s5-2 photovoltaïque sur réseau - tecsol blog...2. choix du niveau de protection u p u w la tension...
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S5-2 – Photovoltaïque sur réseau Dimensionnements
Bureau d’études indépendant en énergie solaire2020
22
Fusibles de chaines de modules PV
Interrupteur sectionneur de chaine
Parafoudres CC et CA
Chute de tension CC et CA
Dimensionnement électrique
33
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:
Fusibles
Fusibles de chaines de modules PV
4
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: 5. 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
7. 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 générateur 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
55
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
Fusibles
Fusibles de chaines de modules PV
66
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
77
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 = 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
88
Dimensionnement des parafoudres
- Nombre de chaînes en parallèle Nc = 3,
- IscSTC= 8,24 A, - Uoc string= 492 V
Hypothèses:
Parafoudre
Parafoudres CC
9
Parafoudres CC / CA prévus par la norme (C15-712-1) :
- 1 ou 2 parafoudres CA en présence d’un paratonerre ou lorsque Nk ≥ 25
- 1 ou 2 parafoudres CC, selon la longueur des câbles et le type de bâtiment
Dimensionnement des parafoudres
La Foudre
10
- 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
Protection contre les Effets indirects
Evaluation du risque côté DC, 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
1212
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
1313
Ng=2,7
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
Dimensionnement des parafoudres CC
Parafoudres CC
1414
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…
1515
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
1616
Boite de jonction (mise en // de 3 branches vers 1 ond.)
avec PF en dérivation
Dimensionnement des parafoudres CC
Parafoudres CC
17
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
17
Section câbles liaison modules - boite de jonction = 6 mm2
IscSTC = 8.24 A ,
fusible 12 A IZ câble ≥ 1,4 x 12 = 16,8
Section câbles liaison boite de jonction-onduleur 35 mm2
IscSTC générateur = 8.24 x 3 = 24.7A
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
18
1919
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
2020
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
21
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
22
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
2323
RetScreen 4.
Bilans économiquesà charger à partir de votre clé USB ou document annexenécessite Excel
2525
RetScreen 4.Modèle énergétique simple (méthode 1 : annuelle - méthode 2 : mensuelle)
Calcul des émissions
2828
RetScreen ExpertAnalyse de sensibilité : variation de la VAN selon investissement, taux d’intérêt et ratio d’endettement
2929
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