Avec le développement rapide de l’industrie mondiale des nouvelles énergies, le photovoltaïque (PV) est devenu une solution d’énergie propre largement utilisée par les entreprises, les parcs industriels, les bâtiments commerciaux et les clients résidentiels. Cependant, par rapport aux systèmes de distribution traditionnels, les systèmes photovoltaïques sont souvent installés sur les toits des bâtiments, dans des espaces ouverts ou dans de grandes centrales photovoltaïques, les exposant à une exposition prolongée à l'environnement naturel, les rendant plus vulnérables aux coups de foudre et aux surtensions du réseau.
En tant que fabricant de parasurtenseurs (SPD), nous avons constaté que de nombreuses pannes de systèmes photovoltaïques ne proviennent pas des modules eux-mêmes, mais de surtensions passagères qui endommagent les onduleurs, les dispositifs de surveillance ou les systèmes de communication. Par conséquent, dans la conception moderne des projets photovoltaïques, les parasurtenseurs ne sont plus une option, mais un élément important pour garantir le fonctionnement sûr du système.
Alors pourquoi les systèmes photovoltaïques doivent-ils être équipés de parasurtenseurs ? Cet article analysera cela du point de vue de l’application pratique.
1. Les systèmes photovoltaïques sont plus sensibles aux impacts de foudre
Contrairement aux équipements électriques intérieurs conventionnels, la plupart des équipements d’un système photovoltaïque sont installés à l’extérieur pendant de longues périodes.
Par exemple:
Modules photovoltaïques
Boîte de combinaison
Système à bascule
Câbles CC
Onduleur
Ils sont généralement situés sur une grande surface et à proximité du point culminant du bâtiment.
Lors d’un éclair, une puissante surtension peut être générée par induction électromagnétique, même si elle n’atteint pas directement le système photovoltaïque.
Cette surtension transitoire se propage rapidement le long du circuit et affecte gravement les équipements du système.
Par conséquent, le système photovoltaïque constitue un scénario d’application typique présentant un risque élevé de foudre.
2. Protection des équipements de base tels que les onduleurs
Les onduleurs sont souvent l’un des appareils les plus précieux et les plus critiques de l’ensemble du système photovoltaïque.
Sa fonction principale est de convertir le courant continu (DC) généré par l'ensemble PV en courant alternatif et de le connecter au réseau électrique.
Cependant, l’onduleur intègre un grand nombre de composants électroniques sophistiqués.
Par exemple:
Modules IGBT
Circuit de contrôle
Module de communication
Système de surveillance
Ces composants électroniques sont très sensibles aux surtensions.
Une fois affectée par la surtension, elle peut entraîner :
Arrêt du système
Interruption de communication
Perte de puissance
Dommages à l'équipement
L'installation de parasurtenseurs peut réduire efficacement les surtensions transitoires d'impact sur l'onduleur.
3. Prévenir les dommages aux modules photovoltaïques et aux boîtiers de combinaison
Beaucoup de gens pensent que la foudre n’affecte que l’onduleur.
En fait, les composants photovoltaïques et les boîtiers de mixage sont également menacés. En particulier, dans les-projets électriques terrestres à grande échelle :
Grande zone de panneaux photovoltaïques ;
Longueur du câble
Risque élevé de déclenchement de coups de foudre
Lorsque la surtension se propage le long de la ligne CC, elle peut entraîner :
Performances du module dégradées
boîtes de combinaison
Terminaux d'incinération
Les parasurtenseurs côté CC peuvent libérer rapidement de l'énergie avant qu'une surtension ne pénètre dans l'appareil, réduisant ainsi le risque de dommages.
4. Réduire les temps d'arrêt du système et les pertes de production d'électricité
Pour les projets photovoltaïques commerciaux et industriels, les temps d’arrêt du système entraînent une perte économique directe.
Par exemple:
Diminution des revenus de la production d’électricité
Perturbation de la production
Augmentation des coûts de maintenance
Si un équipement critique est endommagé par une surtension, la réparation et le remplacement prennent souvent beaucoup de temps.
Lorsqu'une surtension se produit, le SPD réagit rapidement pour limiter la surtension à une plage sûre.
Cela contribue à améliorer la continuité du système et à réduire le risque de temps d’arrêt imprévu.
5. Les systèmes photovoltaïques sont menacés à la fois en courant alternatif et en courant continu
Comparé au système électrique ordinaire, le système photovoltaïque a une structure plus unique.
Il comprend :
Côté CC
Comprend :
Modules photovoltaïques
Cordes photovoltaïques
Boîte de combinaison
Entrée de l'onduleur
Côté Communicant
Comprend :
Sortie de l'onduleur
Armoires de distribution
Système de génération de réseau connecté
Les orages peuvent pénétrer dans le système par les côtés DC et AC.
Par conséquent, une solution complète de protection contre la foudre photovoltaïque nécessite généralement :
SPD CC
SPD CA
Double protection.
Cela crée tout un système de protection.
6. Conformité aux spécifications industrielles et techniques
Avec la réglementation croissante de l'industrie photovoltaïque, de plus en plus de pays et de régions exigent que les projets soient équipés de mesures de protection contre les surtensions.
En particulier:
Projets photovoltaïques commerciaux et industriels
Grandes centrales électriques-installées au sol
Systèmes photovoltaïques dans les bâtiments publics
Au stade de la conception, il est généralement nécessaire de prendre en compte :
Évaluation du risque de foudre
Schéma de configuration SPD
Conception du système de mise à la terre
Les exigences standard contribuent non seulement à améliorer la sécurité du système, mais également à améliorer le taux d'acceptation du projet.
7. Protection des systèmes de surveillance et de communication
Les centrales photovoltaïques modernes dépendent non seulement du fonctionnement d’équipements de production d’électricité, mais nécessitent également un grand nombre d’équipements de surveillance intelligents.
Par exemple:
Appareils d'acquisition de données
Systèmes de surveillance environnementale
Module de communication
Plateformes de surveillance à distance
Ces appareils utilisent généralement des composants électroniques-basse tension.
Ils sont plus vulnérables aux surtensions que les équipements électriques.
Par conséquent, la protection contre les surtensions protège non seulement le système de production d’électricité lui-même, mais protège également le fonctionnement stable de l’ensemble du réseau de surveillance.
8. Améliorer le retour sur investissement global du système
Du point de vue de l'investissement dans un projet, le coût des parasurtenseurs ne représente généralement qu'une petite fraction de l'investissement total dans les systèmes photovoltaïques.
Cependant, la valeur qu’ils apportent est énorme.
Comprend :
Réduire le risque de dommages aux équipements
Coûts de maintenance réduits
Augmenter la disponibilité du système
Extension de la durée de vie des équipements
Améliorer la stabilité des revenus de la production d’électricité
Une configuration raisonnable du SPD constitue un investissement-rentable pour les installations photovoltaïques dont la durée de vie nominale est supérieure à 20 ans.
Pourquoi de plus en plus de projets photovoltaïques mettent-ils l’accent sur les configurations SPD ?
Avec le niveau d'intelligence croissant de l'onduleur et l'échelle croissante des centrales photovoltaïques, la valeur de l'équipement et la complexité du système augmentent également.
En cas de surtension, cela entraînera non seulement une panne d'équipement unique, mais affectera également le fonctionnement de l'ensemble de l'usine.
En conséquence, de plus en plus de projets intègrent une protection contre les surtensions dans leur conception globale dès les premières étapes de la construction.
Les économiseurs de surtension (SPD) sont devenus aussi importants pour les systèmes photovoltaïques modernes que les disjoncteurs et les fusibles.
Conclusion:
Les systèmes photovoltaïques fonctionnent longtemps à l'extérieur et sont confrontés à des risques tels que la foudre, les fluctuations du réseau et les surtensions induites. L'installation de parasurtenseurs protège non seulement les onduleurs, les composants photovoltaïques et les équipements de surveillance contre les dommages causés par les surtensions, mais réduit également les temps d'arrêt, réduit les coûts de maintenance et améliore la fiabilité à long terme des systèmes de production d'électricité. La configuration correcte des parasurtenseurs côté CA est devenue une étape cruciale pour les propriétaires qui souhaitent garantir un fonctionnement sûr et un retour sur investissement pour les projets photovoltaïques.
FAQ Le système photovoltaïque a-t-il besoin de parasurtenseurs ?
Pour la plupart des projets photovoltaïques, il est recommandé d'installer des dispositifs de décharge spéciaux, en particulier dans les systèmes extérieurs et les zones à forte activité éclair.
De combien de SPD un système photovoltaïque a-t-il besoin ?
Les parasurtenseurs doivent généralement être installés du côté DC et AC pour former un système de protection complet.
Les parasurtenseurs peuvent-ils empêcher les coups de foudre directs ?
Les SPD (Sustaining Voltage Detectors) sont principalement utilisés pour limiter les surtensions provoquées par la foudre. La protection directe contre la foudre nécessite également l'utilisation de paratonnerres et de systèmes de mise à la terre.
Pourquoi les onduleurs photovoltaïques sont-ils sensibles aux grosses vagues ?
Les onduleurs contiennent de nombreux composants électroniques très sensibles aux surtensions transitoires et nécessitent donc une protection centralisée.
Le SPD peut-il continuer à protéger les équipements après une panne ?
Non. Le système doit être remplacé rapidement après une expiration ou un dysfonctionnement. Sinon, le système perdra sa capacité efficace de protection contre les surtensions.