longueur simple
L2 = La longueur du chemin le plus long entre boite de jonction et onduleurCâbles liaison BJ-onduleur 35 mm2 – L2 = 50m longueur simple
S: Section des câbles∆ u CC % = 2 x [(23.6 x 50/6 x 8.24) + (23.6 x 50/35 x 24.7)] /10 / 403.5
[%] [-] [Ω mm2/mm] [m] [mm²] [A] [≈mm/%] [V][≈ 1/10]
∆ u cc % = 1.2 %
Dimensionnement électrique : Chutes de tension Câbles CC
Chute de tension CC
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Section câbles liaison modules - boite de jonction = 6 mm2
IscSTC = 8.24 A ,
fusible 12 A IZ câble ≥ 1,45 x 12 = 17,4 A
Section câbles liaison boite de jonction-onduleur 35 mm2
IscSTC générateur = 8.24 x 3 = 24.7 A
COURANT ADMISSIBLE Tableau B1 UTE C 15-712-1 2013 Température max de l’âme de 90°C
Dimensionnement électrique : Chutes de tension Câbles CC
Chute de tension CC
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2222
12 onduleurs de 10 kVA &
15 onduleurs de 9 kVA
255 kVA
Dimensionnement électrique : Chutes de tension Câbles CA
Chute de tension CA
𝑃𝑡𝑟𝑖 = 𝑈 × 𝐼 × cos𝜑 × 3
𝐼 = 𝑃 ×1
𝑈 × cos𝜑 × 3
𝐼 ≈ 𝑃 × 1,44 = 370𝐴𝐴 [𝑘𝑉𝐴]
𝑃𝑚𝑜𝑛𝑜 = 𝑈 × 𝐼
𝐼 = 𝑃 ×1
𝑈
𝐼 ≈ 𝑃 × 4,34 = 43,5𝐴𝐴 [𝑘𝑉𝐴]
400V CA
Onduleur-TGBT = monophasé
avec U=230V
TGBT-PDL = triphasé
avec U=400V
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2323
Partie AC limité à 3% et 1% conseillé
∆u AC % = bx [(ρ1 (L1/S1) x Iond)+ρ2 (L2/S2) x Iprin]/coef conversion /Uo
Avec cos phi =1b = 2 pour le monophasé,b = 1 pour le triphasé.
ρ = 1.25 x ρo à 25° cuivre : ρ = 0.0236 Ω mm2 / m
alu : ρ = 0.0386 Ω mm2 / m
L1 = La longueur du chemin entre l’onduleur et le TGBT,L1 = 10 m, type de câble 3G16 cuivreIond courant onduleur = 43.5 A
L2 = La longueur du chemin le TGBT et le compteur EDFL2 = 60 mIprin courant principal = 370 A
∆ u % = [2x(23.6 x 10/16 x 43.5)+ (38.6 x 60/(2x185) x 370)] /10 /230
[%] [-] [Ω mm2/mm] [m] [mm²] [A] [≈mm/%] [V][≈ 1/10]
∆u AC % = 1.56 %
3G 16
2x3x185mm²
L1
L2
Dimensionnement électrique : Chutes de tension Câbles CA
Chute de tension CA
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24
Iz = Courant admissible du câble.
Liaison onduleur-TGBT: câble 3G16 U 1000 RO2VSur chemin de câble perforé
Iz =100 A > 43.5 A
Dimensionnement électrique : Vérification des Iz Câbles CA
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25
Iz = Courant admissible du câble.
Liaison TGBT-compteur: câble U1000RO2V 2 x 185 mm²sous fourreau enterré
Iz 2x185 alu = 2x337 A
Iz =674 A > 370 A
Dimensionnement électrique : Vérification des Iz Câbles CA
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2626
RetScreen 4.
Bilans économiquesà charger à partir de votre clé USB ou document annexenécessite Excel
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2727
RetScreen 4.
Écran d’accueil
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2828
RetScreen 4.Modèle énergétique simple (méthode 1 : annuelle - méthode 2 : mensuelle)
Calcul des émissions
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2929
RetScreen 4.Analyse financière simple
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3030
RetScreen ExpertAnalyse financière détaillée
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3131
RetScreen ExpertAnalyse de sensibilité : variation de la VAN selon investissement, taux d’intérêt et ratio d’endettement
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3232
Pour aller plus loin :
DIMENSIONNEMENTRetScreen Expert (869 $HT / 12 mois)SAM (gratuit)PV*Sol (1 295 € HT)Archelios Pro (990 €)PolySun Pro (1 999 €)+ logiciels fabricants onduleurs
(SMA, Delta, SolarEdge,etc…)
CONCEPTION - EXECUTIONLise PV ou Lise PRO (éditeur BBS)CANECO (éditeur ALPI)
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Merci
et bonne
continuation!