COMPRENDRE LE RÔLE D’UN FUSIBLE CYLINDRIQUE gPV
Un fusible cylindrique gPV protège une chaîne photovoltaïque contre les surintensités et les courts-circuits en courant continu. Sa catégorie d’emploi répond aux contraintes propres aux générateurs photovoltaïques : tensions DC élevées, courants de défaut parfois limités et alimentation possible du défaut par plusieurs strings raccordés en parallèle.
Le fusible interrompt le courant lorsque celui-ci dépasse durablement les limites prévues par sa caractéristique temps-courant. Il limite ainsi les contraintes thermiques et l’énergie traversante dans les câbles, les modules, les coffrets DC et les équipements associés.
POURQUOI UN COURANT INVERSE PEUT-IL APPARAÎTRE DANS UN STRING ?
Lorsque plusieurs strings photovoltaïques fonctionnent en parallèle, un défaut sur une chaîne peut permettre aux autres strings d’alimenter le circuit défectueux. Le courant circule alors dans le sens inverse à travers le string en défaut et peut dépasser le courant admissible par les modules ou les conducteurs.
| SITUATION |
CONSÉQUENCE POSSIBLE |
| Plusieurs strings en parallèle |
Les strings sains peuvent alimenter le défaut présent sur une autre chaîne. |
| Court-circuit dans un string |
Le courant inverse peut échauffer les câbles, les connecteurs et les modules photovoltaïques. |
| Protection gPV correctement dimensionnée |
Le fusible interrompt le courant de défaut avant le dépassement des limites admissibles du circuit. |
Le fusible gPV ne protège pas contre les surtensions atmosphériques ou de commutation. Cette fonction relève des dispositifs de protection contre les surtensions adaptés au circuit photovoltaïque.
DANS QUELS CAS FAUT-IL PROTÉGER UN STRING PHOTOVOLTAÏQUE ?
Le besoin de protection dépend de l’architecture du générateur photovoltaïque et du courant maximal susceptible de traverser un string en défaut. Le concepteur doit notamment examiner le nombre de chaînes raccordées en parallèle, le courant de court-circuit des modules et la valeur maximale de protection série indiquée par leur fabricant.
| DONNÉE À VÉRIFIER |
RÔLE DANS LE DIMENSIONNEMENT |
| ISC du module |
Détermine la base de calcul du courant assigné du fusible. |
| Nombre de strings en parallèle |
Permet d’évaluer le courant inverse susceptible d’alimenter une chaîne en défaut. |
| Protection série maximale du module |
Fixe la valeur de protection à ne pas dépasser selon les données du fabricant du module. |
| Section et courant admissible des conducteurs |
Assure la coordination entre le fusible et les câbles du string. |
| Architecture et mise à la terre du circuit DC |
Détermine le nombre de pôles à protéger et l’emplacement des dispositifs. |
Une installation comportant un seul string ne nécessite pas automatiquement un fusible de chaîne lorsqu’aucune source ne peut générer une surintensité dangereuse. Cette conclusion doit toutefois être confirmée par l’étude du circuit, les instructions des fabricants et les règles applicables à l’installation.
COMMENT CHOISIR LA TENSION ASSIGNÉE DU FUSIBLE gPV ?
La tension assignée du fusible doit rester supérieure ou égale à la tension maximale pouvant apparaître aux bornes du string. Cette valeur augmente lorsque la température des modules diminue.
Le guide de sélection DF Electric utilise la relation suivante :
VDC fusible ≥ VOC (STC) × M × 1,2
| SYMBOLE |
SIGNIFICATION |
| VOC (STC) |
Tension à vide d’un module photovoltaïque dans les conditions d’essai normalisées. |
| M |
Nombre de modules raccordés en série dans le string. |
| 1,2 |
Facteur tenant compte de l’augmentation de la tension à vide aux basses températures. |
Le facteur de 1,2 peut être remplacé par un calcul détaillé lorsque la tension maximale du string est déterminée à partir du coefficient de température du module et de la température minimale du site. La tension du fusible ne doit jamais être inférieure à cette tension maximale calculée.
COMMENT CHOISIR LE COURANT ASSIGNÉ DU FUSIBLE ?
Le courant assigné In doit supporter le courant normal du string sans fusion intempestive, tout en restant suffisamment faible pour protéger le module, le câble et les composants raccordés.
Pour les gammes cylindriques gPV DF Electric concernées, le guide de sélection indique la plage suivante :
1,5 × ISC_MOD < In ≤ 2,4 × ISC_MOD
Lorsque la température ambiante impose un déclassement, la vérification devient :
1,5 × ISC_MOD < In × A1 ≤ 2,4 × ISC_MOD
| SYMBOLE |
SIGNIFICATION |
| ISC_MOD |
Courant de court-circuit du module photovoltaïque indiqué par son fabricant. |
| In |
Courant assigné du fusible cylindrique gPV. |
| A1 |
Coefficient de correction appliqué selon la température ambiante. |
Le calibre retenu doit également respecter la protection série maximale du module, le courant admissible des conducteurs, la dissipation du porte-fusible et les exigences propres à l’onduleur ou au coffret DC.
COMMENT APPLIQUER LE DÉCLASSEMENT EN TEMPÉRATURE ?
La température intérieure d’un coffret photovoltaïque peut dépasser la température extérieure sous l’effet du rayonnement solaire, de la dissipation des fusibles et du regroupement des porte-fusibles. Le courant admissible diminue alors selon le coefficient A1.
| TEMPÉRATURE AMBIANTE |
COEFFICIENT A1 |
TEMPÉRATURE AMBIANTE |
COEFFICIENT A1 |
| 25 °C |
1,00 |
55 °C |
0,85 |
| 30 °C |
0,98 |
60 °C |
0,82 |
| 35 °C |
0,95 |
65 °C |
0,79 |
| 40 °C |
0,92 |
70 °C |
0,76 |
| 45 °C |
0,90 |
75 °C |
0,72 |
| 50 °C |
0,87 |
80 °C |
0,69 |
Le calcul doit utiliser la température réelle au voisinage du fusible et non uniquement la température extérieure du site. La ventilation, l’espacement entre appareils et la puissance dissipée influencent également l’échauffement du coffret.
POUVOIR DE COUPURE, COURBES TEMPS-COURANT ET I²t
Le pouvoir de coupure indique le courant maximal que le fusible peut interrompre sous sa tension assignée. Il doit rester supérieur ou égal au courant de court-circuit présumé au point d’installation. Cette valeur varie selon le format, la tension et la référence.
| CARACTÉRISTIQUE |
UTILITÉ |
| Pouvoir de coupure |
Vérifie que le fusible peut interrompre le courant de défaut disponible dans le circuit DC. |
| Courbe temps-courant |
Indique le temps de préarc selon la valeur du courant traversant le fusible. |
| I²t de préarc |
Caractérise l’énergie traversante avant l’apparition de l’arc interne. |
| I²t total |
Caractérise l’énergie totale laissée passer jusqu’à l’interruption complète du défaut. |
| Puissance dissipée |
Permet de vérifier l’échauffement du fusible, du porte-fusible et du coffret. |
Le choix ne doit donc pas reposer uniquement sur la tension et le calibre. La fiche technique de la référence sélectionnée reste nécessaire pour vérifier le pouvoir de coupure, la dissipation et les valeurs I²t.
MÉTHODE DE SÉLECTION D’UN FUSIBLE CYLINDRIQUE gPV
| ÉTAPE |
VÉRIFICATION |
DONNÉES À UTILISER |
| 1 |
Identifier les modules |
VOC, ISC, coefficient de température et protection série maximale. |
| 2 |
Définir l’architecture |
Nombre de modules en série, nombre de strings en parallèle et configuration des polarités. |
| 3 |
Calculer la tension maximale |
Tension à vide totale corrigée selon la température minimale du site. |
| 4 |
Sélectionner le calibre |
ISC du module, coefficient thermique A1, câble et protection série maximale. |
| 5 |
Vérifier la coupure |
Courant de court-circuit présumé et pouvoir de coupure de la référence. |
| 6 |
Choisir le porte-fusible |
Format, tension DC, courant, puissance dissipée, nombre de pôles et conditions de montage. |
GAMMES DE FUSIBLES CYLINDRIQUES gPV
DF Electric propose plusieurs formats cylindriques pour couvrir les architectures photovoltaïques de 1000 V DC et 1500 V DC. Les tensions et calibres exacts dépendent de chaque référence.
| FORMAT |
TENSION |
CALIBRES |
POSITIONNEMENT |
| 10×38 gPV |
1000 V DC |
1 à 20 A |
Protection compacte des strings photovoltaïques et coffrets DC. |
| 14×51 gPV |
1000 / 1100 V DC |
15 à 32 A selon tension |
Strings nécessitant un calibre supérieur au format 10×38. |
| 10×85 gPV |
1200 / 1500 V DC |
2 à 25 A selon tension |
Strings photovoltaïques haute tension et coffrets DC 1500 V. |
| 10/14×85 gPV |
1500 V DC |
20 à 32 A |
Protection haute tension avec calibre supérieur au 10×85. |
| 22×65 gPV |
1500 V DC |
40 à 60 A |
Départs DC et regroupements photovoltaïques nécessitant des courants plus élevés. |
Le format physique ne suffit pas à établir la compatibilité. Deux fusibles de mêmes dimensions peuvent présenter des tensions, catégories d’emploi, pouvoirs de coupure et caractéristiques temps-courant différents.
CHOISIR UN PORTE-FUSIBLE COMPATIBLE
Le porte-fusible doit accepter le format de la cartouche et présenter une tension assignée, un courant admissible et une dissipation compatibles avec l’installation. Un porte-fusible prévu pour 690 V ne convient pas automatiquement à une application photovoltaïque de 1000 ou 1500 V DC.
| FUSIBLE |
PORTE-FUSIBLE ASSOCIÉ |
TENSION D’APPLICATION |
| 10×38 gPV |
PMX10 gPV |
Jusqu’à 1000 V DC selon référence |
| 14×51 gPV |
PMX14 gPV |
Jusqu’à 1000 V DC selon référence |
| 10×85 / 10/14×85 gPV |
PMLe gPV |
Jusqu’à 1500 V DC selon référence |
| 22×65 gPV |
PMX22 gPV |
Jusqu’à 1500 V DC selon référence |
Le porte-fusible ne constitue pas automatiquement un appareil de coupure en charge. Il ne doit être manœuvré sous courant que lorsque le constructeur indique explicitement cette fonction et que la procédure de l’installation l’autorise.
INSTALLATION, CONTRÔLE ET REMPLACEMENT
L’installation et le remplacement d’un fusible gPV doivent être réalisés hors tension par du personnel qualifié. La consignation du circuit et la vérification de l’absence de tension restent indispensables, car les modules photovoltaïques produisent une tension dès qu’ils reçoivent de la lumière.
| CONTRÔLE |
POINT DE VIGILANCE |
| Identification du fusible fondu |
Rechercher la cause du défaut avant de remettre le circuit en service. |
| Référence de remplacement |
Conserver la catégorie gPV, le format, la tension, le calibre et le pouvoir de coupure requis. |
| État du porte-fusible |
Contrôler les contacts, les traces d’échauffement, le serrage et l’absence de détérioration. |
| Uniformité des strings |
Vérifier les modules, connecteurs, câbles et polarités de la chaîne concernée. |
| Température du coffret |
Contrôler la ventilation, le regroupement des appareils et le déclassement thermique. |
Un fusible fondu ne doit jamais être remplacé par un calibre supérieur sans nouvelle étude de dimensionnement. Cette modification peut supprimer la protection des modules ou des conducteurs.
NORMES ET RÉFÉRENTIELS
| NORME |
DOMAINE COUVERT |
| IEC/EN 60269-1 |
Exigences générales applicables aux fusibles basse tension. |
| IEC/EN 60269-6 |
Exigences complémentaires applicables aux fusibles destinés aux systèmes photovoltaïques. |
| IEC 62548-1 |
Exigences de conception des générateurs photovoltaïques, notamment pour les circuits DC. |
| IEC 60364-7-712 |
Exigences applicables aux installations électriques comprenant des systèmes photovoltaïques. |
| UL 248-19 |
Exigences nord-américaines applicables aux fusibles photovoltaïques concernés. |
La présence d’une certification sur un fusible ne garantit pas automatiquement la conformité de l’ensemble du coffret ou de l’installation. Le concepteur reste responsable de la coordination des composants et de la conformité finale du système.
PRODUITS ASSOCIÉS
La sélection définitive doit toujours tenir compte de la tension maximale réelle, du courant de court-circuit, de la température, du pouvoir de coupure et du porte-fusible associé.
FAQ TECHNIQUE
Que signifie la catégorie gPV ?
La catégorie gPV identifie un fusible assurant la protection des circuits photovoltaïques contre les surcharges et les courts-circuits selon les exigences propres aux installations PV en courant continu.
Un fusible gPV protège-t-il contre les surtensions ?
Non. Le fusible protège contre les surintensités. La protection contre les surtensions nécessite des dispositifs adaptés au courant continu photovoltaïque.
Peut-on utiliser un fusible 1000 V DC dans un string 1500 V DC ?
Non. La tension assignée du fusible doit rester supérieure ou égale à la tension maximale du string. Un fusible 1000 V DC ne doit pas interrompre un défaut dans un circuit pouvant atteindre 1500 V DC.
Peut-on remplacer un fusible gPV par un fusible gG de même format ?
Non. Le format mécanique ne définit pas la catégorie d’emploi. Un fusible gG ne présente pas nécessairement les caractéristiques requises pour interrompre les défauts d’un circuit photovoltaïque en courant continu.
Un fusible gPV convient-il à une batterie ?
Non par défaut. Les circuits batterie présentent des caractéristiques de défaut différentes. Ils nécessitent une protection sélectionnée pour l’architecture batterie, notamment des fusibles gBAT ou aBAT lorsque ces catégories correspondent à l’application.
Faut-il protéger les deux polarités d’un string ?
Le nombre de pôles à protéger dépend du schéma de mise à la terre, de l’architecture du générateur, de l’onduleur et des règles applicables à l’installation. Cette décision doit résulter de l’étude électrique du système.
Peut-on ouvrir un porte-fusible photovoltaïque sous charge ?
Pas automatiquement. Un porte-fusible ne constitue un dispositif de coupure en charge que lorsque le constructeur l’indique explicitement. Le circuit doit normalement être isolé et consigné avant toute ouverture.
Pourquoi un fusible gPV fond-il à plusieurs reprises ?
Une fusion répétée peut signaler un défaut de string, une inversion de polarité, un connecteur détérioré, un calibre incorrect, un échauffement excessif ou un problème de coordination. La cause doit être identifiée avant le remplacement.
Peut-on augmenter le calibre pour éviter les déclenchements ?
Non sans nouvelle étude. Un calibre supérieur peut dépasser la protection série maximale du module ou le courant admissible des conducteurs. Il peut alors supprimer la protection attendue.
Deux fusibles de mêmes dimensions sont-ils interchangeables ?
Non. La compatibilité exige de vérifier la catégorie gPV, la tension assignée, le courant assigné, le pouvoir de coupure, la courbe temps-courant, la dissipation et le porte-fusible utilisé.
