• Étape 1 : faire correspondre la tension nominale Un du système PV DC avec la valeur Ucpv
• Étape 2 : confirmer la configuration des pôles selon le schéma de mise à la terre du système PV DC
• Étape 3 : coordonner le parafoudre avec le courant de court-circuit présumé du système
• Procédure de coordination avec le courant de court-circuit
• Étape 4 : positions de câblage standard des parafoudres pour une protection coordonnée en cascade
• Tableau comparatif des paramètres du parafoudre photovoltaïque CSMS-B40 (parafoudre DC)
•  Quatre erreurs courantes de sélection des parafoudres PV DC et leurs risques de sécurité (avec un focus sur la confusion Un/Ucpv)
• Conclusion et appel à l’action 
• Questions fréquentes

GUIDE TECHNIQUE | SÉCURITÉ ÉLECTRIQUE

Les installations photovoltaïques résidentielles en toiture, les systèmes solaires commerciaux distribués et les grandes centrales au sol utilisent tous des câbles DC posés à l’extérieur, donc particulièrement exposés aux surtensions induites par la foudre, aux élévations de potentiel de terre et aux transitoires de commutation en courant continu. Un parafoudre photovoltaïque professionnel et une solution complète de protection contre les surtensions pour installations solaires photovoltaïques sont essentiels pour garantir la fiabilité de fonctionnement et la sécurité à long terme des centrales photovoltaïques.

Les onduleurs, optimiseurs DC et composants électroniques des coffrets de jonction ont une tenue impulsionnelle très limitée ; même une faible surtension transitoire peut provoquer l’arrêt de l’onduleur, endommager définitivement les semi-conducteurs de puissance ou dégrader les performances des modules photovoltaïques à long terme.

Les parafoudres AC ne doivent pas être utilisés directement sur les circuits PV DC. Les dispositifs DC spécialement conçus pour le photovoltaïque, c’est-à-dire les parafoudres photovoltaïques sont conformes à IEC 61643-31 et à GB/T 18802.31, avec des dispositifs intégrés d’extinction d’arc DC destinés à interrompre le courant de suite après l’écoulement de la surtension et à limiter les risques d’incendie.

De nombreux intégrateurs PV et entreprises EPC commettent encore des erreurs de sélection : installer un SPD prévu pour Un=1000V sur un système PV Un=1500V, utiliser un appareil 2P sur un réseau IT DC flottant, ou choisir un fusible de secours mal adapté au coffret de jonction. Ces erreurs peuvent rendre la protection contre la foudre inefficace. En s’appuyant sur les caractéristiques techniques du modèle phare CRESIN CSMS-B40 PV DC SPD, cet article présente de façon structurée cinq critères essentiels : correspondance avec la tension nominale Un du système PV, règles de choix de Ucpv, configuration des pôles, coordination avec le courant de court-circuit, ainsi que positions de câblage et règles d’installation en armoire sur rail DIN. Les schémas complets de protection PV en cascade sont disponibles sur la page des solutions de protection contre les surtensions solaires photovoltaïques.

Étape 1 : faire correspondre la tension nominale Un du système PV DC avec la valeur Ucpv

Un désigne la tension nominale de fonctionnement du système PV DC, tandis que Ucpv (Maximum Continuous Operating Voltage for PV) est le paramètre dédié essentiel au choix d’un parafoudre photovoltaïque. À basse température, la tension à vide Voc des modules PV augmente fortement ; Ucpv doit donc conserver une marge de sécurité suffisante. Si Ucpv est inférieur au niveau requis par rapport à la Voc réelle du site par temps froid pour le Un considéré, le parafoudre peut conduire en permanence, son courant de fuite augmenter et son vieillissement thermique s’accélérer.

Règles standard de correspondance Ucpv pour les quatre principales classes Un des systèmes PV

Système PV Un=600V : Ucpv minimal requis ≥ DC670V. La version CSMS-B40 DC670V convient au système nominal 600V avec une marge suffisante à basse température et s’adapte aux petites chaînes photovoltaïques résidentielles.

Système PV Un=1000V : Ucpv correspondant DC1200V, largement utilisé pour les installations solaires commerciales distribuées en toiture avec une tension DC nominale de 1000V.

Système PV Un=1200V : un modèle Ucpv=DC1500V est requis pour les centrales solaires au sol de taille moyenne fonctionnant à une tension nominale de 1200V.

Système PV Un=1500V : 1500V est aujourd’hui une tension élevée courante dans les centrales solaires de grande puissance ; Ucpv=DC1800V est requis pour supporter une tension à vide pouvant atteindre 1650V dans des conditions de très basse température.

Avertissement important pour la sélection

AC parafoudres photovoltaïques sont strictement interdits sur les circuits PV DC. Sans dispositif spécifique de suppression d’arc DC, les parafoudres parafoudres photovoltaïques ne peuvent pas interrompre l’arc de courant continu après une surtension et peuvent provoquer un incendie dans l’armoire. Toute la gamme CSMS-B40 est développée pour les quatre classes Un 600/1000/1200/1500V avec des valeurs Ucpv correspondantes DC670/1200/1500/1800V et répond aux essais applicables de l’IEC 61643-31.

Étape 2 : confirmer la configuration des pôles selon le schéma de mise à la terre du système PV DC

Les circuits PV DC se répartissent entre systèmes TN-DC à pôle négatif mis à la terre et systèmes IT flottants. Ce choix détermine directement l’emploi d’un SPD 2P ou 3P. Le CRESIN CSMS-B40 PV SPD existe en versions modulaires 2P et 3P, compatibles avec les principaux schémas de mise à la terre pour différentes valeurs Un.

Systèmes TN-DC à pôle négatif mis à la terre (courants sur les toitures commerciales) : le pôle négatif DC est relié en permanence au conducteur de protection PE. Une protection du positif vers PE suffit ; le CSMS-B40 2P constitue donc une solution économique pour les systèmes PV Un de 600 à 1500V.

Systèmes PV IT flottants (installations hors réseau et PV couplé au stockage) : en fonctionnement normal, ni DC+ ni DC- n’est relié à la terre. En cas de premier défaut à la terre, la pleine tension de ligne Un peut se reporter sur le pôle sain. Une protection indépendante DC+→PE et DC-→PE est donc obligatoire, ce qui impose le CSMS-B40 3P afin d’éviter les dommages à l’onduleur dus à une tension résiduelle asymétrique.

Chaque pôle du CSMS-B40 n’occupe que 18mm de largeur, ce qui libère de l’espace dans les coffrets de jonction multi-chaînes, quelle que soit la classe Un. Le boîtier est en plastique retardateur de flamme, monté sur rail DIN standard 35mm avec indice IP20, ce qui facilite son intégration dans les coffrets de jonction et armoires d’onduleurs à espace réduit.

Étape 3 : coordonner le parafoudre avec le courant de court-circuit présumé du système

Les coffrets de jonction et armoires DC d’onduleurs présentent des courants de court-circuit présumés différents selon le Un du système PV. Cette valeur détermine le calibre maximal autorisé du fusible de secours placé en amont du parafoudre DC. Un fusible mal choisi peut ne pas ouvrir le circuit en cas de défaillance thermique interne du SPD, entraînant un court-circuit prolongé et un risque d’incendie.

Paramètres de coordination du CSMS-B40 avec le courant de court-circuit (identiques pour toutes les versions PV Un)

Les quatre versions CSMS-B40 pour Un 600/1000/1200/1500V autorisent un fusible de secours gG/gL jusqu’à 125A. Section du câble DC principal : 6–35mm² avec couple de serrage 2.5Nm ; câble de signalisation à distance en option : 0.5–1.5mm² avec couple de contact 0.25Nm. La configuration standard comprend un déclenchement thermique et un indicateur visuel de défaut ; des contacts de télésignalisation et un module de communication 485 sont disponibles en option pour la connexion au SCADA de la centrale PV et l’alerte précoce en cas de dégradation, avec une garantie usine de 3 ans.

Procédure de coordination avec le courant de court-circuit

Confirmez d’abord la tension nominale Un du système PV, puis mesurez le courant de court-circuit présumé dans l’armoire où le SPD doit être installé ;

si ce courant est inférieur à la capacité admissible du SPD correspondant à la classe Un, sélectionnez un fusible DC ne dépassant pas 125A ;

pour les grandes centrales solaires Un=1500V présentant un courant de court-circuit élevé, installez des sectionneurs DC indépendants en amont du CSMS-B40 conformément aux exigences de câblage photovoltaïque de l’IEC 60364-7-712.

Étape 4 : positions de câblage standard des parafoudres pour une protection coordonnée en cascade

Selon les principes d’une protection globale contre les surtensions PV, une installation complète de protection contre la foudre comporte trois points de protection DC coordonnés avec la tension nominale Un : coffrets de jonction, entrées DC des onduleurs et armoires centralisées de distribution DC des grandes centrales.

Coffret de jonction de chaînes PV (protection DC primaire) : installez dans chaque coffret un CSMS-B40 correspondant au Un du système afin d’écouler les surtensions induites par la foudre arrivant par les câbles extérieurs des modules et d’empêcher la majeure partie des impulsions 8/20μs d’énergie moyenne de se propager jusqu’aux locaux onduleurs par de longs câbles. Règles de câblage : les bornes positive et négative du SPD sont raccordées directement aux jeux de barres du coffret ; la liaison PE doit rester inférieure ou égale à 0.5m, sans boucle ni coude à angle droit, afin de réduire la tension induite.

Entrée DC de l’onduleur (écrêtage secondaire de tension) : installez un second CSMS-B40 correspondant au Un du système sur les bornes DC de l’onduleur pour atténuer les surtensions résiduelles transmises par les longs câbles entre coffret et onduleur et limiter la tension résiduelle à un niveau compatible avec les composants de puissance. Le CSMS-B40 présente un temps de réponse ≤25ns et un courant de fuite ≤15μA ; sa faible fuite évite les pertes de production, tandis que la valeur Up adaptée à chaque classe Un correspond aux niveaux de tenue diélectrique des onduleurs courants.

Armoires centralisées de distribution DC (uniquement pour les grandes centrales PV Un=1500V) : les centrales au sol multi-zones à 1500V DC nominal disposent d’armoires centralisées de distribution. Une version CSMS-B40 adaptée à Un=1500V doit être installée sur chaque jeu de barres afin de réduire les couplages de surtension entre les différents blocs PV et d’assurer une protection homogène de l’ensemble du champ solaire.

5. Étape 5 : règles standard de montage en armoire sur rail DIN

Toute la gamme CRESIN CSMS-B40 destinée aux systèmes PV Un de 600 à 1500V utilise un rail DIN universel de 35mm et offre un indice IP20. Température de fonctionnement et de stockage : -40℃ à +80℃ ; humidité relative 5%~95% sans condensation ; altitude admissible ≤3000m. Elle convient ainsi aux environnements sévères, des zones désertiques aux armoires extérieures côtières très humides. Règles principales d’installation en armoire :

montez le SPD au plus près du jeu de barres afin de raccourcir les liaisons et de réduire la tension induite ;

laissez au moins 20mm d’espace vertical au-dessus et au-dessous des modules pour dissiper la chaleur lors de l’écoulement d’une surtension ;

le châssis de l’armoire, le support du rail DIN et les bornes PE du SPD doivent tous être reliés à une même barre équipotentielle afin d’éliminer les différences de potentiel dans l’armoire ;

la communication 485 est disponible en option pour les centrales PV intelligentes de toutes classes Un. Lorsqu’un module se dégrade ou que le déclenchement thermique s’active, l’alarme est automatiquement transmise à la plateforme de contrôle centrale. Les équipes de maintenance peuvent identifier le module défectueux grâce à l’indicateur frontal sans mettre le champ PV hors tension.

Tableau comparatif des paramètres du parafoudre photovoltaïque CSMS-B40 (parafoudre DC)

Quatre erreurs courantes de sélection des parafoudres PV DC et leurs risques de sécurité (avec un focus sur la confusion Un/Ucpv)

Utiliser un SPD Ucpv=DC1500V sur un système PV à Un nominal 1500V : de nombreux installateurs confondent la tension nominale Un du système et la valeur Ucpv du parafoudre. À basse température, la Voc des modules PV augmente fortement ; Ucpv=DC1500V ne laisse donc pas une marge suffisante pour un système Un=1500V. Le courant de fuite prolongé peut provoquer l’échauffement et la destruction du SPD, laissant l’onduleur sans protection. Pour Un=1500V, la version CSMS-B40 Ucpv=DC1800V est requise.

Installer un SPD 2P sur un système PV IT flottant, quelle que soit la classe Un : un SPD 2P ne protège que DC+ vers PE. Lors d’un défaut à la terre unique, DC- peut se retrouver soumis à la pleine tension Un sans écrêtage, ce qui peut endommager les optimiseurs DC. Un CSMS-B40 3P est donc requis sur les systèmes PV flottants hors réseau ou couplés au stockage, quelle que soit la valeur Un.

Liaisons PE trop longues ou en boucle dans les coffrets de jonction (toutes les classes PV Un sont concernées) : une liaison PE de plus de 0.5m comportant des coudes ou boucles crée une tension induite supplémentaire lors d’une surtension. La tension résiduelle appliquée aux équipements peut alors dépasser largement leur niveau de tenue pour le Un concerné et réduire fortement l’efficacité du SPD.

Utiliser des dispositifs AC parafoudres photovoltaïques sur des circuits PV DC quelle que soit la valeur nominale Un. Les dispositifs AC parafoudres photovoltaïques ne disposent pas d’un système dédié d’extinction d’arc DC adapté aux plages Un photovoltaïques. Le courant de suite après une surtension peut ne pas s’interrompre spontanément et provoquer un incendie dans l’armoire. Seuls des dispositifs DC spécifiques certifiés IEC 61643-31, tels que parafoudres photovoltaïques la série CSMS-B40 adaptée à chaque valeur PV Un, sont autorisés.

Conclusion et appel à l’action 

Cinq points essentiels pour sélectionner correctement un PV DC SPD selon la tension nominale Un : identifier d’abord le Un du circuit PV, choisir Ucpv en tenant compte de la Voc à basse température, sélectionner 2P/3P selon le schéma de mise à la terre DC, coordonner le fusible de secours avec le courant de court-circuit de l’armoire, installer une protection au coffret de jonction et à l’onduleur, puis respecter les règles de montage sur rail DIN.

Le CRESIN CSMS-B40 PV DC SPD existe en versions dédiées aux quatre tensions nominales PV Un courantes : 600V, 1000V, 1200V et 1500V. Son format modulaire compact peut intégrer une télésignalisation et une interface 485, avec une garantie de 3 ans. Il convient aux installations résidentielles distribuées, aux toitures commerciales et aux grandes centrales solaires au sol.

Si vous avez besoin d’une solution SPD entièrement personnalisée selon le Un de votre projet PV, le schéma de mise à la terre, l’architecture des coffrets de jonction et le niveau de risque foudre, envoyez-nous la tension de votre chaîne PV. Nos ingénieurs proposeront la configuration CSMS-B40 appropriée en nombre de pôles et Ucpv, ainsi que les schémas de câblage et le dimensionnement du fusible de secours.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre le Un du système et le Ucpv du SPD dans un projet solaire PV ?

Un correspond à la tension DC nominale du système de chaînes PV (600V/1000V/1200V/1500V). Ucpv est la tension maximale de fonctionnement continu du parafoudre DC et doit conserver une marge suffisante face à l’augmentation de la Voc à basse température. Il ne faut jamais choisir Ucpv simplement égal à Un, sous peine d’augmenter le courant de fuite et le risque de défaillance thermique.

Tous les coffrets de jonction PV doivent-ils recevoir un CSMS-B40 Type 2 DC SPD ?

Oui. Les champs PV extérieurs sont régulièrement exposés aux surtensions induites par la foudre et aux transitoires de commutation DC. Le CSMS-B40 Type 2 SPD peut écouler la majeure partie des impulsions 8/20μs d’énergie moyenne au niveau du coffret. Pour les installations exposées à un risque de foudre directe, un Type 1 ou Type 1+2 SPD coordonné doit également être installé à l’entrée principale.

Quand choisir un CSMS-B40 PV SPD 2P ou 3P ?

Pour un système TN-DC à négatif mis à la terre, courant sur les toitures commerciales, le CSMS-B40 2P suffit. Pour un système IT flottant hors réseau ou couplé au stockage, sans mise à la terre des pôles DC, un SPD 3P est nécessaire pour assurer une protection indépendante DC+→PE et DC-→PE et éviter les dommages dus à une tension résiduelle asymétrique.

Quels paramètres comparer pour choisir un PV DC SPD pour Un=1500V ?

Quatre indicateurs doivent être vérifiés ensemble : la valeur Ucpv adaptée (DC1800V pour un système PV Un=1500V), les capacités de décharge In et Imax, le niveau de protection Up et le calibre maximal du fusible de secours. Évaluer un SPD uniquement à partir d’un paramètre comme Imax peut conduire à un mauvais dimensionnement.

Un parafoudre AC peut-il remplacer le CSMS-B40 DC SPD sur un circuit de chaîne PV ?

Non. Un SPD AC classique ne possède pas le dispositif d’extinction d’arc DC dédié requis pour une application conforme à l’IEC 61643-31. Après une surtension, un courant de suite continu peut persister et créer un risque d’incendie. Les circuits PV DC doivent utiliser un parafoudre DC certifié tel que le CSMS-B40.

Une installation SPD à deux niveaux (coffret de jonction + entrée DC de l’onduleur) est-elle nécessaire ?

Elle est recommandée pour les centrales photovoltaïques terrestres et offshore. Les longs câbles DC entre les coffrets et les onduleurs transmettent des surtensions résiduelles. Une coordination à deux niveaux avec CSMS-B40 permet de limiter davantage la tension résiduelle à une valeur sûre pour les semi-conducteurs de puissance de l’onduleur.

Le CSMS-B40 DC SPD nécessite-t-il un fusible de secours indépendant ?

Oui. Le CSMS-B40 accepte un fusible de secours gG/gL jusqu’à 125A. Déterminez d’abord le courant de court-circuit présumé dans l’armoire puis choisissez un fusible DC adapté inférieur à 125A afin d’assurer une coupure rapide en cas de défaillance thermique interne du SPD.

Un PV DC SPD peut-il éliminer totalement tout dommage de surtension sur un onduleur ?

Aucun SPD ne peut garantir 100% d’absence de défaillance. Une protection complète contre la foudre dépend de la bonne coordination Un/Ucpv, de la configuration des pôles, de liaisons PE courtes, d’une liaison équipotentielle fiable et d’une architecture SPD à deux niveaux correctement coordonnée, en plus du bon dimensionnement du CSMS-B40.

Pour toute question de sélection ou d’implantation d’un SPD, envoyez à notre équipe la tension de votre chaîne PV et vos schémas afin de recevoir une solution CSMS-B40 personnalisée. Nous proposons également des commandes OEM/ODM de dispositifs de protection contre les surtensions solaires. Contactez-nous dès aujourd’hui.