s5-2 photovoltaïque sur réseau€¦ · localisation: pyrénées orientales nk=27, ng=2,7...

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

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

44

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

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

66

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

77

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

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

9

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

Effets indirects de la Foudre

10

Dimensionnement des parafoudres

Source : CITEL et Cirprotec

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

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

1313

Dimensionnement des parafoudres

- Nombre de chaînes en parallèle Nc = 3,

- IscSTC= 8,24 A, - Uoc string= 492 V

Hypothèses:

Parafoudre

Parafoudres CC

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

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

1616

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

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…

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

1919

Boite de jonction (mise en // de 3 branches vers 1 ond.)

avec PF en dérivation

Dimensionnement des parafoudres CC

Parafoudres CC

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

20

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

21

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

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

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

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

2626

RetScreen 4.

Bilans économiquesà charger à partir de votre clé USB ou document annexenécessite Excel

2727

RetScreen 4.

Écran d’accueil

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RetScreen 4.Modèle énergétique simple (méthode 1 : annuelle - méthode 2 : mensuelle)

Calcul des émissions

2929

RetScreen 4.Analyse financière simple

3030

RetScreen ExpertAnalyse financière détaillée

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RetScreen ExpertAnalyse de sensibilité : variation de la VAN selon investissement, taux d’intérêt et ratio d’endettement

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

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CONCEPTION - EXECUTIONLise PV ou Lise PRO (éditeur BBS)CANECO (éditeur ALPI)

Merci

et bonne

continuation!