La sécurité incendie est la chose la plus importante à garder à l'esprit lorsqu'il s'agit d'énergie solaire. De nombreuses réglementations solaires réduisent les risques d'incendie, mais elles doivent être régulièrement mises à jour pour réduire les risques pour les pompiers lors de l'exécution de leurs tâches sur ou dans des bâtiments avec PV tableaux.
De nombreux pays ont mis les précautions de sécurité en priorité pour garantir que fonctions de l'énergie solaire en toute sécurité et permet aux pompiers et autres premiers intervenants de se rendre dans la zone de sécurité incendie. L'arrêt rapide peut être utilisé dans cette situation.
Examinons plus en détail les critères d'arrêt rapide et voyons pourquoi il est crucial que tous les installateurs solaires et propriétaires de systèmes en soient conscients.
Le Code national de l'électricité a introduit l'exigence d'un arrêt rapide en tant qu'exigence de sécurité électrique aux États-Unis (NEC).
Solaire PV les systèmes doivent avoir une méthode pour désactiver ou abaisser la tension des modules solaires sur le toit afin de répondre à ce critère. Cela nécessite l'ajout d'un interrupteur "marche ou arrêt".
L'arrêt rapide offre aux installateurs solaires ou aux pompiers un moyen sûr d'arrêter ou de réduire la tension et le courant d'un générateur photovoltaïque, leur permettant de travailler en toute sécurité et de manière productive tout en évitant les risques électriques.
Les onduleurs ont la capacité de s'arrêter afin d'interrompre le flux d'énergie généré par les modules à travers eux. Cependant, les panneaux solaires continueront à produire de l'électricité tant que le soleil sera levé, en plaçant une tension et un courant sur les fils qui relient les panneaux à l'onduleur.
Couper ou diminuer la tension sur votre toit au niveau des modules réduit ou élimine la possibilité qu'un pompier soit choqué par une tension excessive provenant des modules solaires.
L'onduleur et le dispositif d'arrêt rapide au niveau du module doivent communiquer entre eux conformément au code électrique national des États-Unis et, ensemble, ils forment un système.
Un dispositif d'arrêt rapide est une sorte de micro-onduleur ou d'électronique de puissance au niveau du module (MLPE). Ils sont équipés d'outils qui peuvent arrêter et réduire la tension de sortie dans tout le système solaire afin de respecter PV Règlements d'arrêt rapide.
Enfin, un système d'arrêt rapide nécessite un onduleur. L'électricité générée par les modules solaires est transformée en énergie utile pour votre maison via un onduleur (pour plus d'informations sur ce processus, lisez notre blog précédent). À l'intérieur de l'onduleur se trouvent plusieurs initiateurs d'arrêt rapide.
Ces trois composants sont appelés équipements photovoltaïques à arrêt rapide. Ces dispositifs permettent un système d'arrêt rapide en ramenant la tension à un niveau sûr. Pour un arrêt rapide, PVRSE et PVRSS doivent être homologués UL. L'interrupteur d'arrêt rapide peut cesser de fonctionner si ces pièces ne fonctionnent pas correctement.
Un changement plus profond dans la structure énergétique mondiale a conduit à une expansion du nouveau système électrique, qui utilise une nouvelle énergie comme combustible principal, et à une augmentation du nombre de structures dotées de systèmes photovoltaïques sur les toits.
Qu'il s'agisse d'un système domestique ou d'une centrale électrique industrielle et commerciale, il est prévu que la capacité installée du photovoltaïque augmentera considérablement, et les problèmes de sécurité qui y sont associés ont toujours retenu l'attention de l'industrie.
Les solutions doivent être fiables car la sécurité des pompiers nécessite un arrêt au niveau du module. Le réseau doit être correctement éteint et hors tension lorsqu'un arrêt rapide est activé par les dispositifs d'arrêt rapide.
Les pompiers présument que le réseau est en fait hors tension, donc si cela ne se produit pas, le risque pourrait même être plus grand qu'il ne le serait sans la procédure d'arrêt.
Alors, comment pouvons-nous assurer une commutation en toute sécurité ? Les sectionneurs CC mécaniques, tels que ceux utilisés sur les onduleurs, doivent réussir les tests conformément à la norme UL 98B. En plus d'autres tests de sécurité, cette norme impose des tests dans des conditions similaires à celles dans lesquelles le sectionneur est destiné à fonctionner.
Les commutateurs CC à semi-conducteurs d'aujourd'hui, en revanche, ne sont testés que selon UL1741 et sont utilisés dans la conformité d'arrêt au niveau du module. Un sectionneur CC ou un interrupteur de sécurité n'est pas couvert par UL 1741.
L'environnement de travail des appareils MLPE est en fait plus difficile que l'environnement de travail d'une déconnexion CC typique sur ou sur l'onduleur. Il est recommandé de tester la fonction d'arrêt rapide en dehors de la plage de températures de fonctionnement normales.
Le bruit électrique peut être produit par des composants électroniques. Ce n'est généralement pas un problème du côté CC d'un système solaire. Cependant, les niveaux de bruit peuvent augmenter considérablement et entraver la détection précise des défauts d'arc lors de l'utilisation de l'équipement d'arrêt rapide d'aujourd'hui.
Disjoncteur de défaut d'arc (AFCI) les algorithmes gardent une trace du courant et de la tension CC du système solaire et recherchent des caractéristiques spécifiques (telles que des fluctuations brusques) qui ressemblent à des arcs. Ils basent leur détection sur une collection de signatures d'arc qui décrivent à quoi ressemble un arc typique.
Le AFCI est activé pour éteindre un arc ou arrêter un arc potentiel avant que tout dommage ne se produise si les modèles de courant et de tension détectés ressemblent à une signature d'arc. La AFCI l'algorithme a du mal à distinguer un véritable arc lorsque le bruit électrique produit par une dispositifs d'arrêt (comme à partir des fréquences de commutation des optimiseurs) fournit des signaux qui ressemblent à de vrais arcs.
En raison de l'agitation, il y a un risque plus élevé de déclenchement intempestif ou, pire encore, de ne pas remarquer un arc réel. De plus, il peut être ironique que ce bruit supplémentaire interfère avec les signaux d'arrêt de certains systèmes, ce qui rend difficile de croire qu'ils s'arrêteront si nécessaire.
Les connecteurs CC sont un contributeur majeur aux arcs série dans un PV réseau, selon les recherches de l'Institut Fraunhofer en Allemagne et du BRE National Solar Center au Royaume-Uni. Les problèmes de connecteur CC ont généralement l'une des deux causes principales suivantes :
1. Erreurs d'installation : Les erreurs d'installation les plus fréquentes sont un sertissage incorrect sur site et des connecteurs qui ne sont pas entièrement installés, ce qui entraîne des connexions faibles pouvant provoquer des arcs électriques.
2. Les erreurs courantes incluent l'utilisation des mauvais outils de sertissage, l'installation imprécise des connecteurs ou simplement une formation d'installation insuffisante.
Les connecteurs CC fabriqués par différents fabricants sont appelés connexions incompatibles. L'incompatibilité provoque des connexions desserrées, de la corrosion, une intrusion d'eau et un comportement de dilatation thermique variable.
Toute méthode d'arrêt rapide qui augmente considérablement le nombre de points de connexion peut rendre le système plus dangereux.
L'adoption de l'énergie solaire est motivée par la rentabilité, il est donc essentiel que les technologies d'arrêt rapide n'entraînent pas une augmentation des coûts du système à des niveaux inaccessibles pour les consommateurs. Les systèmes solaires représentent également un investissement de plus de 20 ans. Les systèmes avec moins de pièces et ceux qui ne soumettent pas l'électronique à des conditions difficiles sur le toit devraient être plus fiables.
La sécurité doit passer en premier lors de l'évaluation des technologies d'arrêt rapide disponibles sur le marché, suivie des coûts supplémentaires.
L'arrêt rapide a été inclus à l'origine dans le Code national de l'électricité (NEC) de 2014 pour donner aux pompiers un moyen facile de mettre hors tension les conducteurs CC du système solaire en cas d'urgence et de maintenir un environnement sûr sur le toit d'un bâtiment.
C'est ainsi que, sur un système solaire à onduleur de chaîne typique, le fil CC du système solaire reste actif lorsque le soleil brille même après l'arrêt de l'onduleur.
Le NEC 2017 a modifié les normes d'arrêt rapide en fonction de la proximité du PV les conducteurs du système sont au PV limite du réseau, qui est maintenant la région qui s'étend sur 1 pied (305 mm) dans toutes les directions à partir du réseau.
Dans les 30 secondes suivant le déclenchement de l'arrêt rapide, PV les circuits à l'intérieur des bâtiments qui sont à l'extérieur de la limite de plus de 3 pieds (1 m) du point d'entrée doivent être limités à pas plus de 30 volts.
À compter du 1er janvier 2019, l'une des trois alternatives suivantes doit être utilisée pour PV circuits qui se trouvent à l'intérieur de la limite du réseau :
Le PV tableau doit être mentionné ou champ désigné comme un PV tableau avec l'arrêt rapide. Tel que PV la matrice doit être configurée et utilisée conformément aux directives indiquées dans l'étiquetage sur le terrain ou dans la liste pour un arrêt rapide PV tableaux.
PV les conducteurs à l'intérieur du périmètre ou à moins de 3 pieds (1 m) du point où la surface du bâtiment les pénètre doivent être limités à pas plus de 80 volts dans les 30 secondes suivant le déclenchement de l'arrêt rapide.
PV les baies installées à plus de 8 pieds d'éléments conducteurs mis à la terre exposés ou du sol et dépourvues de méthodes de câblage exposées et de pièces conductrices sont exemptées de la réglementation.
L'expansion du nouveau système électrique, qui utilise les nouvelles énergies comme combustible principal, et l'augmentation du nombre de bâtiments équipés de systèmes photovoltaïques en toiture sont les résultats d'une transformation plus profonde de la structure énergétique mondiale.
La capacité installée du photovoltaïque devrait augmenter considérablement, qu'il s'agisse d'un système domestique ou d'une centrale électrique industrielle et commerciale, et les problèmes de sécurité qui y sont liés ont toujours attiré l'attention de l'industrie.
Alors que d'autres systèmes d'onduleurs ont besoin de composants supplémentaires pour permettre un arrêt rapide, d'autres sont déjà fondamentalement conformes à l'arrêt rapide au niveau du module (NEC 2017 et versions ultérieures).
Les choix d'onduleurs les plus populaires pour les systèmes de panneaux solaires résidentiels aux États-Unis sont les systèmes de micro-onduleurs et d'optimiseurs de puissance. Heureusement, les optimiseurs de puissance et les micro-onduleurs fonctionnent tous les deux sur le site du panneau et intègrent des fonctions d'arrêt rapide.
« Pour être en conformité avec NEC 2017 ou NEC 2020, vous devrez peut-être en outre installer une électronique de puissance au niveau du module (MLPE) si vous installez un onduleur de chaîne seul. Cela devrait fonctionner si vous combinez des optimiseurs de puissance avec un onduleur de chaîne, comme le fait SolarEdge.
Cependant, lorsque d'autres États ont commencé à mettre en œuvre NEC 2017, de nombreux fabricants d'onduleurs à chaîne et d'autres sociétés solaires ont développé de nouvelles technologies MLPE avec des capacités d'arrêt rapide, de sorte que les optimiseurs de puissance n'étaient pas votre seul choix pour la conformité à l'arrêt rapide. Ces MLPE conçus expressément pour un arrêt rapide sont souvent un choix plus économique que l'ajout d'optimiseurs de puissance ou de micro-onduleurs.
Alors que certains systèmes d'onduleurs peuvent déclencher l'arrêt rapide sans avoir besoin de composants supplémentaires, d'autres ne le font pas. Optimiseurs de puissance et micro-onduleurs les deux incluent des fonctions d'arrêt intégrées. Pour être en conformité avec le code NEC 2017, vous devrez peut-être ajouter des appareils au niveau du module si vous avez un onduleur de chaîne.
Avant d'apporter des modifications à votre système de panneaux solaires, vous devez vérifier si votre système est conforme aux critères d'arrêt rapide, car vous serez inspecté pour la même chose. Pour trouver les meilleurs composants d'arrêt rapide pour votre système, vous pouvez demander l'assistance d'un professionnel.
Les optimiseurs de puissance fournissent une basse tension CC à un onduleur centralisé pour la conversion en tension CA conforme au réseau, et les micro-onduleurs convertissent la basse tension CC en tension CA conforme au réseau électrique. Le courant alternatif est ensuite exporté vers le service électrique pour être utilisé par des charges sur site ou exporté vers le réseau pour être utilisé par d'autres lorsque le réseau électrique est disponible.
Ces MLPE cessent de produire du courant alternatif et ne sont plus en mesure de fournir une tension ou un courant alternatif aux circuits de sortie de l'onduleur ou au réseau, répondant ainsi aux exigences de l'article 690.12, lorsque le réseau tombe en panne ou que le PV les circuits CA du système sont déconnectés du service public par un disjoncteur CA, le retrait d'un compteur de service public ou autre Déconnexion AC.
Lorsque l'alimentation CA de l'onduleur du système est coupée, les systèmes équipés d'optimiseurs de puissance obtiennent une conformité d'arrêt rapide.
L'onduleur envoie un signal aux optimiseurs afin qu'ils puissent automatiquement réduire leur tension de sortie à un volt lors de la perte d'un signal CA. Dans ce cas, les 350 volts moyens d'une ligne de 18 panneaux avec optimiseurs seraient abaissés à 18 volts.
La distance de terminaison de 10 pieds pour les fils CC à l'intérieur du PV le tableau serait réduit à une bordure de 1 pied dans le cadre de la modification proposée par le NEC de 2017 à l'article 690.12. De plus, il conserverait la contrainte de conducteur de 30 volts existante tout en nécessitant une limitation de 80 volts dans le réseau à l'intérieur de la bordure d'un pied.
En conséquence, il serait nécessaire d'éteindre à distance chaque panneau individuel à partir d'un interrupteur principal. Les tensions de chaîne entre les panneaux et le boîtier d'arrêt rapide pourraient encore exister jusqu'à 600 volts CC, par conséquent, les systèmes d'arrêt rapide actuellement utilisés selon les critères NEC 2014 ne seraient pas conformes à ce nouveau critère.
Essentiellement, ce nouveau plan nécessite une sorte de dispositif d'arrêt au niveau du réseau ou du module pour tous les toits PV .
Bien qu'il ne soit pas clair comment une nouvelle limitation de 80 volts dans le réseau améliorerait la sécurité des pompiers et des autres premiers intervenants, la règle supplémentaire peut en fait rendre les installateurs moins sûrs.
Où est la préoccupation concernant le temps prolongé que les installateurs doivent passer à remplacer les appareils défaillants ou usés au niveau du module si l'industrie solaire est obligée de mettre en œuvre un arrêt plus sévère au niveau du module ?
Vous devez tenir compte du fait que les personnes de service seront plus susceptibles de subir des chutes, qui sont la principale cause de décès au travail dans l'industrie de la construction.
Avec peu ou pas de gain de performances, cette règle supplémentaire NEC 2017 proposée à l'article 690.12 augmentera PV complexité du système, risque d'installation et de maintenance, dépenses et difficultés de fiabilité, qui auront un impact sur le potentiel futur du toit PV installations.
De telles modifications doivent être bien pensées. Le NEC semble essayer de résoudre un problème qui n'existe peut-être même pas.
Les critères NEC 2017 marquent une évolution dans la sécurité des PV systèmes. Il existe plusieurs conceptions et dispositifs sur le marché qui respectent les critères de contrôle du code NEC. Utilisez le système d'arrêt rapide pour vous protéger et protéger votre PV système en toute sécurité.
Vous devez vous assurer que vous mettez à jour votre système solaire conformément aux exigences mises à jour du dispositif d'arrêt rapide de votre état si votre état a des codes pour la sécurité de votre PV système.
L'électricité est produite à l'aide d'un réseau de panneaux solaires pour fournir du courant continu (DC). Le courant alternatif (CA), que vos appareils peuvent utiliser, est créé par des onduleurs. Des onduleurs plus grands peuvent être placés à proximité du compteur électrique ou du panneau de distribution principal du bâtiment, ou un système peut comprendre de nombreux petits onduleurs individuels couplés à des panneaux solaires individuels.
La majorité des lignes électriques du bâtiment sont acheminées par des conduits le long de l'extérieur. Un interrupteur de déconnexion AC est généralement installé à proximité du panneau de distribution principal de la maison ou du compteur électrique. Chaque sectionneur doit avoir une étiquette indiquant à quel panneau solaire il est relié.
Seule la connexion de la maison au panneau solaire sera coupée par le sectionneur. Les panneaux peuvent choquer les gens car ils continuent à produire du courant continu. La énergie solaire système continuera à produire de l'électricité s'il dispose d'une batterie de secours.
Gardez à l'esprit que les panneaux solaires continueront de fonctionner tant que le soleil sera au rendez-vous. Les panneaux solaires peuvent être dangereux, comme toute autre source électrique.
Soyez conscient des dangers et maintenez une distance de sécurité avec tout équipement électrique si vous avez des panneaux solaires placés sur votre toit ou à un autre endroit de votre propriété. Le personnel d'urgence doit être informé des dangers associés aux panneaux solaires.
Chaque fois que le soleil est sorti, les conducteurs d'un système de panneaux solaires se chargent électriquement.
Il n'existe aucune méthode sûre pour arrêter le courant circulant dans ces conducteurs sans un mécanisme d'arrêt rapide.
L'alimentation ne peut pas être coupée en éteignant simplement l'onduleur solaire, contrairement à ce que la plupart des gens croient. Les panneaux solaires produiraient toujours de l'électricité et les connexions électriques reliant les panneaux solaires transporteraient toujours de l'électricité.
Toute personne entrant en contact avec le système de panneaux solaires risque d'être électrocutée en raison de ce courant sous tension, y compris les premiers intervenants qui peuvent être appelés en cas d'incident sur votre toit.
Les pompiers sont particulièrement vulnérables car ils ventilent fréquemment les bâtiments en feu en perçant des trous dans les murs ou les toits, ce qui pourrait les mettre en contact direct avec les conducteurs ou les câbles du système de panneaux solaires.
Ce problème est résolu par le dispositif d'arrêt rapide solaire, qui met instantanément hors tension le système de panneaux solaires et élimine le risque d'électrocution pour toute personne grimpant sur le toit.
Quelques conseils pour un solaire sain dispositif d'arrêt rapide sont:
Le mot « répertorié » provient du premier nom du programme de certification UL, qui a été créé il y a plus d'un siècle.
Le Code national de l'électricité inclut le mot « répertorié », mais il n'indique pas que les systèmes et les produits doivent être certifiés UL ; il traite plutôt des qualités générales des organisations qui fourniraient un tel service de certification.
Bien qu'UL pense évidemment que les fabricants doivent certifier leurs produits pour un arrêt rapide via UL, d'autres laboratoires d'essais de renommée nationale peuvent également être en mesure d'aider.
Parce qu'ils transforment l'alimentation CC haute tension en une alimentation CA plus basse tension et plus sûre qui peut tomber à 80 V en 30 secondes, les micro-onduleurs sont souvent considérés comme étant naturellement conformes aux pv arrêt rapide.
Les tests après l'installation des onduleurs sont difficiles, mais UL a effectué ces tests de manière proactive pour confirmer que des micro-onduleurs spécifiques peuvent atteindre le seuil de 80 V.
Les critères NEC 2017 peuvent être satisfaits par des bardeaux solaires, des tuiles ou d'autres éléments intégrés au bâtiment. PV (BIPV) tant qu'ils n'ont pas de conducteurs métalliques ou de composants métalliques exposés, ou s'ils ne sont pas situés à côté d'un métal mis à la terre. Ces systèmes sont tenus à l'écart des composants conducteurs et mis à la terre.
C'est tout ce que vous devez savoir en tant qu'entreprise d'installation solaire. À l'échelle mondiale, des réglementations d'arrêt rapide sont en cours d'élaboration pour protéger les pompiers lorsqu'ils opèrent à proximité de l'énergie solaire. PV équipement. Pour en savoir plus sur ces avantages en matière de sécurité, consultez Dispositifs d'arrêt rapide : solutions de sécurité indispensables pour les systèmes photovoltaïques.
Le système d'arrêt rapide (PVRSE) requis par le NEC utilise un certain nombre de dispositifs pour abaisser la tension à un niveau sûr (PVRSS). Pour répondre aux exigences NEC, des composants tels que des onduleurs, des initiateurs et des dispositifs d'arrêt rapide tels que MLPE ou des micro-onduleurs sont nécessaires.
Vous pouvez contactez le premier fabricant de dispositifs d'arrêt rapide si vous recherchez un fournisseur pour votre entreprise.
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Système CC plus sûr
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