Étant donné que les dispositifs de protection contre les surtensions CC pour les installations photovoltaïques doivent être conçus pour fournir une exposition complète à la lumière du soleil, ils sont très vulnérables aux effets de la foudre. La capacité d'un générateur photovoltaïque est directement liée à sa surface exposée, de sorte que l'impact potentiel des événements de foudre augmente avec la taille du système. Là où les phénomènes d'éclairage sont fréquents, les systèmes PV non protégés peuvent subir des dommages répétés et importants aux composants clés. Cela entraîne des coûts de réparation et de remplacement substantiels, des temps d'arrêt du système et une perte de revenus. Des dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) correctement conçus, spécifiés et installés minimisent l'impact potentiel des événements de foudre lorsqu'ils sont utilisés conjointement avec des systèmes de protection contre la foudre.
L'exposition à long terme à des transitoires de faible amplitude détériore le matériau diélectrique et d'isolation dans l'équipement du système PV jusqu'à ce qu'il y ait une panne finale. De plus, des transitoires de tension peuvent apparaître sur les circuits de mesure, de contrôle et de communication. Ces transitoires peuvent sembler être des signaux ou des informations erronés, entraînant un dysfonctionnement ou un arrêt de l'équipement. Le placement stratégique des SPD atténue ces problèmes car ils fonctionnent comme des dispositifs de court-circuit ou de serrage.
Caractéristiques techniques des parafoudres
La technologie SPD la plus couramment utilisée dans les applications photovoltaïques est la varistance à oxyde métallique (MOV), qui fonctionne comme un dispositif de limitation de tension. Les autres technologies SPD comprennent la diode à avalanche au silicium, les éclateurs contrôlés et les tubes à décharge de gaz. Les deux derniers sont des dispositifs de commutation qui apparaissent comme des courts-circuits ou des leviers. Chaque technologie a ses propres caractéristiques, ce qui la rend plus ou moins adaptée à une application spécifique. Des combinaisons de ces dispositifs peuvent également être coordonnées pour fournir des caractéristiques plus optimales qu'elles n'offrent individuellement.
Un SPD doit être capable de changer d'état assez rapidement pendant la brève période de présence d'un transitoire et de décharger l'amplitude du courant transitoire sans défaillance. L'appareil doit également minimiser la chute de tension sur le circuit SPD pour protéger l'équipement auquel il est connecté. Enfin, la fonction SPD ne doit pas interférer avec le fonctionnement normal de ce circuit.
Les caractéristiques de fonctionnement des parafoudres sont définies par plusieurs paramètres que celui qui sélectionne les parafoudres doit comprendre. Ce sujet nécessite plus de détails qui peuvent être abordés ici, mais voici quelques paramètres qui doivent être pris en compte : tension de fonctionnement continue maximale, application ca ou cc, courant de décharge nominal (défini par une amplitude et une forme d'onde), niveau de protection de tension (le tension aux bornes qui est présente lorsque le SPD décharge un courant spécifique) et une surtension temporaire (une surtension continue qui peut être appliquée pendant un temps spécifique sans endommager le SPD).
Des parafoudres utilisant différentes technologies de composants peuvent être placés dans les mêmes circuits. Cependant, ils doivent être sélectionnés avec soin pour assurer une coordination énergétique entre eux. La technologie de composant avec la capacité de décharge la plus élevée doit décharger la plus grande amplitude du courant transitoire disponible tandis que l'autre technologie de composant réduit la tension transitoire résiduelle à une amplitude inférieure car elle décharge un courant moindre.
Le SPD doit avoir un dispositif d'autoprotection intégré qui le déconnecte du circuit en cas de défaillance du dispositif. Pour rendre cette déconnexion apparente, de nombreux SPD affichent un indicateur qui indique son état de déconnexion. L'indication de l'état du SPD via un ensemble auxiliaire intégré de contacts est une fonctionnalité améliorée qui peut fournir un signal à un emplacement distant. Une autre caractéristique importante du produit à prendre en compte est de savoir si le SPD utilise un module amovible à l'épreuve des doigts qui permet de remplacer facilement un module défaillant sans outils ni besoin de mettre le circuit hors tension.