Comment fusionner correctement un système solaire

Les panneaux solaires sont récemment devenus beaucoup plus courants alors que les gens du monde entier commencent à adopter un mode de vie plus vert et plus durable. Sortir du réseau nécessite que certaines personnes soient capables de faire leurs propres travaux ménagers, et dans des circonstances comme celle-ci, savoir comment câbler correctement les panneaux solaires est essentiel. 

Dans la plupart des cas, un fusible du système solaire est nécessaire entre un panneau solaire et son régulateur de charge car les fusibles et disjoncteurs protéger le câblage contre la surchauffe. Cela évite également que les appareils ne prennent feu ou ne soient endommagés en cas de court-circuit. Cependant, si les panneaux solaires sont câblés en série, un fusible est rarement nécessaire.

Qu'est-ce qu'un fusible solaire ?

Le fusible solaire est une sorte de fusible spécialement destiné aux systèmes d'énergie solaire, qui sert de ligne de défense critique contre les défauts électriques de votre système solaire. Ils sont conçus pour protéger les équipements solaires contre les surchauffes, les surcharges ou les courts-circuits qui pourraient survenir. Lorsqu'un défaut électrique se produit, le fusible agit comme un maillon faible du circuit, fondant et coupant la connexion pour empêcher la circulation d'un courant excessif. Le fusible solaire peut être choisi en fonction de plusieurs facteurs tels que la taille et la forme physiques, l'intensité nominale, le pouvoir de coupure et bien d'autres encore.

Sans une utilisation appropriée des fusibles, un court-circuit ou une surcharge peut provoquer une surchauffe des fils, la fonte de l'isolation et même déclencher un incendie. Les fusibles aident à atténuer ces risques en interrompant rapidement le flux électrique avant que des dommages ne surviennent. Ils protègent également vos panneaux solaires du courant inverse, qui peut se produire lorsqu'un panneau devient ombragé ou défectueux, l'amenant potentiellement à tirer du courant d'autres panneaux de la chaîne.

Quand fusionner les panneaux solaires

Le NEC fournit des lignes directrices pour la fusion des panneaux solaires basées sur le courant de court-circuit (Isc) des panneaux. Le code exige que le calibre du fusible soit d'au moins 156 % de l'Icc du panneau. Par exemple, si un panneau solaire a un Isc de 10 A, la valeur nominale minimale du fusible serait de 15.6 A, arrondie à la taille de fusible standard suivante de 20 A.

Câblage en série : situations dans lesquelles vous n'avez pas besoin de fusibles

Lorsque les panneaux solaires sont câblés en série, le courant circulant dans chaque panneau est le même. Dans cette configuration, un seul fusible à l’extrémité de la chaîne suffit généralement à protéger l’ensemble du réseau. Le panneau solaire n'a pas besoin d'être protégé par un fusible si le courant de court-circuit du panneau solaire est inférieur à la valeur nominale maximale du fusible en série du panneau solaire. Pour les raisons suivantes, la fusion de ce type de baie ne présente aucun avantage ni protection supplémentaire :

Trois panneaux de 200W sont connectés en séquence. Chaque panneau solaire a un calibre de fusible série maximum de 15 A et un courant de court-circuit série maximum de 10.2 A, 9.8 A et 9.8 A, respectivement.

Étant donné que la valeur nominale maximale du fusible en série est de 15 A, nous pouvons supposer que les fils internes, les diodes, les connexions et les autres parties du panneau solaire réel peuvent supporter un courant maximal de 15 A.

Étant donné que le courant de court-circuit du générateur est de 10.2 A, il est raisonnable d'affirmer que si un court-circuit ou un autre dysfonctionnement devait se produire dans l'un des panneaux solaires, le panneau serait équipé pour gérer la situation car le courant de court-circuit ne peut pas dépasser le calibre maximum du fusible du panneau.

Cela ne permettra finalement jamais au fusible de sauter. Faire subir au fusible des coups gênants en permanence lorsqu'il fonctionne normalement. Pour cette raison, un fusible n'est pas nécessaire pour cette situation, selon le code.

Câblage parallèle : lorsque des fusibles sont nécessaires

Cependant, lorsque les panneaux solaires sont connectés en parallèle, chaque chaîne transporte son propre courant. Dans ce cas, des fusibles sont nécessaires pour chaque chaîne parallèle afin d'éviter qu'un court-circuit dans une chaîne n'affecte les autres. Le NEC exige que chaque chaîne connectée en parallèle soit protégée individuellement par un fusible, le calibre du fusible ne dépassant pas le calibre maximum du fusible en série des panneaux.

OÙ FUSIONNER ?

Il existe trois emplacements différents où le fusible peut être installé dans les panneaux solaires. Le premier se situe entre le parc de batteries et le contrôleur de charge. Deuxièmement, il peut être placé entre le contrôleur de charge et les panneaux solaires. Enfin, le fusible peut également être présent entre l'onduleur et le parc de batteries.

Un fusible ou un disjoncteur installé entre le contrôleur de charge et le groupe de batteries peut protéger contre les courts-circuits et les surcharges. Ce fusible doit être conçu pour gérer le courant de sortie maximum du contrôleur de charge.

Le fusible entre le contrôleur de charge et le panneau solaire fonctionne efficacement pour protéger contre la surchauffe des fils tout en protégeant l'appareil contre tout dommage.

Un fusible ou un disjoncteur installé entre le parc de batteries et l'onduleur peut également protéger contre les courts-circuits et les surcharges. Le fusible doit être conçu pour gérer la consommation de courant maximale de l'onduleur.

De quel type/taille de fusible avons-nous besoin ?

Pour systèmes photovoltaïques (PV) pour fonctionner en toute sécurité, de manière fiable et sur le long terme, les fusibles doivent être correctement dimensionnés. Contrairement aux applications habituelles de distribution et de contrôle de l'énergie électrique, les fusibles du système solaire sont sensibles à des circonstances particulières. Une exposition à long terme à des facteurs environnementaux peut entraîner des températures ambiantes aberrantes, qui à leur tour ont un impact sur le choix des conducteurs, le dimensionnement et les performances des fusibles. 

En outre, PV les modules produisent des courants continus, contrairement aux circuits traditionnels, qui sont généralement dimensionnés en fonction de charges continues, ce qui nécessite des considérations supplémentaires pour le dimensionnement des fusibles. Dans ces conditions, une technique particulière de dimensionnement des fusibles solaires dans PV systèmes est nécessaire.

Fusion de panneaux solaires 

Les panneaux solaires commerciaux de plus de 50 watts utilisent des câbles de calibre 10 qui peuvent résister à des flux de courant allant jusqu'à 30 ampères. Dans de tels cas, la fusion n'est pas une nécessité si les panneaux sont reliés entre eux en série. Cependant, la situation change considérablement lorsque les panneaux sont interconnectés en parallèle. Par exemple, s'il y a quatre panneaux, chacun évalué à 15 ampères, un court-circuit dans l'un d'entre eux pourrait diriger les 60 ampères vers le panneau en court-circuit. Cela entraînera que les fils menant à ce panneau recevront un courant nettement supérieur à 30 ampères, ce qui pourrait provoquer un incendie de cette paire de fils. Par conséquent, dans les connexions parallèles, il est crucial d’installer des fusibles sur chaque panneau pour éviter un flux de courant excessif pouvant entraîner une surchauffe et des risques d’incendie.

Fusibles pour un boîtier parallèle/combineur

A boîte de combinaison est utilisé dans un système parallèle pour contenir les fusibles et les disjoncteurs de chaque panneau ainsi qu'un ou plusieurs fusibles « combinés » qui se connectent au contrôleur de charge ou à l'onduleur raccordé au réseau. Nous devons d’abord calculer le courant le plus défavorable qui circulera en fonction de nos panneaux uniques avant de dimensionner ce fusible/disjoncteur « combiné ». Il est important de noter que l'ampérage total de tous les fusibles du boîtier de mixage ne doit pas dépasser la valeur nominale d'entrée maximale du contrôleur de charge ou l'intensité admissible des fils sortant du boîtier de mixage.

Chargeur vers fusible ou disjoncteur de batterie

Parce que les pires cas d'amplis circulant vers et depuis un Largeur d'impulsion modulée (PWN) le contrôleur de charge est le même, le fusible et la taille du fil peuvent correspondre. Au contraire, les contrôleurs de charge MPPT ont la capacité à la fois de réduire la tension et d'augmenter le courant circulant entre le contrôleur et le banc de batteries, ce qui nécessite de recalculer la taille exacte du fil et du fusible ou de consulter le manuel du contrôleur de charge. Pour leur contrôleur de charge Solar Boost 50 (ampères), par exemple, Blue Sky conseille d'installer un fusible/disjoncteur de 60 ampères entre l'appareil et le groupe de batteries. Une fois de plus, choisissez un fil avec la bonne note.

Fusion entre le groupe de batteries et l'onduleur

Le dernier fusible ou disjoncteur entre le groupe de batteries et l'onduleur doit être dimensionné en fonction de la puissance nominale continue de l'onduleur et du courant de surtension maximal qu'il peut gérer. Consultez les spécifications du fabricant de l'onduleur pour déterminer la taille appropriée du fusible ou du disjoncteur. En règle générale, le fusible doit être évalué à 1.25 à 1.5 fois le courant nominal continu de l'onduleur. Par exemple, si votre onduleur a une puissance nominale continue de 2000 24 W à 2000 volts, le courant continu serait de 24 83.3 W ÷ 105 V = 125 A. Dans ce cas, vous choisirez un fusible ou un disjoncteur d'une valeur nominale comprise entre XNUMX A et XNUMX A.

Outils nécessaires 

• Chercheur d'angle
• Niveau torpille
• Bande de poisson
• Ligne de craie
• Perceuse sans fil (14.4 V ou plus), plusieurs batteries
• Forets Unibit et multiples (bois, métal, maçonnerie)
• Scie à trou
• Perforation
• Clé dynamométrique à douilles profondes
• Clés à douille 
• Pinces à dénuder
• Sertisseuses
• Pince à aiguilles
• Pince de poseur de lignes
• Pince à joint antidérapant
• Petits coupe-câbles
• Grands coupe-câbles
• Multimètre AC/DC
• Scie à métaux
• Mètre ruban
• Couverture, carton ou plastique noir 
• Rallonges robustes
• Pistolet à calfeutrer
• Extracteurs de fusibles

Différences entre les fusibles et les disjoncteurs

Les fusibles et les disjoncteurs servent tous deux à protéger votre système solaire des pannes électriques, mais ils fonctionnent de manière légèrement différente. Les fusibles sont des dispositifs à usage unique qui fondent et coupent le circuit lorsqu'ils rencontrent une situation de surintensité. Une fois qu'un fusible saute, il doit être remplacé.

Les disjoncteurs, en revanche, peuvent être réinitialisés après leur déclenchement. Ils utilisent un interrupteur mécanique pour couper le circuit lorsqu'une surintensité est détectée. Une fois le défaut résolu, le disjoncteur peut être réinitialisé, rétablissant ainsi l'alimentation du circuit.

Dans les systèmes solaires, les fusibles sont plus couramment utilisés pour les courants plus faibles, comme dans les chaînes de panneaux solaires ou entre le contrôleur de charge et la batterie. Les disjoncteurs sont souvent utilisés pour les applications à courant plus élevé, par exemple entre le groupe de batteries et l'onduleur.

Sélection du type de fusible approprié

Lors de la sélection des fusibles pour votre système solaire, il est important de choisir le type et la taille appropriés. Les types de fusibles les plus couramment utilisés dans les applications solaires sont :

• Fusibles ANL (à lame) : Ces fusibles sont couramment utilisés dans les circuits de batterie et d'onduleur et sont disponibles dans des tailles de 20 A à 750 A.
• Fusibles Midget (ATC) : ces petits fusibles à lame sont souvent utilisés dans les chaînes de panneaux solaires et les boîtiers de combinaison, avec des tailles allant de 1 A à 30 A.
• Fusibles à cartouche : ces fusibles cylindriques sont disponibles dans une large gamme de tailles et sont souvent utilisés dans les applications à haute tension.

Lors de la sélection d'une taille de fusible, reportez-vous toujours aux directives NEC et aux spécifications de vos composants solaires. Les fusibles doivent être conçus pour gérer au moins 156 % du courant attendu, arrondi à la taille de fusible standard supérieure.

Erreurs courantes à éviter lors de la fusion d'un système solaire

• Fusibles sous-dimensionnés ou surdimensionnés : l'utilisation d'un fusible trop petit peut le faire sauter prématurément, tandis que l'utilisation d'un fusible trop gros peut ne pas fournir une protection adéquate. Dimensionnez toujours les fusibles conformément aux directives NEC et aux spécifications des composants.
• Négliger de fusionner les panneaux connectés en parallèle : chaque chaîne connectée en parallèle doit être fusionnée individuellement pour éviter qu'un court-circuit dans une chaîne n'affecte les autres. Ne pas fusionner les chaînes parallèles peut entraîner des dommages et des risques d'incendie.
• Placement ou installation incorrecte des fusibles : les fusibles doivent être installés aussi près que possible de la source d'alimentation et toujours sur le fil positif. Un placement ou une installation incorrecte peut réduire l'efficacité du fusible et potentiellement endommager votre système.

Techniques appropriées d’installation des fusibles

Lorsque vous installez des fusibles dans votre système solaire, suivez ces bonnes pratiques :

• Utilisez le bon porte-fusible ou le tableau électrique pour connaître le type et la taille du fusible. Pour en savoir plus sur les boîtiers de composants, veuillez lire la suite. Porte-fusibles : tout ce que vous devez savoir.
• Installez des fusibles sur le fil positif, aussi près que possible de la source d'alimentation.
• Utilisez des tailles de fils et des connecteurs appropriés, garantissant une connexion étanche et sécurisée.
• Étiquetez clairement chaque fusible ou disjoncteur, en indiquant son objectif et sa valeur nominale.
• Gardez les fusibles et les disjoncteurs propres et exempts de corrosion, en les remplaçant si nécessaire.

Entretien et dépannage

Un entretien et une inspection réguliers de vos fusibles et disjoncteurs solaires peuvent aider à prévenir les problèmes et à assurer la longévité de votre système. Périodiquement:

• Inspectez visuellement les fusibles et les disjoncteurs pour détecter tout signe de corrosion, de dommage ou de surchauffe.
• Vérifiez l'étanchéité et la propreté des connexions.
• Testez la continuité des fusibles à l’aide d’un multimètre pour vous assurer qu’ils sont toujours fonctionnels.
• Remplacez les fusibles grillés ou les disjoncteurs déclenchés, en recherchant la cause du défaut avant de rétablir le courant.

Si vous rencontrez des pannes de fusibles ou des déclenchements de disjoncteurs répétés, cela peut indiquer un problème plus grave avec votre système solaire. Consultez un installateur solaire professionnel ou un électricien pour diagnostiquer et résoudre le problème.

Conclusion

Toutes système de panneaux solaires qui comprend un fusible entre les panneaux et le contrôleur de charge est fortement conseillé car il protégera les appareils électriques et les gadgets des surtensions et empêchera les fils de surchauffer ou de prendre feu à la suite d'une surintensité. Même si un plus petit PV système avec des panneaux connectés en série peut ne pas nécessiter de fusible, il est toujours conseillé d'être prudent que désolé. Un fusible à fusion rapide est l'option la plus sûre pour le système. Faire référence à Beny pour de meilleures solutions pour les systèmes d'énergie solaire.