Le photovoltaïque

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Les dispositifs de sécurité

Les risques:

- La surtension
- Le court-circuit
- Le défaut d'isolement

A) La surtension

Pour un fonctionnement à long terme de l'installation, sans coupure causée par la propagation de surtensions, des appareils de protection antisurtension sont installés devant l'onduleur et dans la répartition de l'alimentation.

1) Protection contre les coups directs

Contre les coups directs, il faut mettre en place des systèmes qui captent le courant de foudre et l'écoulent vers la terre. On peut utiliser un paratonnerre à tige, un paratonnerre à cage maillé (cage de Faraday), ou un paratonnerre à fils tendus.

2) Protection contre les coups indirects

Les surtensions par couplage électromagnétiques proviennent du rayonnement électromagnétique issu du choc de la foudre à proximité d'un réseau électrique.

a) La mise à la terre

La mise à la terre est essentielle, en association avec un dispositif différenciel, pour couper l'alimentation électrique en cas de défaut. Elle permet l'évacuation du courant de défaut en éliminant tout risque pour les personnes. Les systèmes de mise à la terre se composent de la prise de terre, le conducteur de terre (reliant la prise de terre à la barrette de mesure), la barrette de mesure, le conducteur principal de protection (reliant la barrette de mesure au tableau de répartition), la borne principale de la terre (destinée au raccordement de la liaison équipotentielle principale), le répartiteur de terre du tableau de répartition, les conducteurs de protection (mise à la terre de chaque circuit) et la liaison équipotentielle principale.

- Réalisation pratique de la prise de terre

1. Les conducteurs enfouis en fond de fouille horizentalement
2. La pose en tranchée
3. Les piquets verticaux

Les matériaux doivent résister à la corrosion d’une manière durable tout en présentant une bonne tenue mécanique. La nature du terrain (sol sec, terres arables,…) peut occasionner la pose de plusieurs prises de terre. Toutes les prises de terre d’un même bâtiment doivent être interconnectées.

Electrisation par contact indirect
Une partie à nue du corps humain (souvent la main), entre en contact accidentiel avec une masse métallique normalementment pas sous tension mais qui peut l’être suite à un défaut d’isolation.
Dans un tel cas de figure, l’absence de mise à la terre associée à une protection différentielle haute sensibilité, génère une situation dangereuse et potentiellement mortelle si les conditions environnementales sont défavorables (présence d’eau).

Un matériel est qualifié de classe I lorsque son enveloppe extérieur est conductrice (ex. machine à laver de linge,…). Tous les appareillages électriques de classe I doivent obligatoirement être raccordés à une prise 2 P+T, prise protégée par un dispositif de coupure automatique tel que disjoncteur différentiel haute sensibilité.

Dispositif de coupure automatique
Il s’agit soit d’un disjoncteur différentiel, soit d’un interrupteur différentiel. L’emploi d’une protection différentielle haute sensibilité (30 mA) garantit la coupure automatique de l’installation suite à un défaut entre une partie active, masse ou un conducteur de protection (PE) dans un temps suffisamment court pour ne pas mettre en danger la vie de l’usager. La différence entre un interrupteur et un disjoncteur différentiel réside dans le fait qu’outre la protection différentielle, un disjoncteur différentiel assure de surcroît une protection contre les court-circuits (partie magnétique) et une protection contre les surcharges (partie thermique). L’interrupteur différentiel est moins cher que le disjoncteur différentiel et son emploi est possible lorsque la protection magnéto-thermique est assurée par ailleurs.

D’autres moyens de protection contre les contacts indirects sont possibles. On peut utiliser des matériels électriques possédant une double isolation ; ces matériels sont dits de classe II.

Schéma de liaison à la terre
Dans la quasi-totalité des locaux d’habitation en France, le schéma de liaison à la terre est du type « TT ». La première lettre indique la position de Neutre. Dans ce cas, il s’agit d’un Neutre raccordé à la terre. La seconde lettre indique la position des masses métalliques. Dans ce cas, il s’agit de masses métalliques mises à la Terre.

Il existe d’autres schémas de liaison à la terre tel le TN (variantes TNS et TNC) ainsi que le régime IT.

La protection des personnes
Outre la valeur de l’intensité du courant qui traverse l’organisme, la durée de passage du courant est un facteur aggravant du risque encouru. Une personne traversée par un courant de 350 mA durant 0,5 seconde est en réel danger de mort. Un risque de paralysie réspiratoire s’observe dès qu’un courant de 30 mA parcourt l’organisme durant 30 secondes environ. Pour un temps de coupure de 0,5 il n’y a aucun risque mortel lorsque l’intensité du courant parcourant le corps est inférieur à 30 mA. C’est la raison pour laquelle la norme impose en aval du disjonteur de tête une ou plusieurs protections différentielles haute sensibilité calibrées à 30 mA.

Toutes les masses métalliques de l’installation électrique sont raccordées à la prise de terre. La résistance de la prise de terre ne doit pas excéder la valeur RA=100 ohms. Cette valeur maximale justifie la présence d’un disjoncteur général en tête d’installation, équipé d’une protection différentielle de 500 mA (milliampère). Si on admets que la tension limite de sécurité en courant alternatif UL=50 V pour les locaux secs et en appliquant la loi d’Ohm, on obtient la valeur suivante de l’intensité maximale du courant différentiel résiduel: 500 mA.

4) Masses équipotentielles

5) Parafoudre

Le parafoudre limite le niveau de surtensions provoquées par la foudre. Il est placé entre un conducteur actif et la masse de l'équipement à protéger. Un parafoudre de tableau offre une protection générale de l'installation suffisante dans les zones où les risques sont faibles ou moyens.

6) Cheminement des câbles et blindage

7) Mise à terre d'un conducteur continu

Fabricants: Citel, Dehn, Eutelec, Hager, Legrand, Leutron, Phoenix Contact, Saltek, Schurter, Soulé

B) Le court-circuit

En courant alternatif, un court-circuit est dû à un contact accidentel entre phase et neutre ou, dans le cas d'une installation en triphasé, entre deux phases. En continu, un court-circuit se produit lorsque les deux polarités entre en contact. Ce phénomène peut être provoqué par le branchement d'un appareil defectueux, par une ampoule électrique qui "grille", par la présence d'eau sur les lignes électriques,...
Lors d'un court-circuit, le contact entre les deux conducteurs provoque une fortes augmentation de l'intensité en un temps très bref et une augmentation de la température des conducteurs. Cette température élevée peut avoir pour effet de détruire l'isolant des conducteurs, d'échauffer le support des lignes (moulures en bois, gaine) ce qui entraine des risque d'incendie.

C) Le défaut d'isolement

La liaison équipotentielle appartient aux mesures qui empêchent l'apparition de différence de potentiel. Ces différences de potentiel sont dangereuses pour un individu qui se trouverait entre deux éléments conducteurs. S'il n'y a pas de liaison équipotentielle, un défaut d'isolement sur les lignes électriques peut donner naissance à des différence de potentiel ou des tensions très dangereuses entre de éléments conducteurs.

Il faut relier la ligne principale de mise à la terre aux conduites et éléments de construction qui conduisent l'électricité via une barette de répartition.